PAPPERSTILLVERKNING 
Föregångare till dagens
papper var papyrus och pergament. Vårt ord "papper"
kommer just från grekiska
papyros .
Papyrus
Tillverkningen av papyrus som skrivmaterial
började mycket tidigt i historien.
Man har påträffat papyrusfragment
som är 5000 år gamla.
Papyrus är ett halvgräs
med flockliknande blomställning och grovt strå. Normalt
blir det ca tre meter högt.
Det är en sumpväxt som i fornegyptisk tid växte vild
framför allt i Nilens delta.
Papyrus dominerade som skrivmaterial
i mer än 3000 år, innan det avlöstes av
pergament och papper.
Vid tillverkningen av papyrus kapades stammen
i 20-30 cm långa bitar som barkades och spjälkades
i tunna skivor. Skivorna lades intill varandra
på en fuktig platta med ett nytt lager tvärs över.
Papyrusstrimlorna klibbade ihop tack vare
det naturliga klisterämne som finns i märgen. Därefter
hamrades och polerades arket. När arken
var färdiga fogades de samman till rullar genom att
överlappas med varandra. En träpinne
fästes sedan i vardera ände. Man skrev på rullens insida.
Pergament
Pergament uppfanns på 100-talet
f.Kr. i Pergamon (därav namnet). Det tillverkades
av renskrapat och glättat
skinn. Pergament ersatte papyrus som skrivmaterial och
användes särskilt under
medeltiden men utträngdes av papperet.
Papper
Enligt traditionen framställdes
papper första gången i Kina år 105 av hoveunuck Cai Lung,
men konsten att tillverka papper
är förmodligen ännu äldre. Processen hemlighölls
länge,
men såsmåningom vandrade
dock nyheten västerut. Den nådde Samarkand på 600-talet,
som för lång tid blev
centrum för tillverkningen. Sedan fördes den med araberna vidare
via
Egypten och Marocko till Spanien,
där också den äldsta västerländska pappersboken
bevarats,
en mässbok från Silos
(1000-talet). Handpappersbruk, ofta drivna som familjeföretag, blev
snart mycket vanliga runt om i
Europa. Sedan konsten att trycka med lösa typer uppfunnits
på 1400-talet ökade
papperskonsumtionen snabbt.
Till Norden kom papper som importvara
först vid mitten av 1300-talet. Den svenska
papperstillverkningen startades
1565 med en s k papperskvarn, som Gustav Vasa gav
tillstånd att bygga i Norrström
i Stockholm. Fiskeby, med privilegier från 1637, är det
äldsta fortfarande producerande
pappersbruket i Sverige.
Papper är i princip en filt
av cellulosafibrer, hopklistrade dels av ämnen ur själva cellulosan,
dels av tillsatta ämnen. Till
skillnad från textilier är fibrerna oordnade. Papper kan vara
florstunt till flera millimeter
tjockt; tjockare kvaliteter kallas kartong eller papp.
Råvara
Textillump som linne och bomull
var tidigare förhärskande som råvara. Halm och
andra gräs spelade under 1800-talet
en viktig roll. Men redan på 1750-talet fanns
idéer om trä som ett
möjligt surrogat för lump vid papperstillverkningen. Inte förrän
i mitten av 1800-talet kom dock
praktiska lösningar. Utvecklingen skedde efter två
linjer, dels den mekaniska, slipmassemetoden,
dels den kemiska, sulfat- och
sulfitmassemetoderna. Papperet
som tillverkades av slipmassan hade dåliga
styrkeegenskaper och gulnade snabbt.
En fullgod ersättning för lumppapperet erhölls
först med de kemiska metoderna.
Lumpsortering
Stockar blir flis
Massaindustrins vedråvara
utgörs av rundvirke av barr och lövträd samt av
biprodukter från sågverken,
främst sågverksflis. I Sverige används oftast gran,
tall, björk och returpapper
vid papperstillverkning. Olika träslag ger papperet
olika egenskaper och kvalitéer.
