A papírgyártás A papírgyártás technológiájatechnológiája

Mi a papír?

A papír növényi rostok mechanikai és kémiai feldolgozásával készített vékony, hajlékony, de ugyanakkor viszonylag nagy szilárdságú lap. Használati tulajdonságait meghatározzák a felhasznált növényi anyag tulajdonságai, a rostok mechanikai és kémiai átalakításának módja, valamint a gyártás során hozzáadott egyéb anyagok.

A papír története

Időszámításunk előtt a szövegek kő,- agyag- és viasztáblákra íródtak.

Később az egyiptomiak feltalálták a papiruszt.(nílusi sásfajtából készítették oly módon, hogy a rostokat keresztben egymásra helyezték, majd víz és ütögetés segítségével egybedolgozták, majd kiszárították, az egyes darabokat összeragasztották és göngyölítették).A papirusz egészen a IX. századig használatban maradt.

A papírgyártás történetében a papiruszt a pergamen váltotta a Kr.e.II. században.

Ez állati bőrből, vegyszeres kezeléssel készült.

A pergamen szó maga (a középkori latinságban pergamenum), Pergamon városáról kapta a nevét. A városállam királya, Eumenész találta fel, legalábbis Plinius szerint, a Kr. e. 2. században a pergament, egy kereskedelmi blokád után bekövetkezett papiruszhiány következtében.

A pergamen rendkívül tartós anyag, sokkal inkább, mint például a bõr. Ideális körülmények között akár évezredekig is megmarad. A jó pergamen lágy, vékony, bársonyos tapintású és könnyen hajtogatható.

A papír kínai találmány: a 2. sz. körül fedezték fel, és ezer éven át lassan jutott el az arab világon keresztül Nyugatra. A kínaiak által készített papír textilhulladékok rothasztásával, szárításával és porrá őrlésével készült oly módon, hogy a porból víz hozzáadásával pépet kevertek, amelyből apró lyukacsos háló segítségével vékony réteget emeltek ki. Ezt a réteget megszárították és vékony keményítő bevonattal látták el, hogy csökkentsék a lap nedvszívását.

A 13. században már léteztek papírmalmok Spanyolországban és Itáliában. Franciaországban 1340 körül létesültek az elsők, a Német-Római Császárság területén pedig 1390 körül, míg Angliában csak a 15. sz. második felében. A papírt készítési helyéről Európa számos más országába exportálták. Magyarországon csak az 1500-as években ismerték meg.

A XVlll. és XlX. század fordulóján a papírtermelés jelentősen megnövekedett. A papírmasszát már nem kéziszitával merítették, hanem önműködően ömlött a mozgószitaszalagra.

A kínai papír elterjedési útvonala

Papírmalom (korabeli német metszet)

A papír olcsó alapanyagnak számított. A nyomtatás feltalálása az 1450-es években aztán végleg eldöntötte a harcot a két alapanyag között: a század végére a papír már annyival olcsóbb volt a pergamennél, hogy már csak a legkülönlegesebb és legdrágább kódexeket készítették pergamenre.

A papírgyártás alapanyagaiA papírgyártás alapanyagai

A papírgyártás alapanyagai alapvetően növényi eredetűek.

Alapanyagként elsődlegesen a különböző fafélék szolgálnak, egyéb növényi anyagok közül a nád, a len, a kender és a gyapot.

A papír legfontosabb alkotója a cellulóz. Emiatt a papírgyártás elsődleges célja, hogy a növényi rostokban lévő cellulóz mellől az egyéb kísérő anyagokat eltávolítsák.

A cellulózban gazdag anyagot a papírgyártás féltermékének nevezzük. A féltermék előállítása mechanikai és kémiai úton történik. Cellulóztartalmuk alapján facsiszolat, fécellulóz- és tiszta cellulóztermékeket különböztetünk meg.

Történelmi fordulópont a Történelmi fordulópont a papírgyártásbanpapírgyártásban

1840 – Anselme Payen francia kémikusnak először 1840 – Anselme Payen francia kémikusnak először sikerül nyers fából cellulózt nyernie. Payen a fa sikerül nyers fából cellulózt nyernie. Payen a fa vegyi feltárásával előállítja a nyers rostot, amely vegyi feltárásával előállítja a nyers rostot, amely 99%-ban cellulózból áll. A fából salétromsav 99%-ban cellulózból áll. A fából salétromsav segítségével 125-145 fokon kioldja a lignint, egy a segítségével 125-145 fokon kioldja a lignint, egy a fényre sárguló anyagot, mely a fa szilárdságát fényre sárguló anyagot, mely a fa szilárdságát biztosítja. A fennmaradó lignint klórral kifehéríti.biztosítja. A fennmaradó lignint klórral kifehéríti.A cellulóz, mint féltermék rövidesen nagy A cellulóz, mint féltermék rövidesen nagy jelentőségre tesz szert a papíriparban.jelentőségre tesz szert a papíriparban.Az eljárást 1866-ban Benjamin Tilghman amerikai Az eljárást 1866-ban Benjamin Tilghman amerikai tudós továbbfejleszti, a fát fölhevített állapotban tudós továbbfejleszti, a fát fölhevített állapotban nyomás alatt kénessavval és kénessavas sókkal nyomás alatt kénessavval és kénessavas sókkal (kalcium-biszulfit) kezelve. Az eljárással tiszta, (kalcium-biszulfit) kezelve. Az eljárással tiszta, fehér cellulózt nyernek, az ún. szulfit-facellulózt, fehér cellulózt nyernek, az ún. szulfit-facellulózt, amely kiválóan alkalmas papírgyártásra.amely kiválóan alkalmas papírgyártásra.

