OSNOVE GRAFIČKIH MATERIJALA I TISKARSKIH TEHNIKA

Tomislav Kosić

Zagreb, 2008.

2

1. OSNOVNI GRAFIČKI MATERIJALI - PAPIRI I KARTONI

3

Uvodne napomene

Grafički dizajn, odnosno projektiranje grafičkog proizvoda najuže je povezan sa dobrim poznavannjem grafičkih materijala u širem smislu i tehnikama tiska, klasičnih i digitalnih. Brzi razvoj strojeva i opreme te napredak u tehnologiji tiska, kao i sve više boljih i raznovrsnijih tiskovnih podloga i grafičkih boja, zahtjeva od dizajnera dobro poznavanje te problematike iz svih njenih aspekata. Prvi dio udžbenika obrađuje osnovne tiskovne podloge koju zovemo papiri i polukartoni, kartoni i ljepenke. Drugi dio obrađuje osnove grafičkih boja.

Ovaj kratki udžbenik je namjenjen studentima Vizualnih komunikacija, Informatičkog dizajna i svima koji se bave dizajnom i projektiranjem grafičkih proizvoda.

4

GRAFIČKI MATERIJALI – PAPIR

Grafički materijali, kao i svi materijali u fazi izrade proizvoda, dijele se u dvije osnovne skupine:

1. osnovni materijali

2. pomoćni materijali

1.1.Osnovni materijali u grafičkoj proizvodnji su: papiri, polukartoni, kartoni, ljepenke, val. ljepenke, laminati i različite folije. Zajedničkim imenom zovemo ih Tiskovne podloge. U ovu grupu svrstavamo i grafičke boje, grafičke lakove, tonere (praškasti, tekući).

2.1. Pomoćni materijali: žice, klameri, gaza, vrpce, konci, sušila, razređivači, ulja, razna otapala, maziva, odpjenjivači, parfemi i slično.

Postoji najuža veza između Grafčkog proizvoda kao finalnog produkta s jedne strane i dizajna, te materijala, tehnike tiska i cijene sa druge strane.

Potrošnja papira ukupno, odnosno kartonske ambalaže, može biti i jedan od pokazatelja gospodarskih kretanja i razvijenosti neke zemlje. To se može prikazati jednostavnim konstatacijama i formulama:

- Ako je rast proizvodnje ambalaže i potrošnje papira veći od rasta industrijske proizvodnje, smatra se da je zemlja u gospodarskom rastu.

A > I = +

- Ako je proizvodnja ambalaže i potrošnja papira jednaka industrijskoj proizvodnji, gospodarstvo stagnira.

A = I = stagnacija

- Ako je rast proizvodnje ambalaže i potrošnje papira manji od rasta industrijske proizvodnje smatra se da je gospodarstvo u padu. A < I = --

5

POVIJESNI PREGLED

Oduvijek je čovjek imao potrebu da prenese poruku, zabilježi neki događaj ili konzervira stećeno znanje. Poznato je da su se prvi "zapisi", crteži pojavili na stijenama u pećinama ili na alatima i oružjima tog davnog doba. Jedan od najstarijih dokaza je komad kosti sjevernog jelena, pronađen u pećini Medlen u južnoj Francuskoj. Arheolozi pretpostavljaju da je to dio naprave za natezanje luka, a na kojoj su nacrtane tri životinje i urezano nekoliko crta. Spomenut ćemo još kamenu ploču koja je bila prenosiva a na kojoj je klesano razlićito zanakovlje u obliku poruke. Razvoj podloga (materijala) na koje se "ispisivala" poruka ili konzerviralo stećeno znanje razvijalo se razlićito zavisno o materijalima koji su bili dostupni o određeno doba na određenom mjestu. Kao kamena ploća i klinasto pismo, glinene ploćice, papirus, pergament, koža, svila, vosak, metalne ploće i drugi materijali pogodne za zapisivanje.

PAPYRUS

Prvi materijal pogodan za pisanje, prenošenje poruke i konzerviranje znanja a koji je donekle sličan današnjem papiru, koristio se prije odprilike sedam tisuća godina u Egiptu i zvao se PAPYRUS. Ovaj materijal za pisanje koristio se kotinuirano čak pet tisuća godina.

Papyrus je antički materijal na kome se u to vrijeme pisalo i prenosilo poruku. Izrađivao se iz samonikle moćvarne biljke iz doline Nila, CIPERUS PAPYRUS.

Proces izrade papyrusa bio je relativno je jednostavan. Stabljika odprilike debljine ruke sječena je na dužinu od 15 do 40 centimetara duge komade, a zatim se s njih gulilo tvrdo liko. Vlaknasta srčika biljke rezana je na trake širine 2 do 3 centimetra. Ovako izrezane trake slagale su se u dva sloja na tvrdu podlogu (kamena ploča), i to tako da se djelomično preklope. Sloj na sloj srčike slagao se pod pravim kutem. Oba sloja su se zatim prešala, a sok i škrob koji se cijedio iz srčike, međusobno je sljepljivao slojeve. Ovako dobiveni list sušio se na suncu a zatim glačao školjkom, kamenom ili kosti, te premazivao cedrovim uljem. Više tako izrađenih listova sastavljalo se u dugačku traku i namotavalo oko štapa u svitke. Dobiveni svitci služili su za pisanje pomoću kalamusa i tinte. Na papirus je bilo moguće pisati samo sa jedne strane lista. Ovaj marerijal je bio dosta krut, odnosno lomljiv, a bio je i lako zapaljiv.

6

Slika 1. Uzorak papyrusa

Papyrus se koristio u Egiptu približno 3000 godina prije nove ere. U Grčku je prenesen u VII. stoljeću prije nove ere, a otuda u Rim i ostale dijelove Europe, gdje se kao materijal za pisanje koristio sve do Xl stoljeća.

PERGAMENT

U razdoblju oko 200 godina prije nove ere faraon Ptolomej zabranio je izvoz Papyrusa iz Egipta, kako bi sprijećio razvoj "biblioteka" u drugim zemljama. Ovakva situacija primorala je korisnike papyrusa da nađu alternativni materijal, pogodan za pisanje odnosno prenošenje poruke i konzerviranje znanja.

U gradu Pergamonu, Perzija (današnja Turska), proizveo se materijal pogodan za pisanje i dobio naziv PERGAMENT. Ovaj materijal, na koji se tada poćelo pisati bio j je trajniji i postojaniji na vlagu od papyrusa. Sve do danas, ovaj materijal se smatra jednim od najboljih za pisanje perom i tintom. Pergament se izrađivao preradom tankih koža najčešće mladih životinja: koza, ovaca, teladi, magaraca pa i zmija. Proces izrade bio je vrlo jednostavan. S oguljenih životinjskih koža odstranila se dlaka a zatim se koža tretirala pomoču različitih otopina vapna i kiselina. Depilirana koža se napinjala na drvene okvire i postepeno sušila. Sljedeća faza je bila brušenje i glačanje pomoču vulkanskog pjeska i glačanje sa kosti ili glatkim kamenom. Što je pergament bio tanji to je isti bio cjenjeniji. Zadnja faza je bila natapanje izglačane kože u ulju, i sušenje ulja s ciljem da se postigne odgovarajuća elastičnost. Peregament je prirodno imao žućkasto bijelu boju, no za posebne prigode bojao se zemljanim bojama u crvenkastu ili slićne boje. Papirus se izrađivao u dva oblika: trake i svitci. Bio je osobito cjenjen zbog svoje finoće površine i vrlo male debljine.

7

Između ostalog na pergamentu su se pisale i prve knjige i uvezivale se u korice izrađene od tankih dašćica presvučenih kožom.

Pergament je i danas u upotrebi za različite svečane prigode, kad je potrebno izraditi naprimjer povelje, priznanja svečane pozivnice i slično (Versajski ugovor, povelja UN, povelja grada Zagreba, Nobelova nagrada...).

PAPIR

Papir kao podloga za pisanje, u današnjem obliku, pojavio se u KINI oko 105. godine nove ere. Do tada, u Kini se pisalo na svili no taj materjal je bio skup i složen za izradu.

Kinezi su papir izrađivali ručno od bambusove trske, rižine slame, lika, konoplje, starih ribarskih mreža, uopće, od sirovina koje u osnovi imaju vlaknastu strukturu. Spomenuti materijali usitnjavali su se tucanjem u kamenim posudama ili mljeli u kamenim mlinovima s ciljem da se dobiju udrobljena sitna vlakna. Udrobljena vlakna su se zatim stavljala u posudu, prelila vapnenom vodom i kuhala. Kuhanjem dobivena kašasta masa nalijevala se na drveno sito, čiju su mrežicu činila vlakna od svilenih niti ili tankih štapića, izrezanih od stabljika bambusa. Potresanjem sita dolazilo je do isprepletanja vlakanaca a suvišna voda i nešto vlakanaca cijedila se kroz sito u podmetnutu posudu sa kašastom masom. Ovim postupkom se dobio vlažan list "papira" vrlo slićan današnjoj mokroj bugačici. Vlažan list, formiran na situ, pažljivo se odvojio od sita i stavljao na gladki kamen na sušenje. Odvajanje vode iz lista se obavljalo polaganjem mokrog lista na ravnu površinu (daska, kamen, glinena ploća) i isparavanjem vode na suncu.

Osušeni list papira uranjao se zatim u ljepljivu masu, dobijenu kuhanjem riže (škrob) i ponovno se sušio. Osušeni listovi, poslije faze lijepljenja i sušenja slagali su se u kupove, prešali u drvenim prešama, a zatim su se pojedinaćni listovi glačali na mramornoj ploći pomoću slonove kosti ili glatkog kamena. Na ovako izrađen papir moglo se sasvim dobro pisati tušem ili tintom biljnog, odnosno mineralnog porijekla. Kinezi su papir rezali u određeni format. Gotovo identično i danas se ručno proizvodi papir koji se upotrebljava za specijalne tiskanice i reprodukciju umjetnićkih djela.

Dugo godina je proizvodnja papira u Kini bila strogo čuvana tajna. Tek 500 godina kasnije papir se poćeo proizvoditi u Korejioko 610 godine i nešto kasnije, u Japanu. Oko 750. godine Arapi su doznali tajnu izrade papira od ratnih zarobljenika i počeli proizvodnju papira iz lanenih krpa i lana, koje su mljeli u kamenim mlinovima i tako dobijali potrebna vlakanca. Daljnji postupak bio je isti kao u Kini. No, Arapi su upotrebljavali sita sa mrežicom ispletenom iz metalnih niti , a kao ljepilo koristili su škrob dobijen iz prosijanog pšeničnog brašna. Arapi su prvi poćeli bojiti i izrezivati papir u više određenih formata i pakirati ih u pakete od po 500 araka (rizma).

U Europi, papir se poćeo proizvoditi znatno kasnije, tek oko 1100 - tih godina. Najme, u to vrijeme javile su se prve radionice za ručnu izradu papira i to na Siciliji i u Valenciji, Španjolska. U Italiji se javljaju prve radionice za izradu papira 1276 godine

8

a u Francuskoj u 14-om stoljeću Talijani osnivaju prve radionice. U Njemačkoj poznata je radionica iz 1390. godine.

Izumom pomićnih slova i drvene preše za tisak (Johan Gutenberg, oko 1440. godine, Mainz) započinje era "modernog" tiskarstva koja ubrzo uzrokuje znatno povečanje potrošnje papira i konstantan nedostatak već tada važnog strateškog materijala. Usporedo se poćinje polako razvijati manufakturna proizvodnja papira, a kao sirovine koriste se pamuk, lan, konoplja i stare krpe. No, osjeća se stalni nedostatak papira zbog sve veće potrošnje i manjka osnovnih sirovina, krpa... Grozničavo se traži vlaknasti materijal koji bi omogućio nesmetanu proizvodnu papira bez ograničenja količina.