Barrträd som är ett mjukt träslag ger vid
massatillverkningen en fiberlängd
på ca 2-3 mm och därmed ett starkt papper.
Lövträden är hårda
och ger fibrer på ca 1mm.
Tillverkningen av kemisk pappersmassa
börjar med att de avverkade träden
kvistas, kapas och avbarkas. Barken
kan återvinnas och omvandlas till energi.
Därefter huggs veden till
flis. Flisningen går mycket fort, endast ca en sekund
per träd.
Flis blir massa
Det finns två olika sätt
att göra pappersmassan på. Det ena är mekanisk
massa
och det andra är kemisk
massa. Både massatillverkningen och vilken vedråvara
man använder sig av har mycket
stor betydelse för papperets egenskaper och
användningsområde.
Mekanisk
massa
Mekanisk massa tillverkas genom
att avbarkade stockar (oftast av gran) under
vattenbegjutning pressas mot slipstenar
i en slipstol och förvandlas till en fin,
lös s k slipmassa. Alla större
partiklar silas bort och återstoden används direkt
till pappersframställning
eller sammanpressas till tjocka ark, som buntas i balar.
Denna massa ger papper av låg
kvalitet och gulnar snart.
Veden kan också huggas till
flis, värmebehandlas och malas till massa i raffinörer,
s k termomekanisk massa(TMP). TMP
ger längre fibrer och är ca 40 grader varmare
än ren slipmassa. Eftersom
TMP värms upp kan man få tillbaka energi från ångan.
Om man både värmer och
tillsätter kemikalier kallas massan CTMP (kemisk-
termomekanisk massa).
Mekanisk massa ger nästan 100%
utbyte. Nästan allt trä blir papper. Mekanisk
massa från ljusa träslag,
främst gran, har sin huvudanvändning i tidnings- och
journalpapper samt i bättre
kartongkvaliteter, där den används i mittskiktet.
Kemisk
massa
De dominerande kemiska processerna
för massatillverkning kallas sulfitprocessen
och sulfatprocessen.
Stockarna sönderhackas till flis och kokas under tryck med
kemikalier, som får ligninet
och andra främmande ämnen i träet att upplösas.
Kvarvarande rester av lignin kan
tas bort genom blekning i upp till sex olika steg.
Sulfitprocessen
Vid sulfitprocessen används
vanligen endast granved. Man tillsätter i detta fall olika
mängder kalcium-, magnesium-
eller natriumbisulfit och anpassar koktemperaturen
efter de egenskaper man vill ge
produkten. Av sulfitmassa gör man bl a tidningspapper,
finpapper och täta papper
som smör- och bakpapper.
Sulfatprocessen
Vid sulfatprocessen kokas veden
i en alkalisk lut av natriumhydroxid och natriumsulfid.
Som slutprodukt får man en
massa med hög styrka, kraftpappersmassa. De i processen
ingående kemikalierna kan
återvinnas och användas på nytt.
Med de här metoderna
får man ca 50% utbyte, resten kan återanvändas eller brännas
och ge energi.
Massa blir papper
Den form som fibrerna har i pappersmassan
lämpar sig inte för direkt pappersbildning.
Massan måste först malas
och blandas med vatten. Massan mals i ett mälderi och kallas
efter processen för mäld.
Fibrernas skyddande hölje bryts sönder så att det inre
partiet
kan svälla. Vid denna behandling
blir massan slemmig (klisterbildande). Vid malningen
tillförs också lim,
fyllnadsmedel och färgämnen, för att ge papperet speciella
egenskaper.
Limmet gör papperet svårgenomträngligt för bläck och tryckfärger.
Fyllnadsmedel kan vara vit
porslinslera (kaolin), talk o d och har till uppgift att ge
papperet bättre opacitet (ogenomskinlighet),
bättre tryckbarhet och jämnare yta.
