Mówiąc krótko, papier składa się z masy celulozowej, wypełniacza, wody i środków chemicznych. Składniki te są łączone z sobą zgodnie z recepturą indywidualną dla każdego konkretnego papieru. Poszczególne gatunki papieru są wytwarzanie w sposób, który zapewnia, że będą one posiadać wymagane właściwości.

Click for popup

	Masa celulozowa

W szkole uczyliśmy się, że papier wytwarza się z drzew. Jest to oczywiście prawdą, lecz również ogromnym uproszczeniem. Bardziej poprawnym byłoby stwierdzenie, że masa papiernicza składa się z włókien celulozowych zazwyczaj pochodzących z masy celulozowej drzewnej – która z kolei pochodzi z drzew. Celulozę można również uzyskiwać z bawełny lub trawy, jednakże tutaj będziemy koncentrować uwagę na masie celulozowej wytwarzanej z drewna. Gatunkami drewna najczęściej wykorzystywanymi na masę celulozową są osika, eukaliptus, brzoza, sosna i świerk. Używa się różnych rodzajów drewna, ponieważ właściwości występujących w nich włókien różnią się między sobą. Na przykład włókna pochodzące z drewna liściastego są krótsze i nadają papierowi dobrą nieprzezroczystość i przezrocze, natomiast włókna z drewna iglastego są dłuższe i nadają papierowi wytrzymałość. Istnieją dwa podstawowe sposoby uzyskiwania włókien celulozowych z drewna: metoda chemiczna i metoda mechaniczna. W metodzie chemicznej, w wyniku której powstaje masa celulozowa chemiczna, włókna celulozowe są oddzielane od innych składników zawartych w pniu drzewa najpierw przez zmielenie drewna na zrębki, a następnie przez trawienie zrębków za pomocą dodatków chemicznych. Metoda ta pozwala uzyskać długie, niemal czyste włókna celulozowe, które są bardzo odporne na starzenie się. Jako że metoda ta wykorzystuje prawie wyłącznie celulozę zawartą w drzewie – około 50-55 procent objętości drzewa – uzyskany produkt jest często określany jako masa celulozowa bezdrzewna. Pozostałe składniki drzewa są natomiast wykorzystywane jako surowiec lub źródło energii, co oznacza, że wiele nowoczesnych fabryk celulozy jest samowystarczalnych pod względem zaopatrzenia w energię. Natomiast produkcja masy celulozowej mechanicznej polega na mieleniu drzewa w młynie lub między kamieniami ścieraka aż do momentu oddzielenia włókien celulozowych. Stąd bierze się nazwa: masa celulozowa mechaniczna – ponieważ włókna są oddzielane metodą mechaniczną. Ponadto, w odróżnieniu od metody chemicznej, w produkcji masy celulozowej mechanicznej wykorzystywane są również inne części drzewa – takie jak lignina i żywice – w wyniku czego zużywa się prawie 95 procent jego objętości. Masa celulozowa mechaniczna dlatego jest często określana jako masa celulozowa drzewna, że występują w niej nadal wszystkie substancje drzewne. Istnieje wiele odmian masy celulozowej chemicznej i mechanicznej. Stosowane są również kombinacje tych dwóch metod, w wyniku których powstaje trzeci rodzaj masy celulozowej, masa celulozowa półchemiczna, której odmianą jest masa celulozowa chemiczno-termomechaniczna, znana jako CTMP. Przy produkcji CTMP drzewo przetwarza się na zrębki drzewne w taki sam sposób, jak w przypadku metody chemicznej. Zrębki są następnie częściowo poddawane obróbce termicznej i chemicznej, po czym następuje mechaniczne oddzielenie celulozy.

Click for popup

	Wypełniacz

Włókna celulozowe stanowią najważniejszy składnik papieru, chociaż same włókna nie wystarczą. Niezbędne są również dodatki, na przykład wypełniacz. Jak sugeruje sama nazwa zadaniem wypełniacza jest wypełnienie pustych przestrzeni w złożonej sieci włókien. Papier z wypełniaczem jest bardziej miękki i gładki. Posiada lepsze przezrocze, gładszą i bardziej elastyczną powierzchnię – a wszystko to decyduje o lepszej charakterystyce drukowej. Istnieją różne rodzaje wypełniaczy, lecz najczęściej stosuje się węglan wapnia np. mielony marmur oraz kaolin lub białą glinkę. Wybór wypełniacza zależy od typu systemu produkcyjnego, który może być kwasowy lub zasadowy. Węglan wapniowy jest stosowany w systemie zasadowym i daje papier o wysokiej wartości współczynnika pH, tzn. papier zasadowy/obojętny. Wypełniacz kaolinowy jest stosowany w systemie kwasowym i daje papier o niskiej wartości współczynnika pH, tzn. papier kwasowy. Żywotność papieru zależy częściowo od tego, czy jest on wytwarzany w systemie zasadowym/obojętnym, czy też w systemie kwasowym. Wynika to z faktu, że papier wytworzony w systemie kwasowym ulega wewnętrznemu rozpadowi na skutek niskiej wartości współczynnika pH, podczas gdy w przypadku papieru zasadowego/obojętnego jest odwrotnie: wysoki współczynnik pH pozwala papierowi lepiej opierać się zewnętrznemu oddziaływaniu kwasów, co jest wymagane dla papieru odpornego na starzenie.

Click for popup

	Dodatki masowe

Produkcja papieru wymaga również stosowania innych prócz wypełniacza środków chemicznych. Są one przede wszystkim niezbędne do tego, by w ogóle powstał papier, lecz również do tego, by produkt końcowy posiadał pożądane właściwości, takie jak szczególna wytrzymałość, lepsza wodoodporność i odpowiedni odcień. Na przykład zaklejanie papieru w masie ma na celu zapobieganie absorbowaniu przez papier zbyt dużej ilości wilgoci, natomiast w produkcji papieru zaklejanego powierzchniowo stosowana jest skrobia, która poprawia właściwości drukowe papieru oraz jego trwałość. Ponadto zazwyczaj stosowane są również barwniki, dzięki którym papier zachowuje stały kolor pomiędzy poszczególnymi etapami produkcji (odcień masy celulozowej jest często zmienny). W celu uzyskania większej jasności stosuje się również wybielacze optyczne.

Click for popup

	Woda i wilgotność

Papier zawiera również pewną ilość wilgoci w postaci wody, zazwyczaj pomiędzy 3,5 a 6,5 procent. Poziom wilgotności zależy od przewidzianego zastosowania papieru oraz od procesu poligraficznego, w którym papier ma być użyty. Zawartość wody w papierze określa się za pomocą dwóch miar: wilgotności bezwzględnej lub wilgotności względnej. Wilgotność bezwzględna dotyczy procentowej zawartości wody w masie papieru, np. 5,5 procent. Wilgotność względna to wilgotność powietrza pomiędzy arkuszami papieru w stosie lub zwoju np. 50-55 procent w temperaturze 20°C. Jeżeli temperatura lub wilgotność powietrza otaczającego papier ulegnie zmianie nastąpi uwalnianie lub absorbowanie wilgoci przez papier. To z kolei oznacza, że papier może ulec deformacji – co powoduje pogorszenie właściwości drukowych. Dlatego też ważne jest prawidłowe obchodzenie się z papierem i odpowiednie jego składowanie. Zagadnienia te zostaną omówione w dalszej części tego rozdziału.

Click for popup