Francuz Luis Robert 1799. godine uvodi u proizvodnju prvi parni stroj pomoču kojeg se mogla proizvoditi "beskonačna" papirna traka uz primjenu beskonačnog sita iz krpa kao osnovne sirovine, a nje je bilo nedovoljno da se zadovolje sve veće potrebe za papirom. Njemac Keller 1843 godine brušenjem drveta između brusnih kamena dobio je drvena vlakna odnosno gusto vlaknasto tijesto koja su, pomiješana s vlaknima od krpa i lana, davala sasvim dobru osnovnu sirovinu za izradu papira. Na ovaj naćin se zapravo dobila drvenjača kao osnovna sirovina za izradu papira (koja se i danas koristi za izradu raznih omotnih i novinskih papira uz dodatak recikliranog starog papira).

Godine 1870. pojavljuju se nove sirovine za izradu papira: bijeljena celuloza iz slame i natronska celuloza iz drva četinjara. Godine1884. poćinje proizvodnja sulfitne celuloze iz četinjara. No, pravi tehnološki napredak za masovnu industrijsku proizvodnju papira, i upotreba drveta kao baze za osnovnu sirovinu, poćeo je tek u prvoj polovici dvadesetog stoljeća.

OSNOVNE SIROVINE ZA DOBIVANJE VLAKAVACA Drvo

Drvo je najvažnija sirovina za proizvodnju drvenjače i celuloze. Ukupno 90% svjetske proizvodnje celuloze dobiva se iz drveta. Za proizvodnju papira potrebno je iz drvene mase razčinjavanjem dobiti vlakanca.

Za dobivanje povoljne strukture vlakanaca odlučujući su sljedeći faktori:

a) morfološka građa vlaknaste sirovine

b) mogućnost industrijskog raščinjavanja sirovine

c) pogodnost poluproizvoda dobivenog iz određene sirovine za proces daljnje prerade.

9

U papirnoj industriji se gotovo isključivo upotrebljavaju vlakna, dobivena preradom drva. Uglavnom su to višegodišnje biljke četinjara i lišćara. Građa tih biljaka izrazito je vlaknasta, što je zapravo rezultat vlaknaste strukture molekule celuloze.

Za izradu papira i kartona odnosno celuloze i drvenjače koristi se drvo, i to najčešće:

ČETINJARI: smreka, bor i jela

LIŠĆARI: bukva, breza, topola i eukaliptus

ČETINJARI

1. Smreka je jedan od najraširenijih četinjara. Najveća staništa šuma su u Rusiji, Finskoj, Švedskoj, Norveškoj, Kanadi, SAD... Smreka sazrijeva za sjeću za 60 do 80 godina. Drvo smreke ima pogodan odnos širine naprama duljini vlakanaca, te ima mali sadržaj smole, što joj daje gotovo idealne karakteristike sirovine za izradu papira. Drvo smreke može se rasčiniti svim kemijskim i mehaničkim postupcima. Dužina vlakanaca smreke je oko 2,6 do 3,8 a širina 0,025 do 0,070 milimetara.

2. Bor kao i smreka rasprostranjen je gotovo po čitavoj Europi, Rusiji, Americi, Kanadi... Bor raste brže od smreke ali ne dosiže njenu visinu i starost. On ima relativno slične karakteristike kao i smreka, no visok sadržaj smole u drvu bora otežava njegovu preradu za potrebe industrije papira. Prerađuje se mehaničkim postupkom u drvenjaču a kemijskim postupkom u celulozu. Dužina vlakanaca drveta bora je oko 2,6 do 4,4 a širina 0,030 do 0,075 milimetara.

3. Jela ima gotovo iste karakteristike za preradu u industriji proizvodnje papira kao i bor.

LIŠĆARI

1. Bukva je važna sirovina za proizvodnju vlaknaste materije iz koje se proizvodi celuloza. Drvo bukve ima relativno kratka vlakna u odnosu na drvo četinjara, što ima za posljedicu slabija svojstva celuloze obzirom na čvrstoću. Dužina vlakna je oko 0,7 do 1,7 a širina 0,015 do 0,030 milimetara.

2. Breza ima slične karakteristike kao i bukva.

3. Topola je dosta rasprostranjeno drvo, a postoji i više vrsta. Najbolja za preradu u industriji papira je topola dobijena križanjem crne i kanadske topole. Karakteristična je po tome što ima malo tankih grana i veliko deblo. Brzo raste, pa za sječu i preradu dospijeva već za otprilike 10 do 15 godina. Zbog tih povoljnih karakteristika uzgaja se i plantažno. Drvo topole pogodno je za preradu mehaničkim i kemijskim postupkom. Dužina vlakanaca je oko 0,7 do 1,8 a širina od 0,029 do 0,050 milimetara.

10

KEMIJSKI SASTAV DRVA

Glavni kemijski sastojci drva su: celuloza, kemiceluloza, lignin, ekstrakti i anorganske tvari. Količina pojedinih sastojaka se razlikuje u vrstama drveta. Gledajući općenito četinjare i lišćare, taj je sastav otprilke ovakav:

- Celuloza : u drvu četinjara je ima 45 %, a kod lišćara 42%

- Kemiceluloza : kod četinjara 24%, a kod lišćara 32%

- Lignin: kod četinjara 27%, a kod lišćara 20%

- Ekstrakti: kod četinjara 6%, a kod lišćara 4%

Slika 2. Struktura drva

11

POSTUPCI ZA PROIZVODNJU SIROVINA ZA IZRADU PAPIRA, KARTONA I LJEPENKE

Osnovne sirovine za izradu papira i kartona su razne vlaknaste sirovine biljnog porijekla.

Vlaknaste sirovine za proizvodnju papira :

1. drvenjača

2. celuloza

3. poluceluloza

4. polutvorevina

5. reciklirani stari papir

DRVENJAČA

Proces dobivanja drvenjače, kao sirovine za izradu papira podrazumijeva mehaničko raščinjavanje drvne mase na vlakanca. To znači, da se tim postupkom ne mijenja kemijski sastav u odnosu na drvo. U drvenjači ostaje ista količina celuloze, kemiceluloze, lignina i ostalih komponenata kao u drvetu. Drvenjača ima manju čvrstoću od celuloze, no to ne znaći da se papiri za tisak, gdje je potrebna velika čvrstoća na vlak i pritisak, nemogu raditi iz te sirovine. Danas se gotovo svi novinski i srednje fini papiri rade iz mješavine vlaknastog materijala drvenjače i starog papira. No ovi papiri su kraćeg vijeka trajanja. Zbog lignina, koji je sastavni dio drva, ti papiri stajanjem i izloženosti svjetlu, mijenjaju boju i čvrstoću, kao posljedicu fotokemijskog djelovanja svjetla.

Prema načinu pripreme drvenjaču dijelimo na:

- Bijela drvenjača - dobivena je čisto mehaničkim postupkom,.

-Smeđa drvenjača - dobivena je mehaničko - termičkim postupkom.( TMP drvenjača).

- Kemijska drvenjača - dobivena je mehaničko-termičko-kemijski postupkom, ( CTMP drvenjača ).

12

Procesi proizvodnje drvenjače

1. Skladištenje drveta

Prva faza u proizvodnji drvenjače je rezanje drvenih trupaca na određenu dužinu cjepanice i skladištenje drvene mase. Ova faza u tehnološkom procesu je vrlo važna. Naime, drvo prvo mora odležati najmanje šest mjeseci poslije sječe, a prije prerade. Razlozi dužeg skladištenja su potreba da se kod četinjara izlući nepoželjna smola, te da se drvena masa do upotrebe sačuva od gljivica i plijesni.

Skladištenje drvne mase provodi se prema dostupnim mogućnostima na tri moguća načina:

- složene hrpe, provjetravanje

- nabacano drvo u hrpe

- mokro skladištenje, potapanjem u vodu ili plivanjem na vodi

2. Odkoravanje

Drvo na daljnu obradu odnosno brušenje, može ići tek kad mu je uklonjena sva kora. Važno je, da se drvo što bolje očisti, jer ostaci kore na drvetu uzrokuju slabiju kvalitetu i bjelinu drvenjače. Iskorištenje drvne mase je oko 95%. Općenito, u ovoj fazi cilj je odkoriti drvo sa što manje gubitaka drvne mase.

Prema godišnjem dobu u kojem je drvo posjećeno, odkoravanje je lakše ili teže provedivo. Lakše se odkoravaju drva koja su posjećena u proljeće, a teže ona koja su posjećena u ostala godišnja doba. Proces odkoravanja provodi se na tri načina:

- odkoravanje trenjem (suho odkoravanje) - odkoravanje vodenim mlazom - kombinirano odkoravanje

13

Slika 3. Otkoravanje drva, detalj

1. vodeni mlaz 2. drvo 3. i 4. valjci za odkoravanje

Slika 4. Stroj za odkoravanje drva

14

3. Brušenje drveta

Brušenje drveta izvodi se u strojevima za brušenje, čiji su glavni dijelovi teška preša i brusni kamen. Drvo se brusi poprečnim načinom, gdje je smjer djelovanja sile brusnog kamena okomit na os drveta. Kvaliteta brušenja, odnosno drvenjače uvjetovana je izborom i kvalitetom brusnog kamena.

U upotrebi je više vrsta brusnih kamena.

Prema porijeklu brusne kamene dijelimo :

a) prirodni pješćani kamen (nije više u upotrebi)

b) umjetni brusni kameni, izrađeni od sitnog kvarca (SiO2) ili korunda (Al2O3)

c) keramički vezani brusni kamen

Umjetni brusni kamen se izrađuje na način, da se prvo izradi armirana valjkasta noseća betonska jezgra, a zatim se na površinu tog valjka, specijalnim cementom povežu zrnca kvarca ili korunda. Ovaj brusni kamen osjetljiv je na nagle promjene temperature, i to je razlog da se zbog zagrijavanja prilikom trenja u procesu brušenja, puno opterećenje postiže tek nakon 24 sata. Hladna voda, koja je u procesu brušenja može djelomično ohladiti brusni kamen što usljed naprezanja može dovesti do pucanja istog.

Keramički brusni kamen sastavljen je od jezgre na koju se pomoću vijaka učvršćuju keramičke pločice i kasnije se zapeku. Ovaj brusni kamen je dobro otporan na promjenu temperature, te ima veliku trajnost zbog otpornosti na trenje.

O veličini zrnaca brusnog kamena direktno zavisi kvaliteta izlaznog materijala, drvenjače. Veličina zrnaca brusnog kamena kreće se od 10 do 50 mikrona. Kamen se izrađuje u 12 različitih verzija obzirom na veličinu zrnaca. O veličini zrnaca brusnog kamena ovisi finoća vlakanaca drvenjače.

15

Slika 5. Transport otkorenog drva do brusnog kamena

Slika 6. Brušenje drva

1. Brusni kamen 2. Spremnik drva za brušenje 3. Pritisna ploča 4. Hidraulički klip za pritisak 5. Zatvarač spremnika za drvo 6. Bazen za prihvačanje snopića vlakna 7. Četke za čiščenje brusnog kamena od ostataka vlakanaca 8. Ispust za snopiće vlakanaca

16

Temperature koje se javljaju uslijed trenja u toku brušenja kreću se od 150 do 190°C.

Samo brušenje djeli se u dvije faze:

1. Primarni proces, u kojem dolazi do plastificiranja lignina i brušenja u snopiće vlakanaca. Vršci zrnaca brusnog kamena iz plastične tvari "češljaju" drvo i izvlaće snopiće vlakanca.

2. Sekundarni proces, je nastavak primarnog procesa, koji vodi razvlaknjivanju vlakanaca iz snopića, koji se oslobode u primarnom porocesu.

