Výroba papíru

V České republice existuje několik firem (například Jihočeské papírny Větřní), které se zabývají produkcí papíru - papírny. Samotný proces výroby papíru již není v rukou člověka, ale probíhá na tzv. papírenském stroji. Přesto ve Velkých Losinách najdeme dodnes fungující výrobnu ručně dělaného papíru. Nyní si detailně probereme jednotlivé fáze výroby papíru:

Výroba papíru zahrnuje:

• výrobu vlákniny (dřevoviny a buničiny),

• výrobu papíroviny,

• vlastní výrobu papíru.

Schéma výroby papíru:

Výroba vlákniny

Pro výrobu samotného papíru je nezbytné získat vlákna celulózy = vlákninu. Tu lze získat:

• z jednoletých rostlin – bavlna (98 % celulózy), len, konopí, juta,

• z víceletých rostlin – jehličnaté a listnaté dřeviny, nejvhodnější je dřevo jehličnatých stromů – smrku a borovice,

• ze sběrového papíru – nejvhodnější je odpad přímo z výrob, méně vhodný je tříděný sběr.

Sběrový papír je druhotnou surovinou, která se vrací zpět do výroby. Může pocházet z průmyslového sběru (sběrový papír a odpad papíru při jeho výrobě a zpracování) nebo z komunálního sběru (ze sběren, třídění papíru).

Do některých speciálních typů papíru (mapový, ceninový, bankovní) se vedle vláken ze dřeva přidávají textilní vlákna. Nejčastěji se používají vlákna lnu, bavlny a konopí.

Vlákninu nejčastěji získáváme ze dřeva jehličnatých stromů (smrkové dřevo), přičemž lze vyrobit různé typy vlákniny: dřevovina, polobuničina, buničina. Jednotlivé typy vlákniny se navzájem liší způsobem výroby (mechanicky či chemicky) a také svými vlastnostmi. Jakými způsoby lze vlákninu ze dřeva získat?

Způsoby získání vlákniny ze dřeva:

Mechanický způsob

Vlákniny jsou získávány mechanickou cestou (broušením). Vlákna se rozrušují pouze mechanicky, proto vzniklá vláknina obsahuje všechny složky dřeva: celulózu, hemicelulózu, lignin a ostatní. Takto získanou vlákninu nazýváme dřevovina. V důsledku obsahu ligninu v dřevovině dochází ke žloutnutí takto vyrobeného papíru. Papír je méně kvalitní, ale velmi pevný. Ze dřevoviny se vyrábí lepenky, kartony a balicí papíry.

Obr. 1: Výroba mechanické vlákniny

Kombinovaný (mechanicko-chemický) způsob

Vláknina se získává tak, že nejprve vystavíme tzv. štěpky (10 mm dlouhé kousky dřeva) chemickému působení (vodní pára-teplo/chemikálie 20 % Na₂SO₃ a 5 % NaHCO₃) a poté se dále zpracovávají mechanicky (zpracování je snadnější). Takto získané vlákniny nazýváme polobuničina. Pro výrobu polobuničiny se používá dřevo z listnatých stromů.

Obr. 2: Výroba mechanicko-chemické vlákniny

Chemický způsob

Chemické zpracování dřeva spočívá ve vaření štěpků v roztoku chemikálií. Výsledný produkt nazýváme buničinou a jde o téměř čistá celulózová vlákna. Ostatní složky se chemicky odstraní. Buničinu lze vyrobit dvojím způsobem, podle typu chemikálií, které použijeme při vaření štěpků:

• Sulfitový způsob (kyselý) – chemickým činidlem je varná kyselina (roztok hydrogensiřičitanu vápenatého Ca(HSO₃)₂
  a kyseliny siřičité H₂SO₃). Zavářka trvá několik hodin při teplotě 110-140 °C.

• Sulfátový způsob (zásaditý) – k vaření dřeva se používá varný louh (roztok hydroxidu sodného NaOH a sulfidu sodného Na₂S). Vaří se až 5 hodin při teplotě až 180 °C.

Obr. 3: Výroba chemické buničiny

Recyklovaná celulóza

Neméně důležitá je i recyklovaná celulóza. Ta se vyrábí ze sběrového papíru jeho rozvlákněním a zbavením nečistot (zejména tiskové barvy). Část nečistot v surovině však zůstává, proto není zcela bílá. Používá se k výrobě novinového papíru, balicího papíru a podobně tak, kde nezáleží na perfektním vzhledu a vysoké kvalitě papíru.

Obr. 4: Výroba recyklované vlákniny

Po ukončení varu se buničina dále ještě zpracovává. Postupně se buničina pere (odstraní se zbytky kyseliny či louhu), třídí a čistí (odstranění větších nečistot – písek, suky), bělí (vzniklá buničina je nažloutlá), odvodňuje a suší.
Bělení buničiny je nutné pro výrobu klasického bílého papíru. V minulosti se k bělení používaly sloučeniny chlóru, ale z důvodu vzniku fosgenu (vedlejší produkty) se přešlo na metody bělení bez použití chlóru. Mluvíme pak o ekologické buničině, ekologických papírech.

