Papir

Iz Vikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na: navigaciju, pretragu
Manilski papir
Različiti tipovi papira: karton, papirna maramica

Papir ili hartija je tanak sloj celuloidnih vlakana najčešće pravougaonog oblika koji u većini slučajeva služi za štampanje, pisanje ili crtanje po njemu. Pravi se raznih oblika i formata, kao i raznih boja.

Najbolji papir se pravi od biljaka koje sadrže mnogo celuloze u svojim vlaknima ili od krpa od prirodnih materijala kao što su pamuk i lan. Kinezi su tvrdili da im je jeftinije da proizvode hartiju nego svilu i da je ona pogodnija za pisanje od traka drveta ili bambusa, naročito za neke dugačke knjige. Na zapadu je papir zamenio pergament kao najpogodnija podloga za pisanje.

Proces pravljenja celuloznog papira je razvijen u Kini tokom ranog 2. veka, verovatno još 105. godine.[1] Značajnu ulogu u razvoju papira je imao Caj Luen dvorski evnuh dinastije Han. Postoje i raniji arheološki fragmenti papira koji datiraju iz 2. veka p. n. e. u Kini.[2]

Počeci[uredi]

Hartiju je izmislio Kaj Lun, dvorjanin kineskog cara Vu Dija. Proizvodili su ga od bambusa, lubja i krpa razmočenih u vodi. Oni su tokom 700 godina držali u tajnosti način proizvodnje hartije, sve dok muslimani za nju nisu saznali od jednog od zarobljenih Kineza nakon bitke kod Talasa 751.

Kako tvrdi Sa'alebi (umro 1038), borba između Zijada ibn Saliha i turskih vladara, ojačanih snagama njihovih kineskih saveznika, izbila je oko 752. godine u blizini reke Taraz na severu Mesopotamije. Ta Oblast se u tradicionalnoj islamskoj literaturi nazivala Turkestan zato što su tu pretežno živeli narodi turskog porekla. Po završetku borbe, Zijad je sa sobom poveo i grupu kineskih zarobljenika, među kojima je bilo i onih koji su dobro poznavali proces proizvodnje kineskog papira. Oni su se kasnije nastanili u Samarkandu, gde su razvili zanat kojim su se tradicionalno bavili. Proizvodnja kineskog papira od tada je postala sve učestalija, a zanatlije koje su se bavile tim zanatom bile su sve slavnije i poznatije. Iako se proizvodnja kineskog papira veoma brzo širila u drugim gradovima u kalifatu, ipak proizvođači „samarkandskog papira”, kao prvog oblika papira u islamskoj civilizaciji, zasvagda su očuvali svoju slavu i tradiciju.[3]

Potom se ovo saznanje proširilo i na Evropu i radionice za izradu papira pojavile su se svuda gde je bilo dovoljno vode za proizvodnju papira.[4] Oko 800. u Bagdadu se pravi prva fabrika papira.[5] Proizvodnja se širila preko Sirije i Egipta na Siciliju i u Andaluziju. Tako se u 13. veku papir proširio Evropom i zamenio skupocjeni i retki papirus i pergament.

U 19. veku je industirjalizacija znatno redukovala trošak proizvodnje papira. Godine 1844. je kanadski investitor Čarls Fenerti i Nemac F. G. Keler nezavisno razvili procese za pulpovanje drvenih vlakana.[6]

Rani izvori vlakana[uredi]

Antički Sanskrit na papiru baziranom na konplji. Vlakna konoplje su široko korištena za pridukciju papira od 200. p. n. e. do kasnih 1800-tih.