Produkt brušenja je mješavina različitih frakcija vlakanaca. To su:

a) trešćice

b) vlaknasti materijal (200 do 4500 mikrona)

c) fini materijal (30 do 200 mikrona)

d) sluzava tvar (jako nabubrene fibrile)

e) brašnasta tvar (20 do 30 mikrona) Ovisno od količine pojedinih frakcija ima drvenjača različita mehanička svojstva i različitu upotrebu. Cilj brušenja drveta za proizvodnju drvenjače je dobiti što duža, tanka i mekana vlakanca. Dugačka vlakna su preduvjet za proizvodnju papira sa dobrim mehaničkim svojstvima. Potrebna kvaliteta drvenjače određuje se prema potrebnoj izlaznoj kvaliteti papira, a dobije se miješanjem, u različitim omjerima vlaknastog materijala i finog materijala. Za novinske papire taj odnos miješanja obično je 40 do 45 % finog materijala, a za bolje tiskovne papire 52 do 56 % finog materijala u odnosu na vlaknasti materijal.

Poslije procesa brušenja drvenjača se odvodi na sortiranje. Zadatak sortiranja je odvajanje treskica i krupnijih komadića drveta iz mase. Odvojeni materijal se vraća u sustave, gdje se prerađuju u fini materijal.

4. Sortiranje

Poslije procesa brušenja drvenjača se odvodi na sortiranje. Zadatak sortiranja je odvajanje treskica i krupnijih komadića drveta iz mase.

Proces sortiranja odvija se u dvije faze:

a) grubo sortiranje, gdje se odvajaju krupniji komadići, i vraćaju se ponovno, u proces na doradu.

17

b) fino sortiranje i uklanjanje grubih komadića. Gustoća mase je 0.4-0.6%

Zatim slijedi ugušćivanje mase na cilindričnom valjku. Odvajanjem vode iz mase dosegne se koncentracija 4-5%. Takva se drvenjača potom vodi na bijeljenje ili na daljnje stiskanje u prešama do 40% suhoće.

5. Bijeljenje drvenjače

Po potrebi drvenjača se podvrgava bijeljenju, zavisno o vrsti papira za koju se priprema.

Sredstva za izbjeljivanje:

- natrijev hidrosulfit Na2S2O4 , kojim se bjelina drvenjače povisi za približno 10 stupnjeva

- vodikov peroksid H2O2, kojim je moguće dići bjelinu drvenjače za 22 stupnja

Proizvedena drvenjača transportira se do strojeva za izradu papira, i to na dva načina, koji zavise o udaljenosti tvornice papira od pogona za proizvodnju drvenjače. Ako je tvornica papira neposredno uz tvornicu drvenjače, drvenjača se transportira pumpama do holendera za mješanje sa ostalim dodacima potrebnim za izradu papira, a na veće udaljenosti, drvenjača se prvo dehidrira, pakira u bale i odvozi transportnim sredstvima do tvornice papira. Drvenjača se kao vlaknasta sirovina koristi za izradu različitih vrsta papira.Za novinski papir mora se koristiti drvenjača sa većim sadržajem dugih vlakanaca, jer su ona odgovorna za mehanička svojstva papira. Za srednjefine tiskovne papire, te za dodatak bezdrvnim papirima se koristi drvenjača sa većim postotkom finoga materijala. Drvenjača za izradu kartona mora biti grublja, da bi karton dobio željeni volumen.

Vrste drvenjače

1. Bijela drvenjača, brušeno drvo, samo mehanički postupak, bijela boja drveta.

2. Smeđa drvenjača, mehaničko-termički postupak, boja smeđa. Termo postupak brušenja je takav, da se pred brušenjem drvo pari na višoj temperaturi i na to brusi. Zbog termičke obrade dolazi do djelomične kondenzacije lignina usljed čega drvo postane tamno. Zatvorena čvrsta i podatna vlakna. Drvenjača se upotrebljava za izradu ljepenke, kartona, natron papira i valovite ljepenke.

3. Kemijska drvenjača, mehaničko-termičko- kemijski proces. Ova drvenjača odlikuje se velikom čvrstoćom na vlak, odnosno na kidanje što je vrlo važno pri izradi novinskih papira, kod kojih može drvenjača u potpunosti nadomjestiti celulozu. Osim

18

toga ova drvenjača poboljšava proces satiniranja i smanuje pojavu dvostranosti papira.

CELULOZA Celuloza je najčešći organski spoj koji nalazimo u prirodi. To je zapravo vlaknasta tvar od koje se sastoje stanične stjenke svake biljke. U drvetu je celuloza povezana sa ligninom i drugim stavnim djelovima staničnih stjenki.

Celulozno vlakno je vlakno dobiveno kemijskom razgradnjom različitih vrsta drveta ili jednogodišnjih biljaka ( trstika, slama i druge ). Vlakna sadrže celulozu, te druge primjese kao hemicelulozu, u nebjeljenom stanju i lignin, ekstraktne tvari te anorganske komponente.

Kemijski čista celuloza sadrži: 44.5% ugljika , 6.2% vodika, 49.3% kisika. Njezina kemijska formula je ( C6H10O5 ) n. n = stupanj polimerizacije, koji je od 1500 do 3000. Dakle, osnova celuloze je glukoza C6H12O6 . Obruči glukoze su međusobno kisikovim mostovima povezani u lance. Molekularna težina prirodne celuloze je 300000 do 500000 g/mol.

Celuloza je kristalinična tvorevina, a njene se molekule udružuju u poluduguljaste štapićaste tvorevine, koje zovemo micele. Micele su u obliku snopića – fibrila – linearno povezane međusobno, što daje celuloznom vlaknu mehaničku tvrdoću.

Celuloza je potpuno netopiva u vodi i drugim običnim topilima. U svojoj molekuli sadrži tri slobodne hidroksilne skupine, te je zbog toga sposobna za razne kemijske reakcije, što je osnova za njenu svestranu upotrebu.

Najviše celuloze se proizvodi iz drveta. Za proizvodnju se koriste dva postupka: kiseli postupak i lužnati postupak. Raščinjavanje se vrši potpunom kemijskom obradom. Osnova tih postupaka je delignifikacija drvne mase. Cilj delignifikacije je razdijeliti vlakna međusobno tako, da se celuloza i kemi-celuloze što manje oštete.

Kiseli postupak – sulfitna celuloza

Sulfitna celuloza nastaje kuhanjem smrekovog i bjelogiričnog drveta izrezanog u sječku u otopini kalcijevog i magnezijevog bisulfita uz dodatak sumporaste kiseline.

Klasični sulfitni postupci su kalcij hidrogensulfitni postupak, magnezij, natrij ili amonij hidrogensulfitni postupak. Osnova ovih postupaka je sulfoniranje lignina i njegovo uklanjanje iz drva u obliku ligninsulfonske kiseline. Usporedno sa uklanjanjem lignina dolazi i do hidrolize kemi-celuloze, što je ovisno o kiselosti, pri kojoj se odvija proces raspada drveta. Od svih sulfitnih postupaka je najzanimljiviji magnefitni s kojim u kraćem vremenu kuhanja dobijemo jaču celulozu. Posebna

19

prednost ovog postupka je u mogućnosti, da se kemikalije iz procesa, MgO i SO2, mogu regenerirati, te se na taj način znatno smanjuje negativan utjecaj sulfitnog postupka na okolinu.

Poslije faze skladištenja drvo ide na odkoravanje, a zatim na usitnjavanje u sjekirostroju. Potrebna debljina sječke kreće se oko 10 mm, a visina između 30 i 40 mm. U slijedećoj fazi iz sječke se uklanja prašina i sortira se po veličini (mala, normalna, velika). Kvalitetna sječka se ostavlja u velikim hrpama da odstoji 2-3 mjeseca ( smreka ), kako bi smole i ekstrakti oksidirali, te na taj način što manje smetali u procesu proizvodnje celuloze. Za bjelogorična drva je to vrijeme znatno kraće ( 5-10 dana ).

Kemijski postupak razvaknjivanja drveta se temelji na delignifikaciji drvne mase. Glavni cilj delignifikacije je razdvojiti vlakna međusobno tako, da se celuloza i hemiceluloze što manje oštete. Time se ne ukloni sav lignin, zapravo se postupak zaustavlja na približno 5% preostalog lignina. On se kasnije odstrani postupkom bjeljenja.

Proces delignifikacije drveta se odvija u velikim reaktorima (kuhačiima) zapremnine 100 do 130 m³. Sortiranom i odstajalom sječikom se pune kuhači. Slijedi faza uparavanja sječike sa niskotlačnom parom, a zatim se kuhač puni kiselinom. Postupak se odvija u vrlo kiseloj sredini pH 2 – 4. Kiselina ulazi u reaktor sa temperaturom 70°C, a u reaktoru se još zagrijava do 117°C. Taj dio procesa se naziva impregnacija sječike sa kiselinom. Da bi došlo do delignifikacije drveta, kiselina se zagrije na temperaturu 154°-159°C. Kuhanje traje 150-180 minuta. Slijedi faza otplinjavanja kuhača, te pražnjenje u ekspanzijski rezervoar., odakle se celuloza vodi na pranje i sortiranje.

Pranje celuloze se izvodi u nekoliko stupnjeva. Pred pranjem celuloza prolazi kroz čistače, da se iz nje uklone neraskuhane kvrge drveta .

Oprana i sortirana celuloza odlazi potom u proces bjeljenja. Bjeljenje je proces dodatne delignifikacije, koji uključuje odstranjivanje, odnosno modifikaciju nekih komponenata u nebjeljenoj celulozi zajedno sa ligninom i njegovim raspadnutim produktima i smolama. Proces bjeljenja mora teći tako, da se celulozna vlakna ne oštete. Odvija se u nekoliko stupnjeva (O2 ili Cl2, NaOH, NaOCl, ClO2).

U prvoj fazi bjeljenja sa Cl2 ili O2 se odkloni iz celuloze preostali lignin. Slijedi pranje celuloze vodom i drugi stupanj bjeljenja – alkalna ekstrakcija u kojoj se rastapa klorlignin, nastao u prvoj fazi bjeljenja. Po pranju vodom slijedi treća faza, a to je hipokloritno bjeljenje na pH 9. U zadnjoj fazi se koristi ClO2, koji jako povećava bjelinu celuloze bez degradacije celuloze.

Konačna bjelina celuloze je 88-92% po ISO standardu.

Kemikalije koje se koriste za izbjeljivanje često sadrže klor u nekim slučajevima i elementarni klor. U procesu izbjeljivanja nastaju organski spojevi klora. Ako je udio spojeva klora čiju ukupnu količinu označavamo kao AOX, manji od 0,2 kg/t (kg. po toni celuloze) onda to znaći da je dobivena celuloza besklorno izbjeljena celuloza

20

odnosno nosi oznaku TCF. Ako je udio klora nešto veći a ne prelazi granic od 0,8 kg/t, onda govorimo o celulozi koja je izbjeljena sa malo klora i nosi oznaku ECG. Iz strogih ekološki propisa danas se celuloza, a naročito sulfitna uglavnom izbjeljuje kao bezklorna a samo iz nekih tehničkih razloga izbjeljuje se s malo klora.

Po završenom bjeljenju slijedi naknadno čišćenje, da bi se uklonile i najmanje nečistoće. Nakon toga se celulozna masa vodi u zbirne bazene, odakle se vodi na daljnje odvodnjavanje.

Zadnja faza proizvodnje je odvodnjavanje i stiskanje celuloze na suhoću 80-90%, i pakiranje u 200 kg teške bale.

Sulfitna celuloza ima u odnosu na sulfatnu celulozu kraća vlakna što znaći da će papir imati manju čvrstoču ali se ona u procesu bjeljenja lakše izbjeljuje.

