Papier

Papier (z gr. πάπυρος (pápyros), łac. carta papirea) – spilśniona na sicie masa włóknista pochodzenia organicznego o gramaturze od 28 do 200 g/m². Wytwarzany poprzez ułożenie na sicie włókien. Papier jest wytwarzany w formie arkuszy lub wstęgi nawijanej w zwoje. Po uformowaniu masy na sicie jest odwadniany, prasowany, suszony i gładzony w podzielonych etapach ciągłego procesu wytwarzania.

Używane są zwykle włókna organiczne: z celulozy, włókno ścieru drzewnego – otrzymywane poprzez starcie i zmielenie bali sosnowych (tzw. papierówki) w procesie rozwłókniania mechanicznego. Czasem stosowany jest proces rozwłókniania chemicznego i mają zastosowanie inne włókna roślinne (słoma, trzcina, bawełna, len, konopie, bambus). Zastosowanie ma też makulatura uprzednio poddana procesowi dyspersji.

Oprócz włókien organicznych w skład papieru wchodzą substancje niewłókniste – wypełniacze organiczne: np. skrobia ziemniaczana i wypełniacze nieorganiczne – mineralne: kaolin, talk, gips, kreda oraz niekiedy substancje chemiczne typu hydrosulfit oraz barwniki. Wypełniacze poprawiają właściwości papieru (gładkość, samozerwalność, nieprzezroczystość, białość, odcień).

Rodzaj włókien, wypełniaczy oraz proporcje ich użycia określa receptura papieru, zależna od rodzaju i przeznaczenia papieru.

Historia papieru na świecie 

Papier (według chińskich kronik) został wynaleziony w Chinach przez kancelistę na dworze cesarza He Di z dynastii Han, eunucha Cai Lun, 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.

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 1845 r. 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.

Początki rozwoju papiernictwa w Polsce i rozwój drukarstwa 

 Pierwsza w Polsce papiernia powstała pod Krakowem (w Prądniku Czerwonym) w roku 1491. Od 1510 roku jej właścicielem był 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).
 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 w Toruniu, Wrocławiu, Świdnicy, Nysie, Raciborzu. Później powstały kolejne w okolicy Poznania, Wilna, Lublina, Warszawy i Krakowa. Najstarszą polską papiernią działającą do niedawna 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.
 Przed 1562 r. powstał młyn papierniczy w leżących na Śląsku Dusznikach. W historycznym młynie papierniczym od 1968 r. prowadzi działalność Muzeum Papiernictwa.

Wytwarzanie papieru

Współczesna produkcja papieru (bezdrzewnego) 
 Surowiec włóknisty (masa pierwotna lub wtórna – makulaturowa) jest rozczyniany w urządzeniach zwanych hydropulperami.
 W zależności od potrzeb, masa włóknista jest poddawana operacjom oczyszczania i sortowania w celu oddzielenia zanieczyszczeń ciężkich (np. piasek) i lekkich (drzazgi, pęczki, folie, styropian itp).
 Celulozowa zawiesina włóknista jest przepompowywana przez młyny, gdzie jest poddawana procesowi mielenia po którym uzyskuje tzw. zdolność papierotwórczą.
 W zależności od wytwarzanego asortymentu, do masy włóknistej dodaje się dodatki masowe: wypełniacze, kleje i inne środki wspomagające.
 Tak przygotowana masa papiernicza kierowana jest do maszyny papierniczej, w której poprzez wlew podawana jest na sito formera, gdzie następuje uformowanie wstęgi poprzez usunięcie wody przez listwy i skrzynki odwadniające oraz skrzynki ssące od spodniej strony sita. Po sekcji formującej, wstęga papieru posiada wilgotność rzędu 77–85%.
 Mokra wstęga papieru jest przenoszona na szerokich filcach przez prasy (grupy podwójnych stykających się wałów granitowych lub innych) gdzie pod ich naciskiem następuje dalsze usuwanie wody do wilgotności ok. 50–65%.
 W zależności od rodzaju wytwarzanego papieru, może odbywać się proces powierzchniowego zaklejania, lub powlekania papieru.
 Ostatnim etapem wytwarzania papieru w maszynie papierniczej jest suszenie. Wstęga papieru przechodzi przez grupy ogrzewanych parą gorących cylindrów, gdzie papier uzyskuje docelową wilgotność na poziomie 7,5–8%.
 Papier jest nawijany na duże role (tambory), z których każdy może ważyć pojedynczo nawet kilkadziesiąt ton (co jest zależne od szerokości MP).
 Na przewijarko-krajarkach, za pomocą obracających się noży pierścieniowych i tarczowych następuje cięcie wstęgi papieru na mniejsze role (podczas przewijania wstęgi z tambora).
 Gotowe role papieru są ważone, pakowane i etykietowane.

