OPAKOWANIA

PAPIEROWE

• Historia papieru
• Surowce do produkcji

papieru

• Produkcja papieru

PAPIER

Produkt w postaci najczęściej
cienkich i gładkich arkuszy lub
wstęg, otrzymywany w wyniku
spilśnienia i sklejenia włókien
pochodzenia roślinnego (z
dodatkiem szmat i makulatury)
używany przeważnie do pisania,
drukowania lub pakowania

HISTORIA PAPIERU

Skąd się wzięła
nazwa –
papier ?

Słowo

papier

wywodzi się z
greckiego słowa

papyros

, które jest

prawdopodobnie
zapożyczeniem z
egipskiego i
pochodzi od rośliny
egipskiej

papirus

.

Materiały

poprzedzające papier

Najbardziej znanymi bezpośrednimi

poprzednikami papieru są:

papirus
pergamin

Również za poprzedników papieru można

uważać:

tapę
amatl
huun

Materiały

poprzedzające papier

Pergamin to szczególnie spreparowana skóra
zwierzęca.
Papirus, tapa, amatl i huun (pseudopapiery)
- wszystkie pochodzenia roślinnego - różnią się
od papieru przede wszystkim techniką
wytwarzania.

Pseudopapiery – włókna roślinne są poprzez

zgniatanie wiązane ze sobą i formowane w arkusz
Papier – arkusz tworzą włókna przetworzone,

rozcieńczone wodą i czerpane formą.

Papirus

Włókna papirusa układano

w dwóch lub trzech

warstwach na sobie w

poprzek, po czym przy

pomocy zwilżania wodą,

prasowania, gładzenia

otrzymywano twardą masę

jako materiał do pisania.

Najstarsze znane papirusy

pochodzą z III tysiąclecia

p.n.e. Papirus, jako materiał

piśmienny, najdłużej

zachował się w kancelarii

papieskiej (do poł. XI w.).

Pergamin

Surowcem były skóry cielęce, owcze i kozie,
które nacierano węglanem potasu lub
wapnem, dokładnie oczyszczano i naciągano.

Najstarsze znaleziska z

zapisanym pergaminem
wywodzą się z 4 dynastii
egipskiej (około 2700 lat
p.n.e.). Nazwa pergamin
pochodzi przypuszczalnie
od miasta Pergamon w
Azji Mniejszej

.

Tapa

Polinezyjski
materiał zrobiony
z kory różnych
drzew przede
wszystkim z
rodziny
morwowatych.

Huun

Był to materiał
podobnie jak
tapa z ubijanej
kory, który
został
wynaleziony
przez Majów.

Amatl

Amatl to również produkt z kory.
Od dawna Aztekowie używali

wewnętrznej części

kory dziko

rosnących figowców.

W języku azteckim

oznacza zarówno

figowiec jak i

"papier".

Wynalezienie papieru

Kolebką papieru jest Daleki Wschód, a

konkretnie Chiny.

Wśród licznych wynalazków, które ludzkość

zawdzięcza starożytnym Chinom, odkrycie

papieru wyróżnia się tym, że znamy zarówno

imię wynalazcy, był nim

Caj Lun

(Ts'ai Lun),

jak i datę tego wydarzenia - 105 r. n.e.

Jak wiele rzeczy używanych

w życiu

codziennym,

także papier wynaleziono

przypadkiem.

Caj Lun

Caj Lun wynalazł sposób

wytwarzania papieru z łyka

drzewnego, odpadów

konopnych oraz sieci

rybackich i w 105 r.

przedłożył cesarzowi raport

wraz z próbkami

otrzymanego materiału.
Cesarz Ho Ti w uznaniu za

doniosłość wynalazku

podniósł go do godności

ministra rolnictwa

Historia papieru

Korea – papier koreański hanji

• 384 r. - umiejętność wyrobu papieru

dociera z Chin

• 704 r. - wydrukowano najstarszy

zachowany zabytek drukarstwa

• ok. r.1160 książka wydrukowana formą z

czcionek metalowych (wcześniej niż w

Chinach i Europie)