U ovom postupku kao sekundarni produkt javlja se lug u velikim količinama. On predstavlja isto tako veliki ekološki problem. Da bi se iskoristio, a ujedno smanjilo zagađenje okoline, moderniji postupci proizvodnje imaju uključenu regeneraciju kemikalija kojom se lug, koji ostane pri procesu pranja celuloze, uparuje i zatim spaljuje. U magnefitnom postupku tako spaljivanjem luga nastaje MgO i SO2, koji se vode u pripremu kiseline za kuhanje celuloze, te toplina, koja se koristi za proizvodnju tehnološke pare. Sagorijevanjem lužnice nastaje cijeli niz kemijskih reakcija. Najprije izgore organske tvari i nastane CO2 . MgO se pretvara u Mg(OH)2,

a SO2 se vodi u postupak nastajanja kiseline za kuhanje.

C + O2 ↔ CO2

H2O + SO2 ↔ H2SO3

Mg(OH)2 + H2SO3 ↔ MgSO3 + 2H2O

MgSO3 + H2SO3 ↔ Mg(HSO3)2

Lug se koristi i kao osnova za proizvodnju nekih ljepila, zatim u proizvodnji insekticida, kao pomoćno sredstvo u građevinarstvu i kožnoj industriji.

21

Lužnati ili sulfatni postupak

Najprije je bio otkriven natronski postupak, a potom sulfatni. Natronskim se postupkom dobije slabija celuloza sa niskim iskorištenjem, dok se sulfatnim dobije mehanički jaka celuloza. S obzirom da su obje vrste celuloze jake smeđe boje i teško bjeljive, upotreba tih celuloza je dugo vremena bila ograničena samo za ovojne papire i papire za vreće. Tek uvedbom višestupanjskog bjeljenja je i ta celuloza ušla u proces proizvodnje papira.

Danas se najviše celuloze proizvodi upravo sulfatnim postupkom, jer se njime mogu preraditi sve vrste drveta pa i one koje sadrže veće postotke smole, zatim jednogodišnje biljke, trstike, mehaničke karakteristike su bolje nego kod sulfitne celuloze, spaljivanjem otpadne lužnice je moguća regeneracija alkalija, te su smanjeni problemi sa otpadnim vodama, drvo nije potrebno tako dobro očistiti, kao kod sulfitnog postupka. Postupak ima, glede sulfitne celuloze i nedostatke: iskorištenje iz drvne mase je niže, sposobnost bjeljenja je više ograničena i troškovi bjeljenja su viši.

Kuhači za kuhanje sječke su kapaciteta oko 200 m3. Sječka se kuha sa jakom lužinom pH 14. Temperatura kuhanja kreće se do 170 do 190°C uz tlak od 7 do 11 atm. Zagrijavanje kuhača traje 1 do 2,5 sata, a sam proces kuhanja 1 do 2 sata. Zagrijavanje kuhača vrši se indirektno. Po kuhanju se celuloza zajedno sa crnom lužnicom ispušta u spremnik u kojem se odvajaju pare, a celuloza dovodi na normalni atmosferski pritisak. U slijedećoj fazi, odvaja se crni lug i odvodi na regeneraciju, a celuloza se odvodi na sortiranjenje, isipranje mlazom vode, te bjeljenje..

Cilj bijeljenja je povećanje bjeline vlaknastog materijala odnosno uklanjajne žućkastog tona iz vlaknastog materijala, koji potjeće iz prethodnih faza obrade. Bjeljenje se odvija u pet ili šest faza u tornjevima za bjeljenje. Bjeljenje počinje kloriranjem mase C, alkalnom ekstrakcijom E, hipokloritnim bjeljenjem H i klordioksidnim bjeljenjem D po shemi C E C E H D. Negdje se prvi stupanj kloriranja zamjenjuje sa kisikom, pri čemu se znatno smanjuje negativni ekološki učinak otpadnih voda iz procesa bjeljenja.

Objeljena celuloza odlazi zatim na odvodnjavanje. Ako je papirnica u blizini, celuloza se odvodni do 5-6% koncentracije i kao takva se crpi za preradu u papir. Priprema li se celuloza za transport drugim papirnicama, odvodnjavanje i sušenje celuloze je do 85-90% suhe tvari. Konačna faza je rezanje celuloze i pakiranje u 200 kg bale, označavanje i skladištenje.

POLUCELULOZA

Poluceluloza je vlaknasta sirovina, koja se upotrebljava za izradu papira, a koja se proizvodi iz drveta i slame jednogodišnjih biljaka. Proces prerade drveta se odvija blagom kemijskom obradom i mehaničim razvlaknjivanjem, koje se neposredno nadovezuje na kemijsku obradu. Vlakanca poluceluloze karakterizira sličnost sa tehničkom celulozom, a po sastavu je to zapravo drvenjača. Kemijska obrada se

22

provodi kontinuiranim kuhanjem neutralnim sulfatnim postupkom (Na2SO3+Na2CO3). Temperatura kuhanja je 170°C do 180°C u vremenu kuhanja od 0,5 do 6 sati, zavisno o porijeklu ulazne sirovine i pod tlakom od 8 bara.

Poluceluloza od slame se dobije rezanjem slame i odprašivanjem. Slamom se zatim pune posude za kuhanje i kuha se otopinom Ca(OH)2, 3 do 5 sati, uz tlak od 3 bara. Dobivena kaša se u neopranom stanju melje i razređuje na potrebnu gustoću. Ovaj vlaknasti materijal upotrebljava se uglavnom za izradu papira za valovitu ljepenku, kojoj daje potrebna svojstva čvrstoće, tvrdoću i žilavost, što je povoljno za izradu transportne složive ambalaže.

POLUTVOREVINA

Polutvorevina je vlaknasti materijal za izradu papira, koja se dobije preradom pamuka, lana, starih krpa jute i lika. Kao vlaknasta sirovina upotrebljava se još i linters. Linters su kratka vlakna koja se nalaze na pamučnim „lopticama“ poslje odvajanja dugačkih vlakna pamuka. Kratka vlakna lintersa dužine su od 3 do 6 milimetara. Linters predstavlja jednakovrijednu zamjenu za pamučne krpe.

Proces dobivanja polutvorevine iz starih krpa odvija se u više faza:

1.Sortiranje krpa prema porijeklu, boji, oneišćenju...

2. Dezinfekcija krpa

3. Uklanjanje krutih predmeta (gumba, patent - zatvaraća i ostalog).

4. Rezanje krpa na komadiće 5 x 5 centimetara i uklanjanje prašine.

5. Alkalno kuhanje s vapnenim mljekom Ca(OH)2, jeftino je i ne oštečuje vlakna, u vremenu od 5 do 11 sati pri temperaturi od 145°C i tlaku od 4 atmosfere.

6. Pranje, mljevenje, filtriranje i bijeljenje sirovine.

7. Po potrebi se pokutvorevina izbjeljuje u koliko se masa nije dovoljno izbjelila u procesu kuhanja.

Dodatak polutvorevine masi za izradu papira povećava trajnost i čvrstoću papira, osobito kod različitih dinamičkih oprerećenja za vrijeme upotrebe kao što su česta savijanja, trljanje, višestruki pregibi.

Papiri izrađeni iz osnovnog vlaknastog materijala polutvorevine upotrebljavaju se za izradu različitih vrijednosnih papira, papirnatog novca, zamljopisnih karata, povelja, cigaretpapira, uopće svih grafičkih proizvoda, koji zahtjevaju veliku čvrstoću i otpornost na habanje.

23

PRERADA STAROG PAPIRA U VLAKNASTI MATERIJAL – RECIKLAŽA PAPIRA

Reciklirani papir Može se reći da se gotovo sva proizvodnja papira, proizvedena prije izuma procesa za izradu drvenjače, bazirala na reciklaži raznih vlaknastih materijala (krpe, ribarske mreže...). Danas se reciklirani papir odnosno vlaknasti materijal izrađuje gotovo isključivo iz prikupljenog starog papira. Oko 80% prikupljenog starog papira se može koristiti za proces recikliranja, a oko 20% je razni odpad. Od prikupljenog papira se mora izdvojiti sve što se ne može iskoristiti kao vlaknasti materijal. To su uglavnom žice, klameri, spajalice, plastificirani papiri i polukartoni, papiri otisnuti UV lakom i drugo. Vlakanca dobivena samo od starog papira mogu biti reciklirana pet do sedam puta prije nego što postanu previše kratka, i lomljiva, a da bi se samo od njih mogao napraviti novi papir određenih svojstava. Proces izrade recikliranog papira Recikliranje otpadnog papira obuhvaća postupke, koji započinju prikupljanjem i sortiranjem starog papira, odnosno odvajanem nepoželjnih sastojaka. Slijedi transport do tvornica papira i proces reciklaže. Proces reciklaže započinje: razvlaknjivanjem papira u vodi, zatim slijedi grubo prosijavanje vlaknastog materjala. Jedan od najvažnijih dijelova procesa je uklanjanje otisnute boje sa papira, odnosno deinking flotacija. Poslije uklanjanja boje slijedi čišćenje, fino prosijavanje, ispiranje, te eventualno ugušćivanje i konzerviranje vlaknaste mase. Svojstva budućeg recikliranog papira ovisna su o gotovo svakom dijelu postupka prerade. Zato se tokom čitavog postupka kontroliraju uzorci i prate svojstva vlaknastog materijala, kako bi se dobila zadovoljavajuća kvaliteta, koja je uvjet za izradu papira.

Razvrstavanje, sortiranje U prvoj fazi prikupljanja starog papira već se vrši sortiranje prema vrsti otpadnog papira (novine i revije, kutije od val. ljepenke i druga papirna i kartonska ambalaža, knjige...). No to početno sortiranje je relativno grub, pa se ulaskom u tvornicu papira

24

sirovina mora pregledati i razvrstati prema porijeklu i obradi. U prikupljenom papiru često se nalaze razni neupotrebljivi papiri, a i razni tvrdi predmeti. Budući da bi oni mogli biti uzrok oštećenja strojeva u procesu prerade starog papira, mora se izvršiti dodatno pregledavanje i razvrstavanje papira u tvornici i to ručno, na pokretnoj traci. Papir za reciklažu osim tiskarske boje sadrži i vrlo često razna ljepila. Najnepoželjnija i najteža za uklanjanje su baš ljepila i to ljepila sa kuverti, maraka, etiketa ili mekog, odnosno broširanog uveza.

Razvlaknjivanje Svrha razvlaknjivanja je odvajanje vlakana iz isprepletene strukture papira u pojedinačna vlakna. U procesu dolazi i do djelomičnog odvajanja tiskarske boje od vlakana u obliku sitnih čestica pigmenata. Razvlaknjivanje otpadnog papira vrši se u pulperima. U pulper se crpi topla voda, izvagana količina otpadnog papira i kemikalije. Glavni dio pulpera je rotirajući element sa lopaticama, koji vrši gibanje mase i ostvaruje mikroturbulenciju. U toku postupka kotinuirano se kontrolira: pH, temperatura , koncentracija i vrijeme razvlaknjivanja. Prosijavanje Prosijavanje je proces koji služi za uklanjanje svih čestica i kvržica, koje su veće od vlakanaca u suspenziji, kao što su mali komadići papira ili razni komadići plastike. Do pojavljivanja malih komadića papira dolazi pri nedovoljnom razvlaknjivanju ili kada kvalitetno razvlaknjivanje nije moguće (npr. kod novinskog papira, koji je bio predugo izložen sunčevom svjetlu). Razni komadići plastike mogu biti od omota ili vrećica, razni adhezivi, ljepljive površine i sl. Ako se, međutim, razgrade do formata veličine vlakna, mogu zaostati u pulpi i kasnije u recikliranom papiru. Prosijavanje se vrši prolaskom pulpe kroz sita definiranog promjera otvora.