Opis współczesnej linii produkcyjnej papieru 

Maszyny papiernicze MP mogą się znacznie różnić rozmiarami i prędkościami z jakimi wytwarzają papier, co jest zależne od rodzaju wytwarzanego papieru.
Dla przykładu – specjalny papier do filtrów (różnego przeznaczenia) może być wytwarzany na maszynie o szerokości 1 m z prędkością mniejszą jak 5 km/h, podczas gdy papier gazetowy może wytwarzać maszyna o szerokości 10 m, z prędkością 100 km/h.

 Centrala masowa MP przygotowuje masy w kadziach w zależności od określonych receptur papieru.
 Masy są łączone w jednej kadzi maszynowej w, tzn. masę papierniczą, po czym poprzez systemy oczyszczania masy są pompowane do wlewu.
 Z wlewu masa papiernicza jest wylewana (z określoną prędkością) na sito, obracające się po stole sitowym, gdzie następuje spilśnianie i odwadnianie masy papierniczej.
 Poprzez system filców i ciężkich pras (np. granitowych) jest dalej odwadniany, i przechodzi do grup (nagrzanych parą wodna) cylindrów i wałków suszących.
 Po uzyskaniu właściwej wilgotności (7,5–8,0%) jest wygładzany za pomocą systemu ciężkich wałów zwanych kalandrem (przy papierach gładkich).
 Następnie jest nawijany w tambory, przewijany i krojony na role o szerokościach określonych przez odbiorców (np. drukarnie, hurtownie i innych przetwórców).
 Role są ważone, pakowane, etykietowane i składane w magazynie papieru.

Papiernie w Polsce 
 Świecie
 Kwidzyn
 Grudziądz
 Kostrzyn nad Odrą
 Myszków
 Olecko
 Ostrołęka
 Jeziorna (Konstancin-Jeziorna) – Warszawskie Zakłady Papiernicze (nie pracuje od 1999 r.)
 Dąbrowica k. Jeleniej Góry
 Głuchołazy
 Witnica
 Krapkowice
 Żywiec – Żywieckie Zakłady Papiernicze „Solali” (od 2017 r. w likwidacji)
 Orchówek k/Włodawy
 Klucze k. Olkusza Velvet Care.
 Piechowice k. Jeleniej Góry
 Eko Papier Sp. Zo.o. – Żory

Papier – klasyfikacja handlowa 
 WF – papier bezdrzewny, podłoże bezdrzewne (wood-free paper)
 papier gazetowy standardowy (standard newsprint)
 papier gazetowy ulepszony (improved newsprint)
 S.C. B, S.C. A, S.C. A+ – papiery superkalandrowane, niepowlekane, na bazie ścieru drzewnego (super calandered, uncoated, mechanical paper)
 MF – papier maszynowo wykańczany, niepowlekany (machine finished, mechanical uncoated paper)
 LWU – papier niskogramaturowy niepowlekany (light weight uncoated paper)
 MFC – papier maszynowo wykańczany (machine finished coated)
 FCO – papier powlekany cienką warstewką mieszanki powlekającej (film coated paper)
 LWC – papier niskogramaturowy powlekany (light weight coated)
 ULWC – papier LWC o niskiej gramaturze (ultra light weight coated)
 MWC – papier średniogramaturowy powlekany (medium weight coated)
 HWC – papier wysokogramaturowy powlekany (high weight coated)

Wyroby papierowe 
Wyroby papierowe obejmują wytwory papierowe i przetwory papierowe (zwane też przetworami papierniczymi).