A Tilghman-féle eljárásA Tilghman-féle eljárás(korabeli rajz)(korabeli rajz)

Ha a fát mechanikai úton-csiszolással elemi rostjaira bontjuk, akkor facsiszolatot kapunk. Az így nyert rostok rövidek és roncsoltak, ezért a facsiszolatot olyan papír előállítására használják, amelyektől szilárdságot és időállóságot nem kívánnak. (újság)

A félcellulóz készítésekor az aprított faanyagot lúgos főzéssel tisztítják. Csökkentik a lignintartalmát, de nem távolítják el teljesen. (sötét anyag)

A tiszta cellulóz készítésekor a lignin- és hemicellulóz tartalmat teljesen kivonják. A kioldást savas illetve lúgos főzéssel végzik. Az ilyen alapanyagból készített papír fehér és sima lesz.

Cellulóz- a növényi sejtfal fő alkotója (szénhidrát).

Hemicellulózok- A sejtfal további alkotója. A sejtek közötti ragasztóanyag feladatát látja el.

Lignin- a fa öregedése során a cellulózváz üregeibe rakódik le és merevíti a sejtfalat (bonyolult összetételű szerves anyag).

Papíripari adalékanyagokPapíripari adalékanyagok

Feladatuk: A felhasználási terület igényeinek megfelelő tulajdonságok kialakítása.

1. Töltőanyagok- kaolin, gipsz stb. a rostos szerkezetet változtatják, beépülve a cellulózrostok közé. Tömítik, simává teszik és a mennyiségét növelik a készülő papírnak. Mivel fehér színű vegyületek, szebbé teszik a papírt. A papír ¼-t is alkothatják.

2. Enyvező anyagok- fenyőgyanta, műgyanták, vízüveg stb. a rostok összekötésével növelik a papír szilárdságát és csökkentik a nedvszívó képességét.

3. Festékporok- a féltermék pépes anyagába keverik színes papírok előállítása céljából.

Az ún. miniszterpapír. Levélpapírként és okiratpapírként is használják. Rongypépből készül. Gyakran tejből nyert kazeinnal itatják át.

Újságpapír. Kémiailag kezelt, rossz minőségű fapépből állítják elő. Néhány nap alatt bebarnul.

Selyempapír. Lapos, lazán kötődő rostok alkotják. Növényi gyantával kezelt fapépből készül, és jól magába szívja a nedvességet.

A papírgyártás folyamataA papírgyártás folyamataA papírgyártás első lépése a nyersanyagok előkészítése (különféle szárazanyagok rostosítása).Második lépés a pépkészítés, melynek során a rostokat elemi rostokra bontják és őrléssel alkalmassá teszik a papírlap előállítására. Cél a csomómentes pép előállítása.Harmadik lépés a papír enyvezése és töltése. Az eljárás során a cellulózrostok közötti részt különféle anyagokkal kitöltik, majd enyvezik, hogy hogy javuljon az írási képesség illetve apapír ellenálló legyen a radírozással szemben.A színezés történhet a kész papír festésével vagy a pép színezésével.

pépesítés finomításA kívánt papír beállítása

A negyedik lépésben megtörténik a papírlapok képzése.

A papírlapot nagyteljesítményű, folyamatos üzemű, síkszitás papírgyártó géppel végzik. Ennek elülső részén, az ún. szitaszakaszon, a hígan folyó papírpép elterül és a benne lévő víz a szita rázó mozgása miatt átfolyik a szitán, egyúttal a pépben lévő rostok is egyenletesebben terülnek szét. A sajtolószakaszon nyomóhengerek préselik ki a maradék vizet. Az utolsó szakaszon, a szárítószakaszon gőzfűtésű hengerek víztelenítik és simítják a papírt, melynek következtében sima, fényes felületűvé válik. Az eljárás végén a kész papírt lehűtik, majd feltekercselik.

szitaszakasz

sajtolószakasz

szárítószakasz

simítószakasz