Deinking postupak Flotacija predstavlja kjučni dio procesa prerade staroga papira. Tim postupkom odstranjuje se tiskarska boja od vlaknaste suspenzije. Deinking flotacija je proces selektivne separacije, koji koristi mjehuriće zraka da odstrani čestice boje iz razvlaknjene papirne mase. U flotacijskoj čeliji čestice boje se prihvaćaju na mjehuriće zraka, koji ih nose prema površini. Dodavanjem kemikalija u masu povećava se hidrofobnost čestica boje i poboljšava uspješnost flotacije. Na površini se koncentrira pjena, koja se odstranjuje kao flotacijski otpad. Uspješnost

25

flotacije ovisi o tri uvjeta: sudar čestice boje i mjehurića, prihvaćanje čestice boje na mjehurić i uklanjanje mjehurića sa česticom boje iz pulpe. Na uspješnost flotacije utječu razni faktori, a mogu se podjeliti četiri skupine: 1. Svojstva čestica: veličina, broj, oblik, kemijsko svojstvo površine i slično. 2.Svojstva mjehurića: njihova veličina, broj, kemijsko svojstvo površine i dispergiranost 3. Stupanj miješanja, vrijeme i intenzitet flotacije. 4. Procesni uvjet: vrsta otpadnog papira u postupku, količina punila, svojstva vlakana, pH suspenzije, temperatura vođenja procesa. Uspješnost flotacije određuje se slikovnom analizom. Tom metodom može se odrediti broj i veličina prisutnih čestica boje, te veličina površine, koju te čestice pokrivaju.

Ispiranje i ugušćivanje Ispiranje je mehanički proces, kojim se iz razvodnjene pulpe odvaja boja, punila i ostale čestice nečistoće. Proces ispiranja kvalitetniji je što su čestice nečistoća manje. Većina vode, koja sadrži ispranu boju, odlijeva se od pulpe kroz strojeve ili sita kroz koja prolaze male čestice boje i nečistoća, ali ne i vlakanca .Slijedi ugušćivanje mase iz koncentracije 0.6-0.7% na koncentraciju cca. 8-10% suhe tvari. Zadnji postupak je dispergiranje mase. Time se razgrađuju ljepljive tvari i dispergiraju veći ostaci tiskarske boje u vrlo sitne čestice, koje su neopasne u papiru. Masa potom odlazi u bazene, odakle se crpi na papirni stroj. Promjene svojstva recikliranog lista papira Papiri proizvedeni od recikliranih vlakana razlikuju se od papira iz primarnih vlakana po optičkim i fizikalnim karakteristikama. Uzrok tih razlika su promjene na samim vlaknima, a i moguća prisutnost raznih nečistoća, koja se tokom reciklaže nisu u dovoljnoj mjeri uklonila iz mase. Prisutnost onečišćenja u papiru proizvedenom od sekundarnih vlakana može utjecati i na čvrstoću papira. Čestice onečišćenja mogu svojom prisutnošću utjecati na vezivanje vlakno na vlakno. Vlakna u okolini takve čestice ne mogu se dobro međusobno povezati, pa nastaju pukotine u strukturi lista. Prilikom opterećenja papira u tisku, pogotovo tisku iz role, ovakva pukotina može utjecati na cijepanje čitave trake papira. Promjene tiskovnih svojstava recikliranih papira u odnosu na papire iz primarnih vlakana vezane su u prvom redu za fizikalne promjene papira. O fizikalnim svojstvima papira ovisi siguran, brz i čist proces tiska. Tu se misli na situacije u kojima bi se mogao usporiti ili prekinuti tisak,

26

bilo zbog prekida papirne trake u rotacionim strojevima za tisak novina i revija, ili zbog čupanja i prašenja površine lista (odpadanje vlakanaca i čestica punila), kao i nedovoljne dimenzionalne stabilnosti papira. Sitne čestice u recikliranim papirima znatno utječu na svojstva lista. Mikroskopsko promatranje sitnih čestica pokazalo je da se vlaknaste sitne čestice razlikuju po teksturi od ostalih sitnih čestica. Sitne vlaknate čestice, mogu doprinijeti boljem vezivanju vlakana međusobno, jer se formiranjem lista smještaju u međuvlaknate prostore i popunjavaju ih. Vlaknaste sitne čestice jednakog su sastava kao i vlakna, pa se dobro vežu i isprepliću sa duljim vlaknima i time mogu poboljšati čvrstoću odnosno mehanička svojstva papira. Labaratorijska istraživanja su pokazala da kontroliranim dodavanjem sitnih čestica punila pulpi, dolazi do opadanja čvrstoće, oprilike za 20 %. Pojava čupanja izraženija je kod recikliranih papira u odnosu na papire iz primarnih vlakana, a uzrok tome je povećana količinom sitnih čestica na površini recikliranog papira.

Optička svojstva recikliranog papira Reciklirani papiri su obično sivkaste boje. Ovisno o količini dodatka recikliranih vlakna, bjelina papira ne prelazi 80% ISO bjeline.

Mehanička svojstva recikliranog papira Višestrukim recikliranjem vlakna doživljavaju oštećenja poput mikrokompresija i orožnjavanja. Papir izrađen od tih vlakana pokazuje pad čvrstoće svakim sljedećim ciklusom recikliranja. Čvrstoća samog vlakna nedostatna je za povoljnu čvrstoću papira, ako vlakna u listu nisu međusobno dovoljno dobro povezana i isprepletena. Kad se govori o recikliranim vlakanima pojmom "papir" doslovno se odnosi samo na papir, a ne i na kartone i ljepenke. Razlog tome je što je način ispreplitanja vlakana u kartonu i ljepenci donekle različit od onoga u papiru. U slučaju kartona i ljepenki zbog debljine istih ispreplitanje vlakanaca odvija se i u trećoj dimenziji. Pri izradi kartona i ljepenki od recikliranih vlakanaca nije primarna bjelina kao kod tiskovnih papira, pa se za njegovu izradu mogu koristiti vlakana koja nisu podvrgnuta postupku deinkinga (jeftinij proces). Promjene na vlaknima uslijed recikliranja Papiri izrađeni samo iz recikliranih vlakana razlikuju se od papira iz primarnih vlakana između ostalog i po tome što imaju slabija mehanička svojstva. Prisilno

27

sušenje boje (napr. off. teh. tiska) u procesu tiska negativno utjeće na vlakna iz primarnog porocesa u proizvodnji novog papira. Višestruka isušenja vlakanaca u tisku, prilikom recikliranja jako utječu na slabljenje prekidne čvrstoće i mehaničkih svojstava budućeg recikliranog papira uopće.

TEHNOLOGIJA IZRADE PAPIRA

Za pripremu papirne mase kao osnovne sirovine za izradu različitih vrsta papira, koriste se i različiti vlaknasti materijali: drvenjača, polutvorevina, celuloza i stari papir. U procesu pripreme pulpe za određene vrste papira prema recepturi mješaju se i različite vrste i udjeli vlaknasteog materijala. Materijali dolaze u tvornicu papira dehidrirani u balama, ili se transportiraju u određenim formatima (celuloza) ukoliko je tvornica locirana izvan lokacije tvornice za izradu vlaknastog materijala. No, ako su tvornice jedna uz drugu, tada se vlaknasti materijal transportira u tekućem stanju, pumpama.

Da bi se mogao proizvesti papir, standardne strogo određene kvalitete potrebno je pripremiti odgovarajuću papirnu masu (pulpa). Pod pojmom priprema papirne mase, podrazumijevaju se radni procesi, koji su neophodni da se sve sirovine pripreme i izmiješaju u homogenu masu određene gustoće, koja je onda spremna za natok na papirni stroj.

U fazi pripreme mase glavni radni procesi jesu:

1. Mljevenje vlaknastih sirovina do stupnja koji odgovara namjeni papira .

2. Miješanje različitih vlaknastih materijala (zavisno o vrsti papira)

3. Dodatak mineralnih punila u količini i kvaliteti prilagođenoj kvaliteti i vrsti papira

4. Dodatak bojila za niansiranje papira ili bojenje papira

5. Dodatak keljiva za reguliranje upojnosti papira MLJEVENJE Mljevenje se provodi u mlinovima Holenderima. Holender je koritasti mlin koji se sastoji od fiksnih osnovnih noževa i rotirajučih valjaka sa noževima. Služi za pripremu (usitjavanje i rezanje) vlakanaca za proizvodnju papira. Ovisno o tome kako se podese noževi vlakna će se razlićito samljeti. Važna faza za kvalitetu budućeg papira je rastvaranje i mljevenje vlaknastih materijala. Tim postupkom postižemo bolje međusobno vezivanje vlakanaca, povećanje mehaničkih svojstava papira, bolja preglednost papira.

28

Mljevenje dijelimo u faze: bubrenje, rezanje i fibriliranje.

Bubrenje je vrlo važno kod mljevenja.. Kod bubrenja se poveća širina vlakna za 10 -30%, a dužina se smanji za neznatnih 0.1%. Vlakna postaju mekanija i pogodnija za meljenje.

Pod pojmom rezanja smatramo skraćivanje vlakana pravokutno na njihovu uzdužnu os.

Fibriliranje je cijepanje vlakna uzdužno na os. Zbog fibrilacije se poveća aktivna površina, vlakna se međusobno isprepliću.

Mjenjanjem uvjeta mljevenja vodi se proces tako da se zadovolje zahtjevi za kvalitetom vlaknastih materija u skladu sa tehnološkim propisima za izradu papira.

Stanja mase po mljevenju označavamo kao:

- posno mljevenje gdje su vlakna uglavnom rezana i lako otpuštaju vodu. Masa dobivena posnim mljevenjem daje voluminozan, dobro upojan, mekši i dimenzionalno stabilniji papir, sa relativno niskim mehaničkim svojstvima. Posno mljevenje postiže se uz slijedeće uvjete:

- niska gustoća tvari u suspenziji 3 do 4 %

- oštrim postavljanjem noževa

- upotrebom uskih noževa

- kratkim vremenom mljevenja da ne dođe do prevelikog bubrenja vlakanaca

- jačim pritiskom pri mljevenju

Slika 7. Shema posnog mljevelja

29

- masno mljevenje podrazumijeva mljevenje bez skraćivanja vlakanaca, a cilj je da se vlakanca samo malo stisnu (sprešaju). Time se postiže slabo upojan papir, boljih mehaničkih svojstava i manje dimenzionalne stabilnosti. Masno mljevenje postiže se uz slijedeće uvjete:

- visoka gustoća vlakna u suspenziji 6 do 8%

- upotreba širokih noževa

- dugo vrijeme mljevenja - niski pritisak pri mljevenju i niska temperatura

Slika 8. Shema masnog mljevenja

30

PUNILA

Punila se dodaju u masu s ciljem, da se poboljšaju tiskovna svojstva papira. Ona ispunjavaju međuprostore vlaknaste tvari koja stvara mrežastu strukturu. Punila su aditivi zapravo mineralni prašci ( kalcij karbonat, kaolin, talk i druga ).

Poboljšanja koja donose punila u papiru

1. Izravnavanje površine papira između vlakanaca.

2. Ugradnjom čestica punila u vlakanca, papir postaje mekaniji i podatniji.

3. Izravnavanjem i zatvaranjem površine papira povećava se glatkoća i sjaj kod satiniranja papira

4. Povećava se opacitet, smanjuje se transparencija papira.

5. Povećava se bjelina papira. Odabirom pogodnog punila može se znatno povečati bjelina papira.

6. Djelomično se sprećava frkanje i savijanje papira, a dodavanjem punila povećava se i naljeganje papira na ravnu površinu

7. Povećava se gramatura papira. Punila su jeftinija od bilo kojeg vlaknastog materijala i s tim se može smanjti i cijena.

8. Poboljšavaju se tiskovna svojstva papira

9. Upotrebom specijalnih punila MgCO3 regulira se gorenje cigaretpapira.

Osim poboljšanja, koja donose papiru punila imaju i neka negativna svojstva, koja mogu utjecati na kvalitetu papira a s tim i na kvalitetu tiska u tiskarskim strojevima. Ta kvaliteta tiska bitno utječe na krajnji grafički proizvod.