• pierwsze barwienie papieru w masie
• wynalazek papierowych kopert

Historia papieru

Japonia
• 610 r. - wyrób papieru dociera z Korei

(papier japoński - washi )

Bliski Wschód
• 751 r. - technologia papieru poznana

przez Arabów dzięki chińskim jeńcom

• 795 r. - powstaje pierwsza fabryka

papieru w Bagdadzie

Prawdopodobny schemat

rozprzestrzeniania

umiejętności wyrobu

papieru w krajach Azji

Papier w Europie

• Pierwsza europejska papiernia

została założona ok. 1100 r. przez
Arabów na Sycylii

• 1154 r. - papiernia w Xativa (obecnie

San Felipe) koło Walencji (Hiszpania).

• 1892 r. - Adolf Scheufelen, wynalazek

papieru powlekanego (powłoka z
kaolinu i kazeiny)

Papier w Polsce

• 1473 r. - produkcja papieru dociera do

Gdańska

• 1473 r. - najstarsze znane wydawnictwo

drukiem na ziemiach polskich -

Kalendarz astronomiczny na 1474

wydrukowany w Krakowie przez

wędrownego drukarza o nazwisku

Straube

• 1493 r. - pierwszy młyn papierniczy w

Polsce - Papiernia Duchacka w Prądniku

WYRÓB PAPIERU

papier lany i czerpany

Pierwszy papier przygotowywano
przez ubijanie i gotowanie odpowiednio
przygotowanych włókien, najczęściej z
różnych roślin przygotowuje się z
dodatkiem wody rzadką zawiesinę z
włókien (tzw.

zarobę

), która jest

następnie wybierana sitem. Osadzające
się na sicie włókna tworzą arkusz
papieru, który po wyschnięciu jest
gotowy do użycia.

WYRÓB PAPIERU

papier lany i czerpany

Do dziś w Nepalu, Bhutanie

i innych krajach himalajskich

robi się najstarszy i

najprymitywniejszy

rodzaj papieru
- papier lany.

.

Papier lany

• łyko moczy się i gotuje w ługu z popiołu

drzewnego, a potem ubija młotkiem.

• w drewnianym korycie przygotowuje się z tego

rozcieńczoną zawiesinę.

• porcję zawiesiny nalewa się równomiernie do

pływającej po wodzie formy, która składa się z

drewnianej ramy i grubej tkaniny; tworzy się w

ten sposób warstwa włókien - arkusz papieru.

• dopiero po wysuszeniu gotowy arkusz można

zdjąć z sita

Wada - na każdy arkusz potrzebna jest osobna

forma, która może być użyta dopiero po

wyschnięciu arkusza.

Papier czerpany

• papier wytwarzano

ręcznie, arkusz po arkuszu,

• początkowo z juty, lnu i

konopi, później również z
bawełny i drewna

• surowiec wpierw moczono

przez kilka tygodni,
następnie macerowano
otrzymując w ten sposób
pulpę, zawierającą
rozdzielone włókna
surowca

Papier czerpany

• potem zanurzano w tej masie ramę z rozciągniętą

gęstą siatką, na której, po jej podniesieniu -

zaczerpnięciu, a następnie równomiernym

potrząsaniu osadza się cienka warstwa włókien

• po odciśnięciu wody arkusz oddzielano od formy i

suszono

Wyrób papieru

Zasadniczo ta technika wytwarzania papieru
pozostała niezmieniona do dziś, chociaż mocno
zmieniono metody przygotowania włókien,
pozbywania się wody, prasowania i suszenia.

Czerpanie i suszenie

papieru

Proces produkcji papieru

(czasy współczesne)



Celuloza jest rozwłókniana przy udziale wody.



Zawiesina jest przepompowywana do młynów i mielona.



Do masy włóknistej dodaje się węglan wapnia (kreda),
skrobię, klej i środki wspomagające.



Masa przedostaje się na stół sitowy, gdzie następuje
wstępne uformowanie wstęgi i odsączenie wody.