Vláknina vyrobená jedním z výše uvedených způsobů se usušená lisuje a řeže na archy. Převáží se do papírny k výrobě papíroviny.

Výroba papíroviny

Vláknina získaná výše uvedeným způsobem není vhodná pro výrobu kvalitního papíru, je tedy nutné ji ještě dále zpracovat, a to do podoby papíroviny (papírovina). Výroba papíroviny zahrnuje několik fází:

• mletí papíroviny,

• plnění papíroviny,

• klížení papíroviny,

• barvení papíroviny.

Mletí papíroviny je první proces zpracování papíroviny, při kterém dochází ke strukturní a také rozměrové změně vláken (vlákna se zplsťují, zvětšuje se jejich povrch). K této úpravě vláken dochází v mlecích zařízeních, jako jsou holandry, kuželové nebo diskové mlýny.

Následujícím procesem plnění se do rozmělněných vláken přidávají látky minerálního původu, které částečně zaplňují prostor mezi vlákny a výsledný produkt (papír) pak získává rovnoměrnější, hladší povrch. Hlavním důvodem plnění papíroviny je tedy zlepšení vlastností papíru jako jsou hladkost, bělost, opacita a také schopnost přijmou tiskovou barvu. Nevýhodou používání plnidel je snížení pevnosti papíru, proto je množství plnidel omezeno. Mezi nejčastěji používaná plnidla patří kaolín (Al₂(SiO₃)₃), mastek (MgSiO₃), křída (CaCO₃), baryt (BaSO₄) či titanová běloba (TiO₂).

Klížení činí papír odolným proti pronikání barvy (vody) a jejímu rozpíjení. Neklížené papíry – filtrační papír – naopak vodu vsakují
a propouští. Klížení může probíhat buďto povrchově (list se namáčí v roztoku klížidla) nebo ve hmotě (klížidla se přidávají přímo do papíroviny). Na zaklížení se používají přírodní pryskyřice (kalafuna), popřípadě škrob, či vosky.

Poslední fází přípravy papíroviny je barvení papíroviny. Proces barvení, během kterého se papíry sytě zabarvují nebo jen lehce tónují, může opět probíhat povrchově (list papíru protahován barvícím roztokem), nebo barvením ve hmotě (přidání barviv do papíroviny).
Pro barvení se používají ve vodě rozpustná barviva. Navíc lze použít optická bělidla.

Spojením a promícháním všech složek (vláknina, plnidla, klížidla, barviva) s velkým objemem vody vzniká papírovina. Papírovina je vodolátka, která obsahuje až 99 % vody. Ta se dále zpracovává na papírenském stroji.

Vlastní výroba papíru

Vlastní výroba papíru probíhá na papírenském stroji z předem připravené papíroviny. Jak již bylo výše uvedeno, papírovina je vodný roztok vlákniny, plnidel, klížidel a barviv, který může obsahovat až 99 % vody. Papírovina se zde nepřetržitě rozlévá na ubíhající jemné kovové síto, kde se natřásáním papíroviny odvodňuje, a vlákna vzájemným propojováním zplsťují. Z vrstvy se odsává voda vývěvami a tak vzniká pás vlhkého papírového listu, který prochází ždímacím lisem, soustavou sušících válců a po ochlazení (případně vyhlazení na kalandrech) se pás papíru navíjí na kotouče. Jinými slovy se papírovina na papírenském stroji zpracovává ve dvou částech. Mokrá část papírenského stroje zahrnuje tyto tři části: nátoková skříň, sítová část a lisovací část. V suché části pak vznikající papír prochází těmito zařízeními: sušící část, chladící část a hladící část papírenského stroje. Následuje navíjení papíru do kotoučů, nebo řezání papíru na archy. Papír lze ještě před navinutím povrchově upravit či zušlechtit.

Povrchová úprava papíru

Povrch neupraveného papíru je drsný a nerovnoměrný. Z hlediska dosažení potřebné kvality tisku je vhodné povrch papíru upravit hlazením nebo natíráním.

Hlazení (kalandrování) - jedná se o vyrovnání povrchových nerovností papíru mezi hladícími válci. Hladící válce mohou být tvrdé ocelové (někdy i vyhřívané) anebo je jejich povrch opatřen potahem z měkkého stlačitelného materiálu. Účinkem tlaku, tepla a vlhkosti papíru dochází ke zhutnění struktury papíru, vyrovnání povrchových nerovností, snížení a vyrovnání tloušťky papíru. Kombinací různých typů válců, volbou počtu válců, rychlostí jejich otáčení, tlaku a teploty lze dosáhnout různé povrchové úpravy papíru (od matného přes polomatný, lesklý, vysoce lesklý). Zařízení pro získání vysoké hladkosti papíru se označuje jako superkalandr.

