Giấy

Sử dụng giấy lan rộng

Ngay từ thế kỷ thứ 2 đã có khăn tay giấy ở Trung Quốc. Tờ Báo Bắc Kinh phát hành số đầu tiên vào năm 363 (ngưng phát hành vào năm 1936). Trong thế kỷ thứ 6 người ta đã sản xuất giấy vệ sinh từ giấy rơm rạ rẻ tiền nhất. Xưởng trong cung đã sản xuất cho triều đình 720.000 tấm giấy vệ sinh và thêm vào đó là 15.000 tấm giấy vệ sinh tẩm hương thơm, mềm và có màu vàng nhạt cho hoàng gia.
Cũng với sự bành trướng của Con đường tơ lụa, sản xuất giấy đã được truyền bá sang Triều Tiên và Việt Nam từ thế kỷ 3 và Nhật Bản vào thế kỷ 4. Giấy bắt đầu sản xuất tại Ấn Độ, Nepal, Pakistan và Bangladesh khoảng cuối thế kỷ 7

Giấy trong thế giới Ả Rập

Vào năm 750 hay 751, kỹ thuật sản xuất giấy lan truyền đến Samarkand, có lẽ qua các tù binh người Trung Quốc trong một cuộc tranh chấp biên giới, và từ đấy kỹ thuật này lan rộng khắp thế giới Ả Rập. Nhờ vào các khám phá mới, người ta cho rằng ở Samarkand giấy đã được biết đến và sản xuất trước đó 100 năm. Cây lanh (Linum usitatissinum) và cây gai dầu (Cannabis L.) cũng như nước đều có đầy đủ, chẳng bao lâu người Ả Rập đã xây dựng lên một công nghiệp giấy phát đạt. Giấy lan truyền nhanh chóng đến Maroc. Một cối xay giấy đã được xây ở Bagdad vào năm 795, năm 870 quyển sách làm bằng giấy đầu tiên được phát hành ở đây. Trong văn phòng của hoàng đế Harun al-Rashid người ta đã dùng giấy để viết. Sau đó là các xưởng sản xuất ở Damascus, Cairo, ở các tỉnh Bắc Phi cho đến cả phía tây.
Người Ả Rập tiếp tục cải tiến kỹ thuật sản xuất. Nhờ vào các rây múc làm bằng dây kim loại mà người ta đã có thể tạo được hình chìm trên giấy (watermark). Giấy được phủ keo tốt hơn nhờ sử dụng tinh bột. (Phủ keo là tráng một lớp mỏng keo trên mặt giấy hay pha keo vào bột giấy lỏng trước khi múc giấy để giấy láng hơn và ít hút nước hơn, mực viết lem ít hơn.) Các đơn vị đo lường diện tích được tiêu chuẩn hóa. 500 tờ giấy là một ram giấy (thếp giấy) – rizmar. Từ này là nguồn gốc cho khái niệm về đơn vị giấy vẫn còn thông dụng cho đến ngày nay trong ngành giấy: một ram giấy (tiếng Anh: ream, tiếng Đức: Ries, tiếng Pháp: rame, tiếng Tây Ban Nha: resma...).