W prasach pod naciskiem następuje kolejne usuwanie
wody.



Dalsze dosuszanie papieru.



Naniesienie skrobi na powierzchnię papieru.



Ponowne suszenie



Nawijanie papieru na duże role (tambory)

SUROWCE DO PRODUKCJI

PAPIERU

Surowce do produkcji

papieru

Surowce podstawowe:

• włókna celulozowe

długowłókniste i

krótkowłókniste

• masy celulozowe
• masy półchemiczne
• ścier drzewny
• masy odpadowe
• masa makulaturowa

Surowce pomocnicze:

•wypełniacze
•środki zaklejające

•środki koagulujące
•barwniki i pigmenty
•środki wodoutrwalające
•woda

Surowce podstawowe

Włókna celulozowe

długowłókniste

Są to włókna szmat wykorzystywane
do produkcji szlachetnych rodzajów
papieru, przeznaczonych na
dokumenty wagi państwowej, do
druku banknotów, papierów
wartościowych oraz wyrobu niektórych
papierów na cele techniczne (bibuła
filtracyjna, bibułka papierosowa)

Są to włókna drzewne. Drewno jest
podstawowym surowcem do produkcji
papieru. Wykorzystuje się drewno świerka,
jodły, sosny, topoli, osiki i brzozy. W wyniku
obróbki chemicznej z drewna otrzymuje się

masę celulozową

, a w efekcie obróbki

mechanicznej

ścier drzewny

. Celulozę ze

słomy używa się tylko do niektórych
rodzajów papieru i to w połączeniu z
surowcem drzewnym.

Surowce podstawowe

Włókna celulozowe

krótkowłókniste

Surowce podstawowe

Masa celulozowa

Proces wytwarzania polega na

rozpuszczeniu przeważającej części

ligniny

, która jest dominującym

składnikiem substancji wiążącej włókna

w roślinie. Usunięcie ligniny powoduje

zmianę zwartej struktury drewna na

masę składająca się z pojedynczych

włókien, w których dominującym

składnikiem jest

celuloza

.

Surowce podstawowe

Masa celulozowa

Proces prowadzi się w podwyższonej
temperaturze i pod zwiększonym
ciśnieniem. Wytwory papiernicze
uzyskiwane z mas celulozowych i z
mas długowłóknistych są nazywane

wytworami bezdrzewnymi

.

Surowce podstawowe

Przygotowanie masy

celulozowej

W zależności od zastosowanych
środków roztwarzających ligninę
rozróżnia się:

 metodę siarczynową
 metodę siarczanową
 metodę obojętnego siarczynu.

Surowce podstawowe

Przygotowanie masy celulozowej

Metoda siarczynowa

Środkiem rozpuszczającym jest roztwór

wodorosiarczynu wapnia, magnezu, sodu

lub amonu, zawierający nadmiar

wolnego dwutlenku siarki. Najczęściej

stosowana do obróbki drewna

świerkowego. Masy celulozowe siarczanu

(IV) charakteryzują się zadowalająca

jasnością w stanie niebielonym, dlatego

stosowane są do wyrobu wytworów

białych.

Surowce podstawowe

Przygotowanie masy celulozowej

Metoda siarczanowa

Środkiem roztwarzającym jest roztwór

wodorotlenku sodu z dodatkiem siarczku

sodu i siarczanu (VI) sodu. Metodę tę stosuje

się przeważnie do drewna sosnowego. Masy

celulozowe siarczanowe charakteryzują się

brązowym zabarwieniem w stanie

niebielonym, dlatego wykorzystuje się je do

wyrobu papierów pakowych, workowych i

przemysłowo-technicznych, a w stanie

bielonym do wyrobu papierów drukowych i

do pisania.

Surowce podstawowe

Przygotowanie masy celulozowej

Metoda obojętnego

siarczynu

Jako środek roztwarzający
wykorzystuje się siarczan (IV) sodu z
dodatkiem substancji utrzymującym
stałe pH. Metodę stosuje się do
drewna drzew liściastych i roślin
jednorocznych. Otrzymywane masy
są stosunkowo jasno zabarwione w
stanie niebielonym.