Pre industrijalizacije papirne produkcije najzastupljeniji izvor vlakana su bila reciklirana vlakna iz korištenog tekstila, zvane krpe. Krpe su bile od konoplje, lana i pamuka.[7] Proces za uklanjanjnje štamparskog mastila sa reciklisanog papira je izumeo nemački pravnik Justus Klaprot 1774. godine.[7] Danas se taj metod naziva deinkovanjem. Tek nakon uvođenja drvene pulpe 1843. godine je produkcija papira postala nezavisna od recikliranog materijala iz otpadnog tekstila.[7]

Etimologija[uredi]

Reč „papir“ je etimološki izvedena iz latinske reči papyrus, koja potiče od grčke πάπυρος (papuros), naziva za Cyperus papyrus biljku.[8][9] Papirus gust, papiru sličan materijal koji se proizvodi iz srži biljke Cyperus papyrus, koja je korištena u antičkom Egiptu i drugim Mediteranskim kulturama za pisanje pre uvođenja papira na Bliskom istoku i u Evropi.[10] Mada je reč papir etimološki izvedena iz papirusa, ova dva materijala se veoma različito proizvode i razvoj prvog je nezavistan od razvoja drugog. Papirus je laminacija prirodnih biljnih vlakana, dok se papir proizvodi od vlakana čija su svojstva promenjena natapanjem.[2]

Proizvodnja papira[uredi]

Pravljenje papira na kineski način

Kao sirovinu, Kinezi su koristili koru duda ili bambus, Evropljani su koristili stare krpe od pamuka i lana, dok se danas drveta tačnije od celuloze. Papir je izrazito značajno doprineo prosveti i nauci. Pronalazak papira smatra se jednim od pokazatelja početka novog veka. Koristi se u razne svrhe i može se naći u raznim oblicima.

Osnovno sredstvo za ručnu proizvodnju hartije je kalup za zahvatanje natopljene pulpe. Dobri kalupi sa istoka su lepo izrađeni i imali su okvir sa šarkama za držanje sita. Majstor naizmenično spušta i izvlači kalup iz bazena i lagano ga trese da bi se pulpa raširila po situ. Stezaljke se zatim otvore a sito se izvadi. Kalupi na Zapadu imaju sito od tanke žice umesto bambusa.

Bambus — sirovina na istoku

Majstor stavlja kalup u bazen, pulpa se skuplja na kalupu a tečnost se cedi ostavljajući na situ beoma tanak sloj vlakana. Ceđenje se radi kada vlakna naprave vlažan list papira. Listovi se slažu jedan preko drugog, a voda se cijedi pritiskom kamena ili pomoću prese koja liči na štamparsku. Islamski majstori prvi su napravili hartiju u boji. Oni su na nju nanosili čak i zlatne ili srebrne začkice. Danas imamo hartiju u svim mogućim bojama. Naročita hartija kao ona što su je pravili muslimani može se koristiti za pisanje diploma ili svjedočanstava.

Hemijsko pulpovanje[uredi]

Da bi se formirala pulpa od drveta, procesom hemijskog pulpovanja se odvaja lignin od celuloznih vlakana. To se ostvaruje rastvaranjem lignina u vreloj tečnosti, tako da se može isprati iz celuloznog sadržaja, uz očuvanje dužine celuloznih vlakana. Papir napravljen od hemijskih pulpi je isto tako poznat kao bezdrvni papir – što ne treba mešati sa papirom koji nije napravljen od stabala, već od druge biomase. Naziv bezdrvni daje indikaciju da papir ne sadrži lignin, do čije deterioracije dolazi tokom vremena. Pulpa isto tako može da bude izbeljena radi produkcije belog papira, mada je time obuhvaćeno 5% vlakana; procesi hemijskog pulpovanja se ne koriste za pravljenje papira izrađenog od pamuka, koji sam po sebi sadrži 90% celuloze.

Mikroskopska struktura papira: Mikrografija papira koji autofluorescira pod ultraljubičastom iluminacijom. Individualna vlakna u ovom uzorku imaju oko 10 µm u prečniku.