31

Slika 9.

. Smještaj punila u strukturi lista i na površini kod premaznih papira

Negativne posljedice koje donosi punilo

1. Dodavanjem punila opadaju mehanička svojstva papira. Prekidaju se veze između vlakanaca.

2. Opada stupanj keljenja odnosno povećava se upojnost. Punila su upojna.

3. Mogu biti uzrokom neugodnog čupanja i prašenja u procesu tiska.

Punila trebaju imati što veću bjelinu, što manja i što finija zrnca, moraju biti čista i u vodi netopiva. Količinu punila u papiru mjerimo sa količinom pepela.

Količina punila, zapravo mineralnih sastojaka, u papiru kreće se od 5 do 20%, a kod nekih specijalnih papira i do 35 % ukupne mase. Na izradu papira, punila utjeću na način, da smanjuju trenje između vlakanaca, te se poboljšava sposobnost odvajanja i brzina sušenja.

32

Procesi punjenja vlakanaca punilima:

1. Filtracija većih čestica punila na vlaknastoj materiji.

2. Apsorpcija sitnih čestica na stranice vlakanaca.

3. Difuzija sitnih čestica u šuplje kanale vlakanaca.

4. "Ljepljenje" čestica punila pomoćnim sredstvima.

Vrste punila

Podjela punila vrši se prema kemijskom sastavu. Od anorganskih spojeva: to su silikati, sulfati, karbonati, oksidi...

- Silikati: kaolin - aluminijev silikat , talk - magnezijev silikat

- Sulfati: gips – kalcijev sulfat, blanefix – barijev sulfat

- Karbonati: kreda, vapnenac – kalcijev karbonat, magnezit – magnezijev karbonat

- Oksidi: kvarc – silicijev dioksid, cinkov oksid

Najvažnija punila su: kaolin (najviše upotrebljavano punilo), talk, kreda, gips, titan oksid (najkvalitetnije punilo za tanke biblijske papire).

KELJIVA

List papira vlaknasto je tkivo, koje je sastavljeno od velikog broja pojedinačnih vlakanaca. Svako vlakance je prazna cjevčica koja je sposobna primiti tekućinu, i s tim bubri. To je razlog što je papir u nekeljenom stanju više ili manje upojan kao naprimjer filter papir i bugačica. Neke vrste papira moraju imati svojstvo da boja, tinta i slično ne penetrira u strukturu papira nego da boja suši na površini lista. Regulirana upojnost papira postiže se keljenjem, odnosno zatvaraju se vlakanca, cjevčice.

Pri izradi papira keljiva se dodaju u masu ili se mogu nanositi na površinu papira. Moguće je izvesti i kombinaciju obiju vrsti keljenja. Ovisno od količine dodamog keljiva razlikujemo polukeljen, tričetvrt i punokeljen papir.

Keljenjem se ne smanjuje samo upojnost papira, već se postižu i drugi efekti, koje ostvarujemo raznim dodacima, kao što su parafinske disperzije ( hidrofobni papiri ), škrob, CMC, manogalaktani ( bolje međusobno povezivanje vlakana, manje prašenje papira, bolja mehanička svojstva papira ), mokromočna sredstva ( papir zadržava mehaničku odpornost kada je mokar ). Prema vrsti papira odnosno tehnici tiska i potrebama grafičkog proizvoda papir se može fino stupnjevano keljiti .

33

Stupnjevi keljenja:

1. Četvrtkeljeno 1/4

2. polukeljeno 1/2

3. tričetvrtkeljeno 3/4

4. punokeljeno 4/4

Rastućim stupnjem keljenja opada stupanj upojnosti papira.

Keljiva koja se koriste u proizvodnji papira

1. Kolofonij, biljnog je porijekla i spada u grupu smolnih keljiva. Ne otapa se u vodi i hidrofoban je. Povoljan je za keljenje, no zbog svoje žućkaste boje smanjuje bjelinu. Za pripremu keljiva kolofonij treba osapuniti sa NaOH ili Na2CO3

2. Sintetička keljiva ( AKD keljiva ). Vežu se direktno na celulozna vlakna. Koriste se za keljenje papira u neutralnom mediju. Nedostatak im je da papir postiže svoju punu keljenost tek nakon nekoliko dana.

3. Škrob - biljnog je porijekla i danas je najviše u upotrebi za izradu papira. Ovo keljivo povećava čvrstoću, otpornost na savijanje, kidanje i pucanje papira, smanjuje čupanje i prašenje, otporno je na brisanje.

4. Kao keljiva još se upotrebljavaju: parafin, vodeno staklo, umjetne smole (polietilenamin), vodeno staklo, tutkalo i neka druga keljiva za posebne namjene.

BOJILA I OPTIČKA BJELILA

Bojila i optička bjelila su obojene supstance anorganskog ili organskog porijekla, koje boje neku drugu supstancu. Na boju papira utječu razni procesi i sirovine u fazi izrade mase, kao što su mljevenje, keljiva, punila... Zbog toga boja papira varira od sive do žučkaste. Cilj bojenja je da se potisnu žuti ili sivkasti tonovi, te da papir postane optički bijeliji.

34

Metode bojenja

U upotrebi su tri različite metode bojenja:

- Bojenje u masi, je najčešće upotrebljavana metoda. Izvodi se dodavanjem bojila dok se pulpa još nalazi u holenderu, gdje se mješaju i sve ostale komponente za izradu papira. Bojanje je sastavni dio procesa pripreme pulpe za natok na papirni stroj.

- Bojenje uranjanjem, je proces gdje gotova papirna traka prolazi kroz vodenu otopinu bojila. Prije izlaza za sušenje obojena traka papira prolazi kroz dva valjka koji istisnu suvišno bojilo. Ovaj proces bojanja omogućuje jako toniranje trake papira.

- Nanošenje bojila na površinu lista, papira je proces gdje se boja različitim metodama nanosi na površinu gotovog lista. Otopine bojila mogu se nanjeti sljedećim metodama.

Bojila za papir su isključivo sintetska organska bojila. Dijelimo ih u četiri glavne skupine:

- lužnata bojila imaju visoki afinitet do vlakana, koja sadrže lignin. Na vlakna se primaju bez ikakvoga fiksira. Daju papiru jake, žive tonove, ali su nepostojana na svjetlu.

- kisela bojila nemaju nikakvoga afiniteta do papirnih vlakana. Na vlakna ih treba fiksirati dodatkom aluminij sulfata do kiselog medija ( pH 4.5 ). Na svjetlo su otpornija od bazičnih.

- direktna ili supstantivna bojiila, su povoljna za bojenje svih vrsta papirnih vlakana i ne zahtjevaju upotrebu fiksira. Dobro su otporna na svjetlo. Ne koriste se kod papira koji sadrže nebjeljenu celulozu ili drvenjaču, jer su takvi papiri zbog velike količine lignina već sami po sebi neotporni na svjetlo.

- pigmentna bojila su organski pigmenti, koji nemaju nikakvoga afiniteta do papirnih vlakana. Na vlakna ih treba fiksirati aluminij sulfatom, ili dobrim keljenjem ili dodatkom određenih polielektrolita. Postojana su na svjetlo Upotrebljavaju se pri izradi visokokvalitetnih papira, no imaju visoku cijenu.

Optička bjelila

Optička bjelila služe za poboljšanje bjeline lista papira, odnosno kao i kod određenih bojila za potiskivanje žučkastog i sivkastog tona. Osobina tih bjelila je, da dio nevidljivog ultraljubičastog svjetla promjene u vidljivo, pri čemu vizualno povećaju i bjelinu papira zbog toga, što plavoljubičasto svjetlosno zračenje kompenzira prirodni žućkasti ton vlakana, uz istovremeno povećanje svjetlosti papira. Poznata su tri postupka bjeljena optičkim bjelilima: bijelo pigmentiranje, obrada plavilom i dodavanje optičkih bjelila.

35

PAPIRNI STROJ

Za izradu papira danas se uglavnom koriste strojevi sa beskonačnim sitom. To su strojevi širine od 0,5 do 12 metara, a ovaj podatak ujedno govori i o širini koluta papira, koji izlazi iz stroja. Dužine strojeva su oko pedesetak metara. Veličina strojeva zavisi o kapacitetu stroja. Strojevi za izradu papira, danas zbog velike potrošnje raznih vrsta papira, razvijeni su i postižu veliku brzibu izrade istog. Kako bi zadovoljli tu potražnju postižu velike brzine proizvodnje papira koje se kreću i do 2000 metara papira u minuti a jedan suvremeni stroj godišnje može proizvest i preko 250 000 tona papira. Sve radnje od ulaska vlaknastog materijala, preko miješanja raznih dodataka, zatim kontrole parametara, koji su bitni za procesnu i izlaznu kvalitetu papira, prate računala, koja osim toga upravljaju i jednim dijelom robotiziranim alatima i strojevima.

Glavni dijelovi papirnog stroja su:

• natok • sitova grupa • grupa preša • sušna grupa • stroj za navijanje • stroj za previjanje

Natok

Spremnici za masu su ležeći ili uspravni bazeni od 10 do 300 m³ zapremnine, opremljeni propelerima za kontinuirano miješanje mase. Zapremnina mora biti prilagođena kapacitetu stroja za izradu papira, i to tako da u njemu ima mase za najmanje 2 sata kontinuiranog rada stroja. Osim vlakana u spremnik se doziraju punila, keljiva , bojila i drugi dodaci, potrebni za proces proizvodnje papira.

U spremniku je masa relativno velike gustoće i sadrži 4 do 5% suhe tvari, a za nalijevanje na stroj treba je razrijediti na 0,1 do 1,3 % suhe tvari. Iz spremnika se papirna masa crpi preko naprava za čišćenje do natočne posude. Papirna masa obično sadrži različita onečišćenja koja su u nju ušla tokom procesa,sa sirovinama,punilima , tehnološkom vodom. Čiščenje se obavlja kod razređenja od cca. 1% u višestupanjskim čistačima. Iz mase treba ukloniti i veliku količinu zračnih mjehura, koji se stvaraju zbog stalnog mješanja mase. Zrak u papirnoj masi stvara jaku pjenu, koja stvara probleme na papirnom stroju i uzrok je nastanku rupa u papiru. Odstranjivanje zraka se vrši posebnim čistačima i doziranjem površinski aktivnih kemikalija (parafinska ulja, alkoholi ).

36

Očišćena papirna masa nato preko regulacijskog sistema teće u natočnu posudu, a iz nje se kontinuirano vodi na papirni stroj. Koncentracija natočne mase je različita, a ovisi o zahtjevanoj gramaturi papira. Sitova grupa Sitova grupa je onaj dio papirnoga stroja, gdje se oblikuje papirni trak iz razrjeđene suspenzije papirne mase i otječe voda do tolike mjere, da ima traka na kraju sita 18-20% suhoće. Strojevi za izradu papira razlikuju se po građi i ugrađenom situ. Uglavno se koriste tri vrste sita: dugo beskonačno sito, okomito sito i okruglo sito. Čini se da većina strojeva koristi dugo besknačno sito. Dugo sito ili beskonačno sito, čija je dužina od 10 do 40 metara, a širina 0.5 do 12 metara se upotrebljavaju za izradu gotovo svih vrsta papira obzirom na gramaturu i debljinu lista u standardnim papirnim strojevima. Beskonačna sita mogu biti postavljena horizontalno ili okomito u odnosu na stroj. Okruglo sito, cilindričnog je oblika sa promjerom od 80 do 120 centimetara. Ostali dijelovi stroja su isti kao u stroju sa beskonačnim sitom. Upotrebljavaju se rjeđe i to uglavnom za proizvodnju kartona.