Surowce podstawowe

Ścier drzewny

Wytwarza się na skutek mechanicznego
ścierania drewna, w wyniku którego otrzymuje
się włóknistą masę o składzie zbliżonym do
składu drewna. W ten sposób uzyskuje się

ścier

biały

(głównie z drewna świerkowego). Jeżeli

proces ścierania zostaje poprzedzony
impregnacją drewna, otrzymuje się

ścier

chemiczny

. Do produkcji

ścieru brązowego

stosuje się wstępne parowanie drewna pod
ciśnieniem (głównie sosnowego). Wytwory
papiernicze ze ścieru nazywane są

wytworami

drzewnymi

(gorsza jakość).

Surowce podstawowe

Masy półchemiczne

Otrzymywane z drewna i roślin
jednorocznych metodą częściowego
roztworzenia surowca chemicznie i
dokończeniu jego rozwłóknienia
mechanicznie.

Surowce podstawowe

Makulatura papiernicza

Stosowana przede wszystkim ze
względu na ochronę zasobów
drewna. Makulatura ze względu na
częstą przerobowość ma bardzo
krótkie włókienka, stad papiery
wyprodukowane z dużym dodatkiem
makulatury są mało wytrzymałe.

Surowce pomocnicze do

wyrobu papieru

• wypełniacze

– białe pigmenty mineralne,

naturalne i sztuczne (kaolin, węglan wapnia, biel

tytanowa itp.), które służą do poprawienia

białości i nieprzezroczystości papieru;

• środki zaklejające

, gównie kleje żywiczne

(kalafoniowe) i kleje zwierzęce (skórny i kostny),

w postaci roztworów wodnych i dyspersji;

• środki koagulujące

(wytrącające klej żywiczny),

np. siarczan glinu (ałun);

• barwniki i pigmenty

;

• środki wodoutrwalające

(żywice mocznikowe i

melaminowe);

• woda.

Surowce pomocnicze

Woda

Duże znaczenie w produkcji papieru. Służy
do przyrządzania masy papierniczej, do
mycia, płukania itd. Od jej jakości zależy
jakość papieru. Woda używana do
produkcji papieru powinna być czysta i
miękka.

Inne surowce włókniste

Dodawane są do właściwej masy

papierniczej na ogół w niewielkich

ilościach. Do tych surowców można

zaliczyć:

•włókna zwierzęce (wełna, ścinki

skóry)

•mineralne (azbest, włókno szklane,

mika)

•włókna syntetyczne (poliamidowe,

poliestrowe, poliakrylonitrylowe)

PRODUKCJA PAPIERU

Technologia

otrzymywania papieru

Podstawowe etapy produkcji

papieru:

– przygotowanie masy papierniczej
– spilśnianie papieru
– formowanie wstęgi papieru

Przygotowanie masy

papierniczej

• mielenie masy papierniczej
• zaklejanie papieru w masie
• wypełnianie
• barwienie
• rozcieńczanie
• oczyszczanie masy papierniczej

Przygotowanie masy

papierniczej

Mielenie masy

papierniczej

Proces, od którego zależą wszystkie
właściwości otrzymywanego papieru.
Elementy mielące (noże) działają
mechanicznie na włókna, powodując ich
rozczesywanie, gładzenie, tarcie, rozgniatanie
i cięcie. Celem tej operacji jest nadanie
włóknom niezbędnej giętkości i plastyczności,
rozwinięcie i uwodnienie powierzchni
(fibrylacja) oraz skrócenie włókien.

Przygotowanie masy

papierniczej

Zaklejanie

papieru w masie

Służy nadaniu odporności na przenikanie i
rozlewanie się cieczy, np. wody, atramentu lub
tuszy. Polega na wymieszaniu masy
papierniczej z mleczkiem żywicznym. Dodatek
siarczanu (VI) glinu powoduje wytracenie
żywicy w masie papierniczej, która osadza się
bezpośrednio na włóknach. Rzadziej stosuje się
metodę zaklejania powierzchniowego,
polegającą na zaklejaniu uformowanej wstęgi
papieru za pomocą kleju, np. skrobiowego.