Sản xuất trước khi công nghiệp hóa

Cho đến nửa sau thế kỷ thứ 19 các sợi cellulose cần dùng được người làm giấy thu lượm từ quần áo cũ làm từ sợi lanh. Những người thu mua và buôn bán quần áo cũ là những người cung cấp nguyên liệu cho các xưởng xay giấy. Có thời gian quần áo cũ hiếm đến độ đã bị cấm xuất khẩu và người ta đã dùng đến vũ lực để ngăn chặn việc này.
Trong các xưởng xay giấy giẻ được cắt thành mảnh vụn, đôi khi được rửa sạch và làm cho mục nát và sau đó được đưa vào máy giã nhỏ thành sợi. Máy giã hoạt động bằng sức nước.
Trong nửa đầu của thế kỷ thứ 19 người ta chuyển qua tẩy bằng clo thay vì làm cho mục nát rồi rửa sạch. Sợi thất thoát rất ít và ngoài ra còn có thể dùng các loại vải có màu.
Người thợ làm giấy múc tờ giấy từ bột giấy loãng này bằng một cái rây thấp, làm bằng đồng hình chữ nhật có lưới rất tinh, thành rây có thể tháo ra được. Sau đó một người thợ khác ép tờ giấy từ ray lên trên một tấm nỉ trong khi thợ làm giấy múc tờ giấy kế tiếp. Sau khi ép xong các tờ giấy được treo lên để phơi khô trong các phòng lớn và khô ráo, chủ yếu là trong các nhà kho hay trên gác xép. Sau đó giấy được ép thêm một lần nữa, vuốt phẳng, phân loại rồi đóng gói. Nếu là giấy viết thì phải tráng keo bằng cách nhúng vào keo, ép rồi phơi khô.
Qua cách làm bằng tay này, ngày nay chỉ áp dụng cho các loại sợi – và qua đó là giấy – có chất lượng cao, các sợi nằm theo các hướng đều nhau.
Máy Hà Lan (một phát minh của các thợ làm giấy người Hà Lan vào khoảng năm 1670) là bước đột phá kỹ thuật hiện đại. Đấy là một máy sản xuất ra bột giấy không còn dùng giẻ cũ làm vật liệu ban đầu để sản xuất giấy nữa mà phần lớn là từ các dây thừng, dây cáp và lưới đánh cá. Các vật liệu rất cứng này trước tiên được cắt nhỏ trong một máy giã có một ít búa đập và nhiều dao nhọn (Kapperij) rồi được đưa vào một máy xay (Kollergang) để được tiếp tục cắt nhỏ đi.

Công nghiệp hóa việc sản xuất giấy

Từ khoảng năm 1850 máy mài gỗ được đưa vào sử dụng, mở ra khả năng sản xuất giấy có tầm cỡ công nghiệp từ nguyên liệu gỗ rẻ tiền. Vào khoảng năm 1879 chỉ ở Đức thôi đã có khoảng 340 xưởng mài gỗ như vậy. Loại bột gỗ mài dùng làm giấy này còn chứa chất linhin (lignin) sẽ làm giấy bị ố vàng sau một thời gian. Friedrich Gottlob Keller (1816 – 1895) là người phát minh ra loại giấy làm từ bột gỗ này.

Sản xuất bột giấy

Gỗ có thể được xử lý cơ học hay hóa học

Phương pháp organocell

Phương pháp organocell sản xuất bột giấy không có lưu huỳnh và vì thế mà thân thiện với môi trường hơn. Các mảnh gỗ được nấu với hỗn hợp nước và mêtanol (methanol) có cho thêm dung dịch kiềm qua nhiều giai đoạn dưới áp suất và ở nhiệt độ đến 190 °C. Qua đó linhin và hemicellulose được hòa tan ra. Sau đó phải rửa sạch qua nhiều giai đoạn rồi tẩy và tháo nước.
Mêtanol và kiềm được lấy lại qua một phương pháp tái chế được tiến hành song song với sản xuất bột giấy. Ngoài ra còn thu được linhin và hemicellulose không chứa lưu huỳnh được sử dụng tiếp tục trong công nghiệp hóa học.

Máy xeo giấy

Giấy được tạo thành tấm trên máy xeo giấy. Dung dịch bột giấy (99% là nước) sau khi được làm sạch nhiều lần chảy lên mặt lưới. Trên lưới này phần lớn nước chảy thoát đi và cấu trúc của tờ giấy bắt đầu thành hình. Bên dưới lưới có đặt máy hút nước để giúp thoát nước. Giấy sản xuất công nghiệp có hai mặt: mặt lưới và mặt láng, các sợi giấy hầu như đều hướng về một chiều: chiều chạy của lưới. Sau đó giấy được ép rồi đưa qua phần sấy tiếp theo là được ép láng và cuộn tròn.

Các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng giấy

Các tiêu chuẩn dùng để đánh giá chất lượng giấy bao gồm: độ trắng, định lượng giấy, độ dày, độ cứng, độ đục, độ trong, độ bền xé, độ bền gấp, chiều dài đứt, độ ẩm, độ hút nước, độ kiềm, độ sần, độ nhám, độ tro và khối lượng riêng.