 Wytwory papierowe mają postać wstęgi lub arkusza i powstają z włókien roślinnych, czasem z udziałem włókien mineralnych, syntetycznych lub zwierzęcych, często z dodatkiem wypełniaczy, barwników, środków zaklejających i innych.
 Przetwory papiernicze to wytwory papierowe poddane dalszej obróbce chemicznej, np. powlekanie, lub mechanicznej, np. wykrawanie, przetłaczanie, sklejanie, zszywanie itp.

Polski podział zwyczajowy 
W Polsce wytwory papierowe dzieli się zwyczajowo:
 bibułka – do 28 g/m²
 papier – 28–160 g/m²
 karton – 160–315 g/m²
 tektura – powyżej 315 g/m²
 bibuła – 65–250 g/m², tylko w odniesieniu do materiałów o dużej chłonności

W Polsce dzieli się też wytwory papierowe na papier i tekturę:
 według nieaktualnej Polskiej Normy PN-P-50007:1987 wytwór papierowy jest papierem do 250 g/m², powyżej – jest tekturą,
 według Polskiej Normy (nieodwołanej) PN-P-50000:1992 wytwór papierowy jest papierem do 225 g/m², powyżej – jest tekturą,
 według normy unijnej ISO 4046-1-4:2002 wytwór papierowy jest papierem, gdy jest niskogramaturowy, wysokogramaturowy – jest tekturą,

Właściwości papieru

Właściwości strukturalno-wymiarowe 
 gramatura
 grubość
 wolumen
 wymiary
 prostokątność arkusza
 stabilność wymiarowa
 gładkość
 przeźrocze
 spoistość powierzchni
 zanieczyszczenie powierzchni (cętki)
 dwustronność
 anizotropia
 gęstość
 porowatość
 pulchność
 masa jednostkowa

Właściwości wytrzymałościowe 
 samozerwalność
 rozciągliwość
 odporność na przedarcie
 odporność na naderwanie
 odporność na zginanie
 odporność na łamanie
 twardość
 ściśliwość
 sztywność
 miękkość
 odporność na rozwarstwianie

Właściwości optyczne 
 białość
 barwa
 połysk
 nieprzezroczystość

Właściwości hydrofobowe i hydrofilne 
 wilgotność bezwzględna papieru
 wilgotność względna papieru
 stopień zaklejania
 chłonność powierzchniowa papieru
 skłonność do falowania
 wodotrwałość
 wodoodporność

Właściwości chemiczne 
 odczyn wyciągu wodnego lub pH powierzchni
 zawartość popiołu

Właściwości specjalne 
 odporność na starzenie
 skłonność do pylenia
 skłonność do elektryzowania się
 trwałość
 przyjmowanie farby drukarskiej
 drukowność
 zadrukowalność.

Rodzaje papieru

Podział papieru jako nośnika informacji

Rodzaje papierów drukowych (poligrafia) 
 papier metalizowany
 papier Chromolux
 papier LWC
 papier ULWC
 papier MWC
 papier HWC
 papier objętościowy
 papier samoprzylepny
 papier samokopiujący
 papier ozdobny
 papier barwiony
 papier SC
 papier SC-A
 papier SC-B

Podział papieru ze względu na jego strukturę 
 bibuła
 bibułka
 brystol (bristol)
 celofan
 karton (tektura)
 papier bezdrzewny
 papier czerpany
 papiery ekologiczne
 papier kalibrowany
 papier drzewny
 papier kredowy
 papier powlekany
 papier syntetyczny
 preszpan

Specjalistyczne wyroby papierowe 
 papier japoński
 papierek lakmusowy
 papier milimetrowy
 papier papierosowy
 papier do pieczenia
 papier rysunkowy
 papier ścierny
 papier termiczny
 papier toaletowy

Zobacz też 

 Kwaśny papier
 e-papier
 papier mâché
 DTP
 format arkusza
 klasa papieru
 poligrafia
 Muzeum Papiernictwa w Dusznikach-Zdroju

Przypisy

Linki zewnętrzne 
 Mała historia papieru
 Muzeum Papiernictwa, Duszniki-Zdrój
 Definicja papieru według portalu ekologia.pl
 
 Trwałość papieru, w aspekcie wytwarzania i użytych surowców

Paleografia