Przygotowanie masy papierniczej

Wypełnianie papieru i

barwienie

• Wypełnianie polega na wprowadzeniu

do masy papierniczej białych
pigmentów, w celu nadania papierowi
nieprzezroczystości, białości,
miękkości, gładkości, połysku oraz
chłonności farby drukarskiej.

• Barwienie odbywa się przez dodanie do

masy papierniczej substancji barwiącej.

Przygotowanie masy papierniczej

Rozcieńczanie i

oczyszczanie

Ostatnie etapy przygotowania masy
papierniczej.
Przygotowana masa jest produktem
rozcieńczonym i zawiera od 0,1 do
1,2% suchej masy.

Spilśnianie papieru

Oczyszczona masa papiernicza
wypływa na sito papiernicze.
Na sicie odbywa się:

•spilśnianie włókien
•odwadnianie formującej się

wstęgi papieru, w wyniku spływu
wody przez oczka sita.

Spilśnianie papieru

W końcowej części sita znajduje się walec
obciągnięty sitem metalowym, zwanym

eguterem

, który wywierając nacisk na

spilśniającą się masę powoduje

właściwe

rozłożenie włókien

przez ich wyrównanie.

Otrzymuje się w ten sposób równomierna
powierzchnię i strukturę papieru oraz dobre
sprasowanie pilśni i wyrównanie je grubości. Za
pomocą przylutowanych do powłoki egutera
wzorów może się odbywać wygniatanie

znaków

wodnych

.

Spilśnianie papieru

Opuszczając sito, taśma tworzącego
się papieru trafia miedzy dwa walce

wyżymaka

, gdzie następuje

wyciśnięcie wody

ze wstęgi papieru.

W ten sposób zostaje zakończony
proces spilśniania włókien w tzw.

części mokrej maszyny

.

Formowanie się wstęgi

papieru

Uformowana wstęga papieru zostaje

podawana do

pras mokrych

, gdzie traci

dalsza część wody i jednocześnie zostaje

sprasowana. Następnie zostaje

przeniesiona na duże

cylindry suszące

,

ogrzane do temperatury 120°C, na których

odparowuje woda i topi się także żywica,

powodując równomierne i dobre zaklejenie

papieru. Z walcy suszących wstęga papieru

przechodzi do cylindra chłodzonego wodą.
Uzyskuje się w ten sposób

papier surowy

.

Formowanie się wstęgi

papieru

W celu

uzyskania papieru

maszynowo

gładzonego

(maszynowo-gładkiego) wstęgę
papieru przepuszcza się przez tzw.

gładzik

, czyli zespól stalowych

walców dociskanych do siebie.

Formowanie się wstęgi

papieru

Produkcja papierów

jednostronnie

gładkich

, np. papieru pakowego,

wymaga przepuszczenia wstęgi
papieru przez tzw.

cylinder

odblaskowy

. Do jego gorącej i lśniącej

powierzchni zostaje dociskana
wilgotna jeszcze wstęga papieru, która
przejmuje jej połysk i zasycha.

Formowanie się wstęgi

papieru

Dodatkowe wykończenie:

• dwustronne silne gładzenie

powierzchni

na kalandrze (układ ogrzewanych

walców metalowych i papierowych) –

papier satynowy

• wtłaczanie wzorów

, czyli nadawanie

powierzchni papieru za pomocą walców z

wygrawerowanymi wzorami, różnych

wgłębień i wypukłości, np. podobnych do

splotu płótna

Formowanie się wstęgi

papieru

Ostatnią fazą produkcji papieru jest

zwinięcie wstęgi

papieru w zwój na

tamburze. W tej postaci papier jest
kierowany do dalszego przerobu, np.
przecięcia na węższe zwoje lub na
arkusze.

Schemat maszyny papierniczej