Jakie surowce są potrzebne do produkcji papieru?

Papier jest spilśnioną masą włóknistą, najczęściej pochodzenia roślinnego. Jego podstawę stanowią włókna celulozowe z drewna, innych roślin albo makulatury, natomiast dodatki chemiczne nadają mu biel, gładkość, odporność na wodę i określoną wytrzymałość.

Główne surowce włókniste

To właśnie włókna tworzą szkielet papieru. Po rozdrobnieniu i rozwłóknieniu miesza się je z wodą, oczyszcza, a następnie formuje w arkusz. W zależności od źródła stosuje się surowce pierwotne albo wtórne.

Do surowców pierwotnych zalicza się przede wszystkim drewno. Gatunki iglaste, takie jak sosna i świerk, dostarczają długich włókien, które zwiększają odporność papieru na rozciąganie i rozerwanie. Drewno liściaste, między innymi brzoza, topola, osika i buk, zawiera krótsze włókna. Poprawiają one gładkość oraz równomierność powierzchni.

Celulozę można pozyskiwać także z roślin innych niż drzewa. W papiernictwie wykorzystuje się między innymi:

• Drewno iglaste – długie włókna i wysoka wytrzymałość.
• Drewno liściaste – krótsze włókna, gładsza powierzchnia i dobre właściwości drukowe.
• Bawełnę i len – włókna wykorzystywane w papierach specjalnych oraz ozdobnych.
• Bambus, konopie, trzcinę i słomę – alternatywne źródła włókien roślinnych.

Surowcem wtórnym jest makulatura, czyli zużyte wyroby papierowe i tekturowe poddawane recyklingowi. Przed ponownym użyciem odpady sortuje się, rozdrabnia, rozwłóknia i oczyszcza z farb, klejów, zszywek oraz innych zanieczyszczeń. Włókna odzyskane z makulatury są zwykle krótsze niż włókna pierwotne, ponieważ każde kolejne przetworzenie osłabia ich strukturę. Dlatego papier z recyklingu może mieć mniejszą wytrzymałość, niższą białość i więcej widocznych wtrąceń.

W praktyce papier może powstawać wyłącznie z włókien pierwotnych, wyłącznie z makulatury albo z ich mieszanki. Proporcje dobiera się do zastosowania. Mocny papier Kraft wymaga zazwyczaj dużego udziału świeżej celulozy, podczas gdy część tektur opakowaniowych może być produkowana głównie z włókien wtórnych.

Dodatki uszlachetniające – po co stosuje się chemię?

Sama masa celulozowa nie zapewnia wszystkich cech wymaganych od gotowego papieru. Do zawiesiny włókien dodaje się substancje, które poprawiają właściwości użytkowe, wygląd arkusza oraz przebieg produkcji na maszynie papierniczej.

Najczęściej stosowane dodatki to:

• Kaolin i kreda – mineralne wypełniacze zwiększające gładkość, nieprzezroczystość i zdolność papieru do przyjmowania farby.
• Środki zaklejające – ograniczają wnikanie wody i tuszu w głąb arkusza, dzięki czemu papier mniej nasiąka.
• Barwniki i pigmenty – nadają papierowi określony kolor albo korygują jego odcień.
• Wybielacze optyczne – poprawiają wizualną biel papieru poprzez zmianę sposobu odbijania światła.
• Skrobia, żywice i woski – mogą zwiększać sztywność, odporność powierzchniową lub wodoodporność.
• Środki retencyjne – pomagają zatrzymać drobne włókna i wypełniacze w masie oraz usprawniają formowanie arkusza.

Ważnym surowcem technologicznym jest także woda. Rozcieńcza masę papierniczą i umożliwia równomierne rozprowadzenie włókien na sicie. Jej jakość wpływa na stabilność procesu, dlatego w papierniach kontroluje się między innymi jej czystość i twardość.

Klasyfikacja papieru a surowce

O rodzaju papieru decyduje nie tylko gramatura, lecz także skład włóknisty. Papier bezdrzewny nie zawiera ścieru drzewnego. Powstaje głównie z masy celulozowej otrzymanej w procesie chemicznego roztwarzania drewna, dzięki czemu jest trwalszy i wolniej żółknie. Stosuje się go między innymi do dokumentów, zeszytów, książek oraz papierów specjalnych.

Papier drzewny zawiera ścier drzewny, czyli włókna uzyskiwane przede wszystkim mechanicznie. Taki proces pozwala wykorzystać większą część drewna, ale pozostawia w masie składniki sprzyjające późniejszemu żółknięciu papieru. Papier drzewny jest często tańszy i dobrze sprawdza się w produktach o krótszym czasie użytkowania, na przykład w gazetach.

W tradycyjnym podziale wyróżnia się klasy jakości od I do X. Klasy I i II obejmują papiery o najwyższej trwałości, wykorzystywane między innymi do dokumentów specjalnych i banknotów. Klasa III wiąże się z papierem bezdrzewnym, wykonanym z celulozy. Klasy V i VI znajdują zastosowanie przy druku książek, natomiast niższe klasy, w tym papier gazetowy, mogą zawierać większy udział ścieru.

Różnica między banknotem a gazetą wynika więc z wymagań użytkowych. Banknot musi znosić wielokrotne zginanie i ścieranie, dlatego potrzebuje trwałych włókien, odpowiedniej receptury oraz specjalnych dodatków. Gazeta jest przeznaczona do krótkiego użytkowania, więc można w niej zastosować tańszy papier drzewny o mniejszej odporności.

Zrównoważony rozwój i alternatywne źródła włókien

Recykling makulatury ogranicza zapotrzebowanie na nowe włókna, wodę i energię potrzebne do produkcji papieru pierwotnego. Nie oznacza jednak, że włókna można odzyskiwać bez końca. Z czasem stają się zbyt krótkie, dlatego obieg papieru wymaga stałego uzupełniania masy włóknami pierwotnymi albo alternatywnymi.

Przemysł wykorzystuje także słomę, konopie, bambus i inne rośliny jednoroczne. Ich przydatność zależy od dostępności, kosztu przygotowania, jakości włókien oraz możliwości dostosowania istniejącej technologii. W przypadku surowców drzewnych pomocne są certyfikaty FSC i PEFC, które odnoszą się do pochodzenia surowca i zasad zarządzania lasami.

O jakości papieru nie decyduje jeden składnik. Liczy się połączenie rodzaju włókien, stopnia ich przygotowania, dodatków chemicznych i przeznaczenia gotowego wyrobu.

Najważniejsza zależność jest prosta: długie włókna pierwotne zwiększają wytrzymałość, krótsze włókna liściaste poprawiają gładkość, makulatura zmniejsza zużycie nowych zasobów, a dodatki chemiczne nadają papierowi konkretne cechy. Dlatego papier do banknotów, książek, gazet i opakowań ma różny skład, mimo że każdy z tych produktów powstaje z tej samej podstawowej masy włóknistej.