Sita se izrađuju iz metala, zapravo žice od fosfatne bronce ili nehrđajućeg čelika i od plastičnih niti Za kvalitetu papira bitna je finoća pletenja sita. Finoća sita označava se sitovim brojem. Sitov broj je veličina, koja označava broj uzdužnih niti (žica) na jednom dužnom centimetru. Brojevi sita kreću se od 18 do 40. Brojevi od 21 do 25 upotrebljavaju se za izradu papira od 30 do 200 g/m2. Tkanje sita slično je tkanju platna. Uzdužne i poprečne niti naizmjenično se isprepliću. Za izradu finijih papira upotrebljavaju se sita, gdje je pletenje izvedeno tako, da uzdužne žice idu u paru u odnosu na poprečne, a za vrlo tanke i fine papire do 6 g/m2, upotrebljavaju se sita, gdje idu paralelno tri žice u uzdužnom smjeru (cigaretni papir, svileni papir...).

Na situ se formira površina papira, isprepliću se vlakanca međusobno, prilikom odvodnjavanja. Cijelu sitovu grupu uzdužnog sita dijelimo na prsni valjak, registar valjke, usisne komore i sitov odsisni valjak.

Prsni valjak vodi sito papirnog stroja pod natočnom komorom. Tu se vrši kontrolirano odvodnjavanje vode iz papirne suspenzije. Papirni se trak formira na registar valjcima. Pred usisnim komorama ima papirni trak suhoću 3-4%. Na njima sliedi daljnje odvajanje vode da bi papir nakon sitovog odsisnog valjka izašao sa suhoćom 20-22% ,te se usmjerio u skupinu mokrih preša na daljnje odvajanje vode stiskanjem.

37

Cilindar Egouteur (eguter)

Eguter je cilindar sa sitom koji primarno služi za ravnanje površine papira, a nalazi se na kraju beskonačnog sita. Cilindar za ravnanje može biri opremljen sa ravnim sitom ili sa rebrastim sitom. Pomoću rebrastih sita proizvode se papiri sa rebriba odnosno sa rebrastom stukturom koja može biti vrlo različita a zavisi o vrsti papira koji se izrađuje.

Zadatak egutera je:

a) Izravnati neravnine na površini papirne trake prije izlaza na sustav preša.

b) Razarati pjenu koja dolazi od natoka i istisnuti zraćne mjehuriće koji se još nalaze u masi.

c) Zgusnuti papirnu traku i sa time poboljšati odvodnjavanje.

d) Po potrebi posebnih naruđbi utisnuti vodeni žig

Za proizvodnju papira sa vodenim žigom potrebno je iznad sita instalirati specijalni valjak na kome su elementi vodenog žiga. Valjak se stavlja iznad mokrog djela beskonačnog sita. Na valjku su izrađena udubljenj i ispupčenja koja predstavljaju željeni vodeni znak ili logotip. Vodeni žig se na listu papira postiže tako da se na vlažnu papirnu traku kotinuirano utiskuje forma sa valjka. Forma se za vrijeme rada stroja neprestano utiskuje u površinu mokrog lista, gdje se razmaknu s vlakanca i na tom mjestu papir postane malo prozirniji, transparentniji, dok se na drugim mjestima formira malo neproziran sloj vodenog žiga.

U proizvodnji papira voda je najvažnije pomoćno sredstvo. Na mokrom dijelu papirnog stroja odlazi 98% cjelokupne vode iz papirne mase, koja dolazi na sito. Dio vode, koja odlazi na registarskim valjcima, usisnim komorama i odsisnom valjku, se naziva bijela voda 1. Sadrži znatne količine vlakna, punila i drugih pomoćnih sredstava. Koristi se za razrjeđivanje papirne mase na određenu gustoću, za regulaciju koncentracije, a višak se spaja sa bijelom vodom 2, Tako spojene vode odlaze na čišćenje filtracijom ili flotacijo, gdje se izdvoje vlakna i punila. Pročišćena voda se koristi za čišćenje sita i raspuštanje vlaknastih sirovina, a vlakna i punila se vraćaju u papirnu masu. Višak vode odlazi na naknadno kemijsko- mehaničko i biološko čišćenje, te se pročišćena vraća u proizvodnju ili se ispušta u rijeke. Za proizvesti 100 tona papira kroz 24 sata treba iz papirne mase ukloniti oko 12400 m3 vode. U mnogo slučajeva možemo govoriti i o kružnom toku vode, koji smanjuje potrošnju svježe vode u proizvodnji.

38

Preše - mokra grupa

To je dio stroja za izradu papira u kojem se odvaja voda iz nabubrenih vlakanaca. Komprimiranjem odnosno mokrim prešanjem započinje stvaranje lista papira.

Grupa preša sastoji se od beskonaćnih filcenih traka napetih preko valjaka promjera do 100 centimetara. Valjci se zagrijavaju vodenom parom. Filc je specijalno tkano platno. Na njemu se papirna tarka provodi kroz prešu koja iz nje istiskuje vodu. Zadatak grupe preša je, da se iz vlažne papirne trake ukloni što je moguće više vode, jer u sušnoj grupi treba za uklanjanje vode utrošiti puno energije. Obično su u stroj ugrađene dvije do tri preše s beskonačnim filcom. Proces odvodnjavanja vlažnog lista uglavnom se temelji na prenosu vode na filčeve iz kojih se voda odstranjuje pomoću usisnih cijevi. Nakon napuštanja grupe preša, a prije ulaska u sušnu grupu, papirna traka već sadrži 36% do 42% suhe tvari. Daljnje sušenje obavlja se u sušnoj grupi isparavanjem preostale vode.

Sušna grupa

Sušenjem uklonimo kapilarnu i hidratizacijsku vodu, koja je vezana na vlakna. Sušenje papirne trake provodi se u sušnoj grupi stroja za izradu papira. Proces sušenja provodi se metodom isparavanja vode, na način da se vlažna papirna traka provodi preko zagrijanih visokopoliranih valjaka. Proces se zove kontaktno sušenje. Sušni valjci su promjera oko 1500 milimetara. Broj sušnih valjaka kreće se od 40 do 100, zavisno o brzini i veličini stroja. Valjci mogu biti smješteni u dva ili tri reda, a zagrijavaju se pregrijanom parom. Za sušenje tankih papira potrebna je temperatura od 60 do 100°C, a za deblje 125°C. Zagrijavanje valjaka vrši se vodenom parom. Na sušenje papirne trake u sušnoj grupi utječe:

1. Temperatura pare kojom se griju valjci

2. Brzina rada papirnoga stroja

3. Temperatura i vlažnost zraka

4. Debljina lista, stupanj mljevenja, gustoća papira i još neki drugi faktori

U toj fazi izrade papira dolazi do znatnog skupljanja papirne trake u svim dimenzijama. Kod sušenja papira ispari večina vode, koja se nalazi između vlakanaca i u kapilarama vlakana. Pri tome dolazi do jakog stiskanja vlakana, time i do stiskanja papira, pri čemu dolazi do ponovnog nastanka vodikovih veza među vlaknima. Rezultat toga je povećanje čvrstoće papira. No istodobno s povećanjem suhe tvari u papiru papir gubi na elastičnosti, a u krajnjem ekstremnom slučaju može doći i do krtosti papira ili se papir počne trgati. Postotak suhe tvari u papiru nebi smio biti veći od maksimalno 94%. Sa druge strane vlažna traka papira uzrokuje nabiranje papira i na rubovima se stvaraju nepoželjni valovi.

39

Kontroliranim vođenjem sušenja očuvaju se fizkalno kemijska svojstva papira, debljina, glatkost, površinska upojnost, dimenzionalna stabilnost pa i keljenje papira. Presušeni papir postaje krhak i izgubi većinu svojih mehaničkih svojstava. Prebrzo sušen, keljen papir izgubi dio svoga stupnja keljivosti.

Zbog prezračivanja sušne grupe i za iskorištenje toplote, koju sadrži isparena voda, namještene su preko sušne grupe otvorene ili potpuno zatvorene sušne nape sa rekuperacijskim napravama. Te naprave imaju ulogu, da sa njima maksimalno iskoristimo dovedenu toplinsku energiju, spriječimo kondenzaciju u samom ventilacijskom sistemu i u samom proizvodnom pogonu.

Slika 10. Shema stroja za izradu papira

Slika 11. Stroj za izradu papira

40

Na kraju sušne skupine se nalaze jedan ili dva valjka za hlađenje papira, koji papiru snizuju temperaturu od 80-85°C na 25-30°C, da bi se papiru vratila njegova elastičnost, da bi se smanjio elektrostatički naboj, da bi se izjednačila temperatura papirnog traka, koji je obično na rubovima topliji, nego u sredini.

Da bi papir dosegao podjednaku strojnu glatkost, vodi se papirni trak pred navijanjem kroz suhe valjke za glađenje ( 2-8 valjaka smještenih jedan nad drugim ). Često se u sušnu skupinu, uglavnom za izradu tiskovnih papira, ugrađuju vlažni valjci za glađenje ( obično dva čelična valjka ). Vlažnim glađenjem izboljša se površina papira, još u relativno vlažnom stanju. Navijanje Zadnja faza u procesu izrade papira je naprava za navijanje papira. Tu se papir navija u velike tambure, koji odlaze na daljnju obradu. Sastoji se iz valjka, naprave za namještanje praznog tambura (role), vilica za spuštanje tambura. Previjanje Papir izrađen na papirnom stroju ima širinu stroja i navijen je u veliki tambur (rolu). Kao takav je za daljnju upotrebu još neupotrebljiv. Zato ga je potrebno previti na napravi za previjanje i razrezati na dimenzije potrebne za daljnje rezanje papira u format ili dimenzije,koje zahtjeva kupac, glede na širinu svojih tiskarskih strojeva . Tu se papir pomoću kružnih noževa reže u role strogo određenih dimenzija, prema odgovarajućim narudžbama. Zavijanje To je zadnja faza proizvodnje. Svaka rola se zavija u zaštitnu ambalažu, izvaže i opremi etiketom, na kojoj su svi podaci: proizvođač, naručitelj, vrsta papira, gramatura, širina role, težina, smjer odvijanja. Role se odvoze u skladište i postavljaju vertikalno na os. Odatle se otpremaju kupcu ili na daljnje rezanje u format. Za rezanje rola u formatni papir, koriste se strojevi, sastavljeni od poprečnog rezača i naprave za odvijanje, na kojoj je smješten određeni broj rola. Broj rola, a s time i broj araka papira, koje se istovremeno razrežu, ovisan je od opterećenja noževa. Moderni strojevi za rezanje papira u format su opremljeni i napravama za prebiranje. Izdvajaju se arci oštećenog i nečistog papira sa greškama, koje smetaju tiskara. Na stroju se vrši i brojenje araka. Ako papir nije strojno prebran i izbrojen, mora se to obaviti ručno. Nakon toga se papir stavlja na palete i zavija ambalažnim papirom ili plastičnom folijom. Slijedi označavanje etiketom i otprema u skladište.

41

POVRŠINSKA OBRADA PAPIRA

Površinska obrada papira provodi se s ciljem da se poboljšaju površinska svojstva lista papira. Postupci za obradu površine zovu se: satiniranje i premazivanje papira.

