Папир

250п|мини|Манилски папир 250п|thumb|Различити типови папира: картон, папирна марамица

Папир или хартија је танак слој целулоидних влакана најчешће правоугаоног облика који у већини случајева служи за штампање, писање или цртање по њему. Прави се разних облика и формата, као и разних боја.

Најбољи папир се прави од биљака које садрже много целулозе у својим влакнима или од крпа од природних материјала као што су памук и лан. Кинези су тврдили да им је јефтиније да производе хартију него свилу и да је она погоднија за писање од трака дрвета или бамбуса, нарочито за неке дугачке књиге. На западу је папир заменио пергамент као најпогоднија подлога за писање.

Процес прављења целулозног папира је развијен у Кини током раног 2. века, вероватно још 105. године.Hogben, Lancelot. "Printing, Paper and Playing Cards". Bennett, Paul A. (ed.) Значајну улогу у развоју папира је имао Цај Лун дворски евнух династије Хан. Постоје и ранији археолошки фрагменти папира који датирају из 2. века п. н. е. у Кини.

Почеци Хартију је измислио Цај Лун, дворјанин кинеских царева династије Источни Хан. Производили су га од бамбуса, лубја и крпа размочених у води. Они су током 700 година држали у тајности начин производње хартије, све док муслимани за њу нису сазнали од једног од заробљених Кинеза након битке код Таласа 751.

Како тврди Са'алеби (умро 1038), борба између Зијада ибн Салиха и турских владара, ојачаних снагама њихових кинеских савезника, избила је око 752. године у близини реке Тараз на северу Месопотамије. Та Област се у традиционалној исламској литератури називала Туркестан зато што су ту претежно живели народи турског порекла. По завршетку борбе, Зијад је са собом повео и групу кинеских заробљеника, међу којима је било и оних који су добро познавали процес производње кинеског папира. Они су се касније настанили у Самарканду, где су развили занат којим су се традиционално бавили. Производња кинеског папира од тада је постала све учесталија, а занатлије које су се бавиле тим занатом биле су све славније и познатије. Иако се производња кинеског папира веома брзо ширила у другим градовима у калифату, ипак произвођачи „самаркандског папира”, као првог облика папира у исламској цивилизацији, засвагда су очували своју славу и традицију.Велајати, Али Акбар (2016), Историја културе и цивилизације ислама и Ирана, превео Муамер Халиловић, Београд, Центар за религијске науке „Ком”. стр. 111—112.

Потом се ово сазнање проширило и на Европу и радионице за израду папира појавиле су се свуда где је било довољно воде за производњу папира. Око 800. у Багдаду се прави прва фабрика папира.Murray, Stuart A. P. . Производња се ширила преко Сирије и Египта на Сицилију и у Андалузију. Тако се у 13. веку папир проширио Европом и заменио скупоцјени и ретки папирус и пергамент.

У 19. веку је индустријализација знатно редуковала трошак производње папира. Године 1844. је канадски инвеститор Чарлс Фенерти и Немац Ф. Г. Келер независно развили процесе за пулповање дрвених влакана.

Рани извори влакана left|250п|thumb |Антички Санскрит на папиру базираном на конопљи. Влакна конопље су широко кориштена за продукцију папира од 200. п. н. е. до касних 1800-их.

Пре индустријализације папирне продукције најзаступљенији извор влакана су била рециклирана влакна из кориштеног текстила, зване крпе. Крпе су биле од конопље, лана и памука. Процес за уклањање штампарског мастила са рециклираног папира је изумео немачки правник Јустус Клапрот 1774. године. Данас се тај метод назива деинковањем. Тек након увођења дрвене пулпе 1843. године је продукција папира постала независна од рециклираног материјала из отпадног текстила.