Postoje tri glavna tipa hemijskog pulpovanja: sulfitni proces datira iz 1840-tih i to je bio dominantan metod do Drugog svetskog rata. Sulfatni proces, do čijeg izuma je došlo tokom 1870-tih i koji je prvi put ušao u upotrebu tokom 1890-tih, u današnje vreme je najzastupljenija strategija. Jedna od njegovih prednosti je hemijska reakcija sa ligninom kojom se oslobađa toplota, što se može koristiti za pogon generatora. Većina operacija pulpovanja koje koriste sulfatni proces su neto doprinosioci električnom snabdevanju, ili se njima proizvedena struja koristi za pogon obližnje fabrike hartije. Još jedna prednost je da ovaj proces oporavlja i ponovo koristi sve neorganske hemijske reagense. Sodno pulpovanje je još jedan specijalizovani proces koji se koristi za pulpovanje slame, bagase i tvrdog drveta sa visokim silikatnim sadržajem.

Mehaničko pulpovanje[uredi]

Postoje dva glavna tipa mehaničkih pulpi: termomehanička pulpa (TMP) i zemnodrvena pulpa (GW). U termomehaničkom procesu, drvo je usitnjava, a zatim hrani u parno grejane uređaje za rafinaciju, gde se piljevina stišće i pretvara u vlakna između dva čelična diska. U zemnodrvnom procesu, trupci očišćeni od kore se hrane u mlinove u kojima se pritišću na rotirajuće kamene točkove da bi se oslobodila vlakna. Mehaničkim pulpovanjem se ne uklanja lignin, te je prinos veoma visok, >95%, međutim papir proizveden na ovaj način vremenom požuti i postaje krhak. Mehaničke pulpe imaju prilično kratka vlakna, i stoga se dobija slab papir. Mada su velike količine električne energije potrebne za proizvodnju mehaničke pulpe, njena proizvodnja košta manje od hemijskog pristupa.

Deinkovana pulpa[uredi]

Procesi reciklaže papira mogu da koriste pulpu proizvedenu bilo hemijskim ili mehaničkim putem; njenim mešanjem sa vodom i primenom mehaničkog rada vodonične veze u papiru mogu biti razložene i vlakna ponovo odvojena. Najveći deo reciklovanog papira sadrži i nova vlakana dodata radi održavanja kvaliteta; generalno govoreći, deinkovana pulpa je istog ili nižeg kvaliteta nego sakupljeni papir od koga je formirana.

Postoje tri glavne klasifikacije reciklovanih vlakana:

  • Interni otpad pri proizvodnji papira – Ovim je obuhvaćen sav podstandardan papir, kao i onaj nastao u samoj fabrici ali je inkozistentnog kvaliteta, te se stoga vraća u proizvodni sistem da bi se repulpirao u papir. Takav papir izvan specifikacije se ne prodaje i često se ne klasifikuje kao originalna reciklirana vlakna. Većina fabrika papira je imala dugogodišnju praksu recikliranja sopstvenog otpada, dugo pre nego što je recikliranje u širem smislu steklo popularnost.
  • Prekonzumacioni otpad – Ovo su isečci i preradni otpad, kao što su giljotinski odsečci i otpad koveratnih otvora; oni se stvaraju izvan fabrike papira i potencijalno mogu da završe na deponijama. Prekonzumacioni otpad je izvor originalnih recikliranih vlakna; njime je obuhvaćen i deinkovani prekonzumacioni otpad (reciklisani materijal koji je bio štampan, ali nije dospeo do stupnja svoje namenjene krajnje upotrebe, kao što je otpad od printera i neprodate publikacije).[11]
  • Postkonzumacioni otpad – Ovo su vlakna iz papira koji je bio korišten za svoju namensku krajnju upotrebu i time su obuhvaćeni kancelarijski otpad, papir časopisa i novina. Kako je najveći deo ovog materijala bio štampan – bilo digitalno ili primenom konvencionalnijih pristupa kao što su litografija ili rotogravura – on se reciklira bilo kao štampani papir ili prvo prolazi kroz proces deinkovanja.

Reciklovani papiri mogu da budu napravljeni od 100% reciklovanih materijala ili blendiranjem sa novom pulpom, mada oni generalno nisu jaki, niti svetli, kao što je nov papir.