Natírání - úprava povrchu papíru natíráním spočívá ve vytvoření kvalitativně odlišného povrchu papíru jednostranným nebo oboustranným nánosem jedné nebo více vrstev nátěrové směsi. Papíry opatřené nátěrem mají hladký uzavřený povrch s vysokou bělostí a opacitou
a lépe přijímají tiskovou barvu. Vrstva nátěru redukuje penetraci tiskové barvy do papíru, barva se tolik nerozpíjí, obraz je čistý a ostrý. Nátěrová směs je tvořena pigmenty (kaolin, uhličitan vápenatý, síran barnatý, běloby), pojidly (škrob, latexy, akryláty) a jinými aditivy (vosky, odpěňovače, dispergátory).

Leskle natírané papíry – kaolin, satinová běloba – úprava kalandrováním.
Matně natírané papíry – uhličitan vápenatý – úprava matsatinováním.

Zdroje

• KAPLANOVÁ, Marie. Moderní polygrafie. Praha: Svaz polygrafických podnikatelů, 2010, 391 s. ISBN 978-80-254-4230-2.

• LEDERLEITNER, Milan, Jozef HAMAR a Vladimír THOMKA. Polygrafické materiály pro 1.-3. ročník SOU. 1. vyd. Překlad Zdeněk Niepel. Praha: SPN, 1990, 93 s. Učebnice pro stř. školy. ISBN 80-042-4132-8.

• PŘIKRYLOVÁ, Eva. Výroba papíru (DUMY) Materiál vznikl v rámci projektu Kvalitní a efektivní vzdělávání pro žáky (DUMY)/ VY_32_INOVACE_02 (číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.0772) 

• Wikipedie. Otevřená encyklopedie. [online]. [cit. 2014-07-01]. Dostupné z: https://cs.wikipedia.org/wiki

Obrázky:

• Obr. 1: Autor neznámý. http://www.mapantalis.lv/sitesweb/FO/pages/interne-30-66-24311-rich_text-122535.html. [online]. [cit. 2014-10-21]. Dostupné z: http://www.mapantalis.lv/sitesweb/media/library/35731_180_1184424927.JPG 

• Obr. 2: Autor neznámý. http://www.mapantalis.lv/sitesweb/FO/pages/interne-30-66-24311-rich_text-122535.html. [online]. [cit. 2014-10-21]. Dostupné z: http://www.mapantalis.lv/sitesweb/media/library/35733_180_1184424984.JPG

• Obr. 3: Autor neznámý. http://www.mapantalis.lv/sitesweb/FO/pages/interne-30-66-24311-rich_text-122535.html. [online]. [cit. 2014-10-21]. Dostupné z: http://www.mapantalis.lv/sitesweb/media/library/35730_180_1184424893.JPG 

• Obr. 4: Autor neznámý. http://www.mapantalis.lv/sitesweb/FO/pages/interne-30-66-24311-rich_text-122535.html. [online]. [cit. 2014-10-21]. Dostupné z: http://www.mapantalis.lv/sitesweb/media/library/35732_180_1184424954.JPG 

• Obr. 5: Autor neznámý. http://www.krpa.cz. [online]. [cit. 2014-10-21]. Dostupné z: http://www.krpa.cz/files/holding/3/vyroba-3.jpg

• Obr. 6: Autor neznámý. http://moodle2.gymcheb.cz. [online]. [cit. 2014-10-21]. Dostupné z: http://moodle2.gymcheb.cz/pluginfile.php/21263/mod_page/content/1/p2.jpg

• Obr. 7: Autor neznámý. http://cs.wikipedia.org/wiki/. [online]. [cit. 2014-10-21]. Dostupné z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ec/Watermark_Crown_CA.jpg

• Obr. 8: Autor neznámý. http://cs.wikipedia.org/wiki/. [online]. [cit. 2014-10-21]. Dostupné z:http://http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/61/Kaolin.jpg

• Obr. 9: Brady, Dan. http://cs.wikipedia.org/wiki/. [cit. 2014-10-21]. Dostupné z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fb/Indian_pigments.jpg/800px-Indian_pigments.jpg

• Obr. 10: Autor neznámý. http://cs.wikipedia.org/wiki/. [online]. [cit. 2014-10-25]. Dostupné z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cc/Acid-free_paper_%28symbol%29.svg/465px-Acid-free_paper_%28symbol%29.svg.png

• Obr. 11: Autor neznámý. http://vitejtenazemi.cz. [online]. [cit. 2014-10-25]. Dostupné z: http://vitejtenazemi.cz/cenia/sites/images/vzdel_modul/obecne-prirodovedny_pohled/vyroba_a_sluzby/m_papirensky_prumysl_666.jpg

Přílohy

Testy