Етимологија

Реч „папир“ је етимолошки изведена из латинске речи -{papyrus}-, која потиче од грчке πάπυρος (-{papuros}-), назива за -{Cyperus papyrus}- биљку.πάπυρος, Henry George Liddell, Robert Scott, A Greek-English Lexicon, on Perseus, on Oxford Dictionaries Папирус густ, папиру сличан материјал који се производи из сржи биљке -{Cyperus papyrus}-, која је кориштена у античком Египту и другим Медитеранским културама за писање пре увођења папира на Блиском истоку и у Европи. Мада је реч папир етимолошки изведена из папируса, ова два материјала се веома различито производе и развој првог је независтан од развоја другог. Папирус је ламинација природних биљних влакана, док се папир производи од влакана чија су својства промењена натапањем.

Производња папира мини|right|250п|Прављење папира на кинески начин

Као сировину, Кинези су користили кору дуда или бамбус, Европљани су користили старе крпе од памука и лана, док се данас дрвета тачније од целулозе. Папир је изразито значајно допринео просвети и науци. Проналазак папира сматра се једним од показатеља почетка новог века. Користи се у разне сврхе и може се наћи у разним облицима.

Основно средство за ручну производњу хартије је калуп за захватање натопљене пулпе. Добри калупи са истока су лепо израђени и имали су оквир са шаркама за држање сита. Мајстор наизменично спушта и извлачи калуп из базена и лагано га тресе да би се пулпа раширила по ситу. Стезаљке се затим отворе а сито се извади. Калупи на Западу имају сито од танке жице уместо бамбуса.

мини|лево|250п|Бамбус — сировина на истоку Мајстор ставља калуп у базен, пулпа се скупља на калупу а течност се цеди остављајући на ситу веома танак слој влакана. Цеђење се ради када влакна направе влажан лист папира. Листови се слажу један преко другог, а вода се циједи притиском камена или помоћу пресе која личи на штампарску. Исламски мајстори први су направили хартију у боји. Они су на њу наносили чак и златне или сребрне значкице. Данас имамо хартију у свим могућим бојама. Нарочита хартија као она што су је правили муслимани може се користити за писање диплома или свједочанстава.

Хемијско пулповање

Да би се формирала пулпа од дрвета, процесом хемијског пулповања се одваја лигнин од целулозних влакана. То се остварује растварањем лигнина у врелој течности, тако да се може испрати из целулозног садржаја, уз очување дужине целулозних влакана. Папир направљен од хемијских пулпи је исто тако познат као бездрвни папир – што не треба мешати са папиром који није направљен од стабала, већ од друге биомасе. Назив бездрвни даје индикацију да папир не садржи лигнин, до чије детериорације долази током времена. Пулпа исто тако може да буде избељена ради продукције белог папира, мада је тиме обухваћено 5% влакана; процеси хемијског пулповања се не користе за прављење папира израђеног од памука, који сам по себи садржи 90% целулозе.

thumb|250п|right|Микроскопска структура папира: Микрографија папира који аутофлуоресцира под ултраљубичастом илуминацијом. Индивидуална влакна у овом узорку имају око 10 -{µm}- у пречнику.

Постоје три главна типа хемијског пулповања: сулфитни процес датира из 1840-их и то је био доминантан метод до Другог светског рата. Сулфатни процес, до чијег изума је дошло током 1870-их и који је први пут ушао у употребу током 1890-их, у данашње време је најзаступљенија стратегија. Једна од његових предности је хемијска реакција са лигнином којом се ослобађа топлота, што се може користити за погон генератора. Већина операција пулповања које користе сулфатни процес су нето доприносиоци електричном снабдевању, или се њима произведена струја користи за погон оближње фабрике хартије. Још једна предност је да овај процес опоравља и поново користи све неорганске хемијске реагенсе. Содно пулповање је још један специјализовани процес који се користи за пулповање сламе, багасе и тврдог дрвета са високим силикатним садржајем.