Aditivi[uredi]

Osim vlakana, pulpa može da sadrži punioce kao što su kreda ili kaolinit,[12] koji poboljšavaju njene karakteristike u pogledu štampanja ili pisanja.[13] Aditivi za šlihtovanje (podešavanje) mogu da budu pomešani sa pulpom ili primenjeni na papirnu osnovu kasnije u proizvodnom procesu; svrha šlihtovanja je da se uspostavi korektan nivo površinske apsorbancije da bi papir bio podesan za primenu mastila ili boje.

Formiranje papira[uredi]

Pulpa se unosi u mašinu za pravljenje papira u kojoj se formira papirna mreža i voda se uklanja presovanjem i sušenjem. Presovanjem listova se dejstvom sile uklanja voda; nakon što je voda istisnuta iz lista, specijalna vrsta filca, koji ne treba mešati sa tradicionalnim, koristi se za sakupljanje vode; dok kad se ručno izrađuje papir, umesto toga se koristi vodoupijajući list.

Sušenje se vrši pomoću vazduha ili toplote, radi uklanjanja vode iz papirnih listova. U ranim danima pravljenja papira to je rađeno kačenjem listova poput veša; u današnje vreme se koriste razne forme mehanizama za suženje zagrevanjem. U mašinama za pravljenje papira su najzastupnjeniji sušači na parno zagrevanje. Oni mogu da dostignu temperature preko 200 °F (93 °C) i koriste se u dugim sekvencama od preko četrdeset jedinica, pri čemu oslobođena toplota može lako da osuši papir do manje od šest procenata vlage.

Dorada[uredi]

Papir može da bude podvrgnut šlihtovanju da bi se podesila njegova fizička svojstva i učinio podesnim za razne vidove primene. Papir je u ovoj tačci neobložen. Obloženi papir poseduje tanak sloj materijala kao što je kalcijum karbonat ili kaolinit nanesen na jednu ili obe strane, da bi se površina učina podesnijom za rasterske obrade visoke rezolucije. (Neobloženi papir je retko podesan za štampanje u rezolucijama iznad 150 lpi.) Površine obloženog i neoboloženog papira mogu da budu polirane pomoću kalendera. Obloženi papiri se dele na mat, semi-mat ili svilen, i glazirane. Glazirani papiri omogućavaju najvišu optičku gustinu pri štampanju slika.

Papir se zatim stavlja na koture ako je namenjen upotrebi na štamparskim mašinama, ili se seče u listove za druge štamparske procese ili druge svrhe. Vlakna u papiru bazično idu u mašinskom smeru. Listovi se obično seku „dugozrno”, i.e. sa zrnima paralelnom dužom dimenzijom lista. Kontinuirana forma papira (ili kontinuirani listovni papir) se seče do širine sa otvorima izbušenim duž ivica, i savija u stogove.

Finoća papira[uredi]

Sav papir proizveden mašinama za papir kao što je Fordrinerova mašina je uniformni papir, i.e. žičana traka kojom se transportuje papir ostavlja obrazac koji ima istu gustinu duž i popreko papirnih zrna. Teksturni finiši, vodeni žigovi i žičani obrasci kojima se imitira ručno napravljeni položeni papir se mogu napraviti koristeći podesne valjke u kasnijim stupnjevima procesa.

Uniformni papir ne poseduje „linije postavljanja”, što su male regularne linije koje zaostaju na papiru kad se ručno pravi u kalupu napravljenom od redova metalnih žica ili bambusa. Brazde su veoma blizo jedna drugoj. One idu normalno u odnosu na „linije trake”, koje su u većoj meri razmaknute. Ručno napravljeni papir slično tome ispoljava „neravne ivice”, ili grube i perutne granice.[14]

Primene[uredi]

Papir može da bude napravljen za širok opseg namena, u zavisnosti od njegove namenjene upotrebe.