Vid vätning blir fibrerna mjuka
och bindningarna mellan fibrerna löses upp. Våtstyrkemedel
kan därför tillsättas
för att inte papperet ska förlora sin styrka då det utsätts
för vätning.
Vid malning till mycket korta fibrer
får man råvaran till poröst och mjukt papper, som
läskpapper och hushållspapper.
Långa fibrer ger ett starkt, hårt och transparent papper.
Mellan båda dessa ytterligheter
finns de flesta vanliga papperssorter.
Pappersmaskinen
Nästa steg i papperstillverkningen
är formningen i pappersmaskinen.
Det finns två typer av pappersmaskiner, planviramaskinen och rundviramaskinen.
I planviramaskinen sker arkformningen på en plan del av den ändlösa formningsduken, viran.
I rundviramaskinen är viran
fäst på en cylindrisk hållare, nedsänkt i ett tråg
med pappersmassa.
Inuti cylindern skapas en lägre
vattennivå, som gör att massan avvattnas inåt. På
den roterande
virans yta bildas då ett
ark, som kan överföras till en ändlös filt.
Bilden visar en rundviramaskin (övre
bilden till vänster), en planviramaskin (nedre bilden), och en
Yankeemaskin (övre bilden till höger).
Tillverkningen
Mälden matas in i pappersmaskinens
inloppslåda och passerar i tur och ordning:
· virorna
där mälden avvattnas
· guskvalsen
där fiberskiktet lyfts av från viran
· presspartiet
där det våta pappersarket manglas
·
torkpartiet där papperet torkas
· glättpartiet
där det glättas
· rullstolen
där det färdiga papperet rullas upp på rullar.
Bilden visar de ingående delarna
i pappersmaskinen.
Inloppslådan
Mälden flyter genom inloppslådan
in på den ändlösa silduken, den s k viran.
I inloppslådan ska också
de flockar som bildas av fibrerna i massan brytas upp
så att ett jämnt papper
kan produceras.
Viran
Fibermängden på viran
är större än vad som behövs för att bilda papperet.
Skälet är att en del
av fibrerna inte fastnar på viran utan följer med det sk bakvattnet.
På viraduken sker en avvattning
genom en rad maskinelement, som skrapar och
suger ut vattnet. Man får
en torrhalt på 20-25%.
Guskvalsen
Det våta pappersarket tas
av från viran vid guskvalsen, som även driver hela
virapaketet. Förr skedde detta
"öppet" dvs pappersbanan fördes fribärande till
nästa del av maskinen. Numera
används "sluten banföring". Då sugs pappersbanan
från viran till en filt.
Det medger större hastigheter och mindre risk för banbrott.
Presspartiet
I presspartiet pressas vatten ut
när pappersbanan, understödd av filtar, manglas
upprepade gånger mellan en
serie valsar. I presspartiet kan torrhalten endast ökas
till ca 45%.
Torkpartiet
I torkpartiet torkas papperet genom
att ledas över ångupphettade järncylindrar.
Det enklaste torkpartiet består
av en enda cylinder, upp till sex meter i diameter,
på vilken det våta
papperet pressas fast. Dessa kallas Yankee-maskiner. Yankee-
maskiner används numera mest
för produktion av tunna papper, t ex toalettpapper.
Ett vanligt cylindertorkparti har
från 50 till 200 torkcylindrar kopplade i grupper till
drivmotorer och anslutna
till ett komplicerat ångsystem. Vanligen placeras torkcylindrarna
i två rader över varandra.
Torkpartiet är inneslutet i en kåpa, där torkluftens flöde
regleras.
I torkpartiet kan speciella behandlingsenheter
vara inbyggda. Exempelvis en limpress
eller påläggning av
färgade ytskikt.
Glätten
och rullstolen
Pappersmaskinen avslutas med en
maskinglätt som är en stapel av polerade hårda
järnvalsar mellan vilka papperet
leds. Slutligen rullas papperet upp på rullar i en s k rullstol.
Bilderna
visar rullstolen med det färdiga papperet upprullat på rullar.