Механичко пулповање Постоје два главна типа механичких пулпи: термомеханичка пулпа (-{TMP}-) и земнодрвена пулпа (-{GW}-). У термомеханичком процесу, дрво је уситњава, а затим храни у парно грејане уређаје за рафинацију, где се пиљевина стиска и претвара у влакна између два челична диска. У земнодрвном процесу, трупци очишћени од коре се хране у млинове у којима се притискају на ротирајуће камене точкове да би се ослободила влакна. Механичким пулповањем се не уклања лигнин, те је принос веома висок, >95%, међутим папир произведен на овај начин временом пожути и постаје крхак. Механичке пулпе имају прилично кратка влакна, и стога се добија слаб папир. Мада су велике количине електричне енергије потребне за производњу механичке пулпе, њена производња кошта мање од хемијског приступа.

Деинкована пулпа Процеси рециклаже папира могу да користе пулпу произведену било хемијским или механичким путем; њеним мешањем са водом и применом механичког рада водоничне везе у папиру могу бити разложене и влакна поново одвојена. Највећи део рециклованог папира садржи и нова влакана додата ради одржавања квалитета; генерално говорећи, деинкована пулпа је истог или нижег квалитета него сакупљени папир од кога је формирана.

Постоје три главне класификације рециклованих влакана: Интерни отпад при производњи папира – Овим је обухваћен сав подстандардан папир, као и онај настао у самој фабрици али је инконзистентног квалитета, те се стога враћа у производни систем да би се репулпирао у папир. Такав папир изван спецификације се не продаје и често се не класификује као оригинална рециклирана влакна. Већина фабрика папира је имала дугогодишњу праксу рециклирања сопственог отпада, дуго пре него што је рециклирање у ширем смислу стекло популарност. Преконзумациони отпад – Ово су исечци и прерадни отпад, као што су гиљотински одсечци и отпад ковератних отвора; они се стварају изван фабрике папира и потенцијално могу да заврше на депонијама. Преконзумациони отпад је извор оригиналних рециклираних влакна; њиме је обухваћен и деинковани преконзумациони отпад (рециклирани материјал који је био штампан, али није доспео до ступња своје намењене крајње употребе, као што је отпад од принтера и непродате публикације).Natural Resource Defense Council Постконзумациони отпад – Ово су влакна из папира који је био кориштен за своју наменску крајњу употребу и тиме су обухваћени канцеларијски отпад, папир часописа и новина. Како је највећи део овог материјала био штампан – било дигитално или применом конвенционалнијих приступа као што су литографија или ротогравура – он се рециклира било као штампани папир или прво пролази кроз процес деинковања.

Рецикловани папири могу да буду направљени од 100% рециклованих материјала или блендирањем са новом пулпом, мада они генерално нису јаки, нити светли, као што је нов папир.

Адитиви Осим влакана, пулпа може да садржи пуниоце као што су креда или каолинит, који побољшавају њене карактеристике у погледу штампања или писања. Адитиви за шлихтовање (подешавање) могу да буду помешани са пулпом или примењени на папирну основу касније у производном процесу; сврха шлихтовања је да се успостави коректан ниво површинске апсорбанције да би папир био подесан за примену мастила или боје.

Формирање папира

Пулпа се уноси у машину за прављење папира у којој се формира папирна мрежа и вода се уклања пресовањем и сушењем. Пресовањем листова се дејством силе уклања вода; након што је вода истиснута из листа, специјална врста филца, који не треба мешати са традиционалним, користи се за сакупљање воде; док кад се ручно израђује папир, уместо тога се користи водоупијајући лист.

Сушење се врши помоћу ваздуха или топлоте, ради уклањања воде из папирних листова. У раним данима прављења папира то је рађено качењем листова попут веша; у данашње време се користе разне форме механизама за сужење загревањем. У машинама за прављење папира су најзаступљенији сушачи на парно загревање. Они могу да достигну температуре преко и користе се у дугим секвенцама од преко четрдесет јединица, при чему ослобођена топлота може лако да осуши папир до мање од шест процената влаге.

Дорада