4.2.1. Основні матеріали для виготовлення паперу
Протягом майже 2000 років китайці використовували як сировину для паперу мочало, кору, пеньку (коноплю), а також солому. Ранньою формою паперу був папірус, який використовується єгиптянами для записів. Це дозволило історикам вивчити культуру Єгипту після розшифрування цих записів. Якби єгиптяни не залишили записів, праця істориків була б набагато важчою.
Сьогодні робочою сировиною для паперу насамперед є деревина. На Землі це кількісно найпоширеніший натуральний продукт (приблизно третина суші вкрита лісом). Деревина є найважливішим джерелом сировини для виготовлення целюлози та паперу понад 100 років.
Целюлоза– це волокнистий матеріал, який виділяють із деревини хімічним шляхом у процесі варіння деревини та іншої рослинної сировини (наприклад, коноплі, джут, солома бавовни або зернових та ін.).
Щоб отримати дерев'яну масу для виробництва паперу, деревина повинна бути механічно подрібнена. Колоди очищені від кори, вони вирушають у пристрій, що розщеплює їх на тріски для подальшого очищення або варіння. Вони повинні бути вирівняні за розміром, щоб хімікати могли проникнути всередину деревини рівномірно на великій швидкості, тому після процесу розщеплення фрагменти просіюються. Очищена деревна маса також виробляється зі стружок і тирси (щіпок), що є відходами лісопильних заводів.
Близько 40% ваги деревини складають волокна целюлози. Є три технології поділу, або розпушення волокон: механічне, хімічне та напівмеханічне, що є комбінацією обох. Кожен із методів розпушування має свої особливості та дає різні типи паперів.
Целюлоза відрізняється від деревної маси головним чином якістю волокна (вона має більш довгі, міцні та еластичні волокна) та вищим ступенем білизни. Залежно від використовуваного хімічного розчину для обробки розрізняють: • сульфатну целюлозу, отриману шляхом варіння деревної маси в їдкому натрі (лужний метод); • сульфітну целюлозу, яку одержують шляхом варіння деревної маси в кислоті (кислотний метод).
Близько 85% целюлози, що виробляється в усьому світі, - це сульфатна целюлоза. Вона міцніша, ніж сульфітна, але має менший ступінь білизни і відрізняється від другої друкованими властивостями. Сульфітна целюлоза потребує більш тривалого варіння. Процес варіння закінчується промиванням целюлози, її відбілюванням, зневодненням, сушінням та упаковкою
Целюлоза, яка відбілюється без хлору, має позначення "TCF" (Totally Chlorine Free, тобто повністю вільна від хлору). При цьому найуживанішими компонентами у технологічному процесі виготовлення паперу є кисень та перекис водню.
Волокна деревної маси та целюлози вважаються первинними волокнами. Але макулатура здавна також відіграє велику роль при виготовленні паперу. Окремі сорти паперу можуть складатися на 100% так званоговторинного волокна(наприклад, газетний папір).
Макулатура сьогодні стала найважливішою сировиною для виробництва паперу. Отримане макулатури волокно має обмежене використання. Макулатурна сировина повинна відповідати вимогам відповідної якості паперу, що виробляється. Процесодержання вторинних волокон з макулатури вимагає високих витрат виробництва при її очищенні та приготуванні суспензії, видаленні друкарської фарби та сортування волокон по довжині. Волокна після 3-5 переробок стають непридатним ресурсом для паперу. Тому виготовлення паперу необхідне додавання свіжої деревини, тобто. збільшення у складі паперової маси первинних волокон. Міцний, порівняно дорогий папір для паперу або папір для копіювальних машин і принтерів може містити 25, 50 або 100% бавовняних волокон (папір з ганчірки).
Безволоконні матеріалидодаються для поліпшення властивостей паперу та розширення спектру його використання. Наповнювачі зазвичай становлять 5—30% від ваги друкованого чи письмового паперу, тоді як деякі папери не містять наповнювачів взагалі.
Наповнювачі можуть підвищити яскравість, надати хорошу здатність світлорозсіювання та неабразивності, підвищити сприйнятливість до фарби.