Procenjuje se da su na papiru bazirana rešenja za čuvanje podataka obuhvatala 0,33% totala 1986. i samo 0,007% 2007. godine, uprkos toga što je u apsolutnom smislu, svetski kapacitet čivanja informacija na papiru porastao sa 8,7 na 19,4 petabajta.[15] Procenjuje se da su 1986. godine na papiru bazirana poštanska pisma predstavljala manje od 0,05% svetskog telekomunikacionog kapaciteta, sa tendencijom oštrog smanjenja nakon masivnog uvođenja digitalnih tehnologija.[15]

Tipovi, debljina i težina[uredi]

Kartonska i papirna galanterija za upotrebu u zanatstvu je dostupna u širokom varijetetu tekstura i boja.

Debljina papira se obično meri kaliperom i tipično se daje u hiljaditim delovima inča u Sjedinjenim Državama i u mikrometrima (µm) u ostatku sveta.[16] Papir može da bude između 007 and 018 mm (0,28 and 0,71 in) debeo.[17] Papir se obično karakteriše po težini. U Sjedinjenim Državama, težina dodeljena papiru je težina tabka, 500 listova, varirajućih „osnovnih veličina”, pre nego što se papir iseče u veličine u kojima ulazi u prodaju krajnjim korisnicima. Na primer, tabak od 20 lb, 85 in × 11 in (2.159 mm × 279 mm) papira teži 5 funti, zato što je dobijen presecanjem većeg lista u četiri komada.[18]

U Evropi, i drugim regijama koje koriste ISO 216 sistem veličina papira, težina se izražava u gramima po kvadratnom metru (g/m2 ili obično samo u g) papira. Štampani papir je generalno između 60 g i 120 g. Sve teže od 160 g se smatra karticom. Težina tabka stoga zavisi od dimenzija papira i njegove debljine.

Najveći deo komercijalnog papira prodatog u Severnoj Americi se seče na standardne veličine papira bazirane na uobičajenim jedinicama i definisan je dužinom i širinom lista papira.

ISO 216 sistem koji se koristi u većini drugih zemalja je baziran na površini lista papira, ne na debljini i dužni lista. On je inicijalno ušao u upotrebu u Nemačkoj 1922. godine i postepeno se proširio sa prihvatanjem metričkog sistema. Najveća standardna veličina papira je A0 (A nula), koja ima površinu od oko jednog kvadratnog metra (aproksimativno 1189 × 841 mm). A1 ima polovinu veličine A0 lista (i.e., 594 mm × 841 mm), tako da su dva A1 lista jedan pored drugog jednaka jednom A0 listu. List A2 je polovina veličine lista A1, i tako dalje. Uobičajene veličine koje se koriste u kancelarijama i domaćinstvima su A4 i A3 (A3 ima veličinu dva A4 lista).

Gustina papira je u opsegu od 250 kg/m3 (16 lb/cu ft) za papirne maramice do 1.500 kg/m3 (94 lb/cu ft) za neke specijalizovane papire. Papir za štampanje ima gustinu od oko 800 kg/m3 (50 lb/cu ft).[19]

Papir se može klasikovati u sedam kategorija:[20]

  • Papir za štampanje širokog varieteta.
  • Papir za zavijanje se koristi za zaštitu robe i dobara. Ovom su obuhvaćeni voštani i kraft papir.
  • Papir za pisanje je podesan za kancelarijske zahteve.
  • Upijajuća hartija, koja obično ima malu veličinu.
  • Papir za crtanje koji obično ima grubu površinu, i koga obično koriste umetnici i dizajneri, uključujući kasetni papir.
  • Ručno napravljeni papir uključujući većinu dekorativnog papira, ingres papiri, japanski papir i papirne maramice, sve od kojih karakteriše odstustvo uniformnog smera zrna.
  • Papiri za specijalne namene uključujući cigaretni papir, toalet papir, i druge industrijske papire.

Izvori[uredi]

  1. Hogben, Lancelot. "Printing, Paper and Playing Cards". Bennett, Paul A. (ed.) Books and Printing: A Treasury for Typophiles. New York: The World Publishing Company, (1951). str. 15–31. str. 17. & Mann, George. Print: A Manual for Librarians and Students Describing in Detail the History, Methods, and Applications of Printing and Paper Making. London: Grafton & Co., (1952). str. 77
  2. 2,0 2,1 Tsien (1985). str. 38.
  3. Velajati, Ali Akbar (2016), Istorija kulture i civilizacije islama i Irana, preveo Muamer Halilović, Beograd, Centar za religijske nauke „Kom”. str. 111—112.
  4. Burns (1996). str. 417f.
  5. Murray, Stuart A. P. The Library: An illustrated History. Skyhorse Publishing, (2009). str. 57.
  6. Burger, Peter (2007). Charles Fenerty and his paper invention. Toronto: Peter Burger. str. 25—30. ISBN 9780978331818. OCLC 173248586. 
  7. 7,0 7,1 7,2 Göttsching, Lothar; Gullichsen, Johan; Pakarinen, Heikki; Paulapuro, Hannu; Yhdistys, Suomen Paperi-Insinöörien; Technical Association of the Pulp and Paper Industry (2000). Recycling fiber and deinking. Finland: Fapet Oy. str. 12—14. ISBN 978-952-5216-07-3. OCLC 247670296. 
  8. πάπυρος, Henry George Liddell, Robert Scott, A Greek-English Lexicon, on Perseus
  9. papyrus, on Oxford Dictionaries
  10. „papyrus”. Dictionary.com Unabridged. Random House. Pristupljeno 20. 11. 2008. 
  11. Natural Resource Defense Council
  12. Appropriate Technology (na jeziku: engleski). Intermediate Technology Publications. 1996. 
  13. Thorn, Ian; Au, Che On (2009). Applications of Wet-End Paper Chemistry (na jeziku: engleski). Springer Science & Business Media. ISBN 9781402060380. 
  14. "Document Doubles" in a virtual museum exhibition at Library and Archives Canada
  15. 15,0 15,1 "The World’s Technological Capacity to Store, Communicate, and Compute Information", especially Supporting online material, Martin Hilbert and Priscila López (2011), Science, 332(6025), 60–65; free access to the article through here: martinhilbert.net/WorldInfoCapacity.html
  16. „Paper Thickness Chart”. Case Paper (na jeziku: engleski). Pristupljeno 27. 5. 2017. 
  17. Elert, Glenn. „Thickness of a Piece of Paper”. The Physics Factbook (na jeziku: engleski). Pristupljeno 27. 5. 2017. 
  18. McKenzie, Bruce G. (1989). The Hammerhill guide to desktop publishing in business. Hammerhill. str. 144. ISBN 9780961565114. OCLC 851074844. 
  19. „Density of paper and paperboard”. PaperOnWeb. Pristupljeno 31. 10. 2007. 
  20. Johnson, Arthur (1978). The Thames and Hudson manual of bookbinding (na jeziku: engleski). London: Thames and Hudson. OCLC 959020143. 

Literatura[uredi]

  • Burns, Robert I. (1996). „Paper comes to the West, 800−1400”. Ur.: Lindgren, Uta. Europäische Technik im Mittelalter. 800 bis 1400. Tradition und Innovation (4th izd.). Berlin: Gebr. Mann Verlag. str. 413—422. ISBN 978-3-7861-1748-3. 
  • Tsien, Tsuen-Hsuin (1985). „Paper and Printing”. Joseph Needham, Science and Civilisation in China, Chemistry and Chemical Technology. Vol. 5 part 1. Cambridge University Press. 
  • „Document Doubles, Detecting the Truth: Fakes, Forgeries and Trickery”. Library and Archives Canada. 
  • Velajati, Ali Akbar (2016), Istorija kulture i civilizacije islama i Irana, preveo Muamer Halilović, Beograd, Centar za religijske nauke „Kom”. str. 87—118.

Spoljašnje veze[uredi]