Satiniranje papira

Pod pojmom satiniranje podrazumijeva se postupak kod kojeg se papirna traka provlaći kroz sistem valjaka pod pritiskom, a koji se vrte različitim brzinama. Svrha je da se izravna površina i dobije odgovarajuća glatkoća i sjaj. Razlikujemo više vrsta satiniranja:

- mat satiniranje, pisaći papiri

- lagano satiniranje, novinski papiri

- normalno satiniranje, bolji novinski papiri

- oštro satiniranje, papiri za duboki tisak

- satiniranje na visoki sjaj, pergamin papiri

Rezultat satiniranja ovisan je o sastavu osnovne sirovine, količini i vrsti punila, te prisutnoj vlagi u papiru. Rezultat satiniranja ovisi i o snazi pritiska između valjaka i njihovoj razlici u brzini okretanja. Stroj na kome se izvodi satiniranje zove se kalander. Kalander može biti uklopljen u stroj za izradu papira ili funkcionirati kao poseban stroj. Sastoji iz niza valjaka koji su postavljeni jedan iznad drugog. Broj valjaka je različit i zavisi o konstrukciji stroja i potrebama u izradi papira. Valjci su različitih promjera i napravljeni su od visoko poliranog čelika i od tvrdo sljepljenog tvrdog papira (prešpan papir). Zbog trenja koje se javlja pri prolazu papirne trake između valjaka javlja se povišena temperatura pa je to razlog zbog kojeg se čelični valjci moraju hladiti vodom.

42

Slika 12. Shema vođenja papira kroz kalander

1. Odmotavanje koluta papira koji dolazi iz stroja za izradu

2. Valjci od tvrdog ljeva

3. Valjci od papira

4. Valjci za promjenu strane papira

5. Namatanje papira

43

Premazivanje papira

Premazni papiri su grupa papira,čija je površina oplemenjena premazom s jedne ili obje strane. Premaz se sastoji od pigmenata, sredstava za vezanje.i drugih kemikalija, koje su potrebne za dobra svojstva premaza. Na površinu papira premaz se može nanositi izvan stroja za izradu papira, ili u toku procesa proizvodnje papira. Uređaji za premaz obično su ugrađeni u sušnu partiju stroja.

Premazni papiri mogu imati niski nanos premazne mase ( 3-14 g/m² ) i koriste se za manje zahtjevne tiskanice ( reklamne brošure ) ili visoki nanos premazne mase ( 20 ->40 g/m² na jednoj strani papira ) kod visokokvalitetnih papira za tiskanje ilustriranih knjiga, kalendara, brošura.

Premazni papiri su: papiri za umjetnički tisak, kromopapiri i kartoni, strojno premazani papiri, samokopirajući papiri, šareni papiri, sjajni i mat papiri.

DEFINICIJA PAPIRA

Papir je kontinuirano tkivo, sastavljeno od isprepletenih vlakanaca biljnog porijekla. Pod pojmom papir podrazumijevamo listove do 160 g/m2 , koji se daju dobro savijati.

Papire djelimo prema:

1. Načinu izrade:

- ručno izrađeni papir

- strojno izrađeni papir

- nepremazani : strojno glatki i satinirani

- premazani :- pigmentirani ( sa nanosom premaza < 5 g/m² )

- premazani (sa nanosom > 5 g/m²)

2. Sastavu vlakanaca:

- bezdrvni papiri (iz celuloze i do 5% drvenjače)

- srednje fini papiri ( iz mješavine celuloze i drvenjače)

- papiri od krpa, pamuka, lana (polutvorevina)

44

- reciklirani papiri (stari papir i dodaci)

3. Površinskoj obradi papira:

- strojno glatki papiri

- satinirani papiri

- papir s premazima

4. Namjeni:

- tiskovni papiri

- pisaći papiri

- omotni papiri

5. Upojnosti:

- upojni

- neupojni

6. Keljenju:

- 1/4 keljeni

- 1/2 keljeni

- 3/4 keljeni

- 4/4 punokeljeni neupojni

45

7. Gramaturi:

- papiri: 6 do 150 g/m2

- polukartoni: 150 do 250 g/m2

- kartoni: 250 do 500 g/m2

- ljepenke: 500 do 5000 g/m2

Po europskoj klasifikaciji papire dijelimo u četiri skupine:

- pisaći i tiskovni papiri ( časopisi, revije, katalozi, knjige, reklame, kopirni papir, obrasci, papiri za digitalni tisak )

- kartoni

- tissue papiri ( za izradu toaletnog papira, papirnatih ručnika, salveta, maramica )

- specijalni papiri ( elektro papiri, papiri za laminiranje, pokućstvo, filter papiri, etiketni, paus papiri, vrijednosni papiri.....)

SVOJSTVA I ISPITIVANJE PAPIRA Svojstva grafičkih materijala i njhova kvaliteta od odlučujuće su važnosti za pravilan rad strojeva i kvalitetu izrade grafičkog proizvoda u cjelini. Tiskarski strojevi kao i ostali strojevi u tehnološkom procesu sve su brži, a njihov radni sat je sve skuplji. To je jedan od glavnih razloga da se mora stalno voditi računa o ispravnosti osnovnih grafičkih materijala, tiskovnbih podlaga i boja, koje je odredio dizajner prilikom projektiranja proizvoda. Može se reći da je danas papir još uvijek jedan od najvažnijih materijala, na koji se tiska različitim tehnikama tiska, s toga se njemu mora posvetiti naročita pažnja, osobito pri manipuliranju i ulaznoj kontroli. No to ne znači da se i druge tiskovne podloge ne podvrgavaju kontroli pogodnosti za tisak. Kvaliteta grafičkih proizvoda ovisi o ulaznoj kontroli materijala, faznoj kontroli za vrijeme izrade proizvoda i izlaznoj kontroli. Osnovna ispitivanja kvalitete i pogodnosti za tisak se rade u tiskarama, a ako je veći problem ,onda se ispitivanja rade u zato ovlaštenim ustanovama u strogim standardima propisanim uvjetima za svako ispitivanje. Ovdje će se navesti samo neki osnovni principi i jednostavna ispitivanja,koja se mogu provoditi gotovo u svakoj tiskari.

46

Za ispitivanja se koriste dvije metode: 1. Subjektivno ispitivanje materijala

Provodi se na način da čovjek koristi svoja osjetila a rezultati se daju opisno, dobro loše, neupotrebljivo ili slično. Za slučaj papir to bi značilo staje pakovanja papira u roli ili paketa araka a navode se razna oštečenja. U tisku iz rola papir ponekad poca tada se evidentira broj pucanja ili je na rubovima rola valovit pa se konstatira ta činjenica i traži uzrok. 2. Objektivna ispirivanja materijala U objektivna ispitivanja spadaju ispitivanja koja se provode aparatima u kontroliranim uvjetima, a rezultate izražavamo numerički. ISPITIVANJE PAPIRA 1. Debljina papira Kontrolira se ujednačenost debljine lista papira ili kartona. Debljna papira je normalna udaljenost između donje i gornje strane papira, izražena u mm. Mjeri se preciznim mikrometrom. Mjere se pojedinačni uzorci papira ili snop od pet listova, ako je debljina lista ispod 0.04 mm. Mjerenje se izvodi na najmanje pet različitih mjesta na listu, a rezultat dajemo kao srednju vrijednost u mm.

2. Gramatura

Definicija gramature papira glasi: gramatura papira, kartona i ljepenke je masa papira 1 m2 izražena u g/m2.

Određivanje gramature papira vrši se vrši vaganjem epruvete na "kvadratnoj" vagi ili analitičkoj vagi. Iz arka papira izrežu se uzorci velićine 10 x 10 centimetara ili veći i važu. Uzorci se režu sa odstupanjem unutar 1%. Da bi se dobio što točniji rezultat, prema određenom standardu važe se 20 uzoraka i izračunava aritmetička sredina. U slučaju kad se papir važe analitičkom vagom, zbog preciznosti podataka, prije vaganja, epruvete treba kondicionirati ( 50% relativne vlage i 23°C ).

47

Slika 13. Priručna „kvadratna“ vaga

Za granične gramature papira, kartona i ljepenke uzimaju se u obzir sljedeće vrijednost:i: - papiri 6 do 150 g/m2, a koji se daju lako savijati - polukartoni 150 do250 g/m2 - kartoni 250 do 500g/m2 - višeslojne ljepenke 500 do 5000g/m2

48

3. Uzdužni i poprečni smjer lista papira

Uzdužni smjer papira je smjer kojim teće papirna traka na stroju za izradu papira. Poprećni smjer je smjer okomit na smjer kretanja papirne trake na stroju za izradu papira. Za izradu grafičkog proizvoda važno je znati smjer toka papira na arku. Na omotima boljh vrsta papira obično je označen tok papira.

Vlakanca se već na natoku na sito uglavnom orjetiraju prema kretanju sita usprkos tome što se sito kontinuirano trese lijevo desno. Orjentiranost vlakanaca daje određena svojstva papiru zavisno o njihovom smjeru, odnosno orjentaciji u listu papira, a ta svojstva posebno utjeću na:

- mehanička svojstva i to na otpornost prema kidanju, istezanju papira, otpotnosti prema savijanju, te promjenama dimenzije u slučaju promjene temperature i vlage u skladišnom prostoru ili u prostoriji tiskare.

Općenito, otpornosti prema kidanju i savijanju u uzdužnom smjeru je veća, dok u poprečnom smjeru orjentirana vlakanca, uzrokuju veće istezanje i promjenu dimenzija usljed djelovanja vlage i temperature.

O smjeru papira (tok vlakanaca) ovise mehanička svojstva papira. Tok papira utječe na kvalitetu tiska i konačnu izradu grafičkog proizvoda, odnosno doradu. Na primjer, tok vlakanaca kod izrade knjižnog bloka mora biti paralelan sa hrbtom knjige. U protivnom, listovi knjige neće padati jedan preko drugog nego će “stršati” kad se knjiga otvori ili ako je tok vlakanaca okomit na hrbat knjige mekog uveza korice će se savinuti,odnosno odizat će se od vanjskog ruba knjižnog bloka.

O smjeru ovisi:

- otpornost prema kidanju

- istezanje papira

- otpornost prema savijanju

- promjena dimenzija usljed djelovanja vlage i temperature

49

Smjer vlakanaca na arku papira

50

Priručne metode određivanje smjera (toka) papira

a) Vlaženje uzoraka

- Mali četvrtasti ili okrugli uzorak papira jednostrano se navlaži. Papir će se saviti oko osi koja se poklapa s uzdužnim smjerom papira.

- Četvrtasti uzorak se uroni u vodu 1 cm i to stranice okomite jedna na drugu. Nakon vlaženja razaznaje se valovit i ravan rub uzorka. Ravan rub je paralelan s uzdužnim smjerom papira.

b) Pokus sa dvije trake

- Izrežu se dvije trake papira dužine 15 do 20 cm i širine 2 do 3 cm, u smjeru okomitom jedna nasuprot druge. Donji krajevi obje trake sastave se između prstiju, a gornji se puste da se trake "provjese". Traka koja se jače provjesi izrezana je u poprečnom smjeru toka papira.

51

Slika 14. ispitivanje toka papira patanjem

c) Paranje papira

List papira formata oko A4 rasparamo ispod 2/3 formata po dužoj i kraćoj stranici. Uzdužni smjer papira pruža manji otpor i paranje je relativno ravnije. d) Povlačenje tvrdim predmetom po rubu papira Povlačimo li noktom ili glatkim tvrdim predmetom po rubu papira zamjetit ćemo da se u poprečnom smjeru papir lagano nabora, dok u uzdužnom smjeu ostaje ravan.

4. Dvostranost

Na listu papira, kod nekih vrsta papira, razlikuju se dvije strane po površinskim karakteristikama. Ta pojava zove se dvostranost. Dvostranost se očituje u razlici sitove strane i strane filca na stroju za izradu papira. Razlika može biti izražena u bjelini, glatkoći i upojnosti.

52

Dvostranost se određuje:

a) prostim okom i pomoću lupe (povećala). Sitova strana je hrapava i reljefna.

b) sušenjem okrugle epruvete papira na 100 °C. Epruveta se savija prema sitovoj strani.

5. Svojstva površine

Pod pojmom svojstva površine podrazumijevamo: otpornost površine na čupanje, glatkoću površine papira i stupanj prašenja papira.

a) Čupanje papira je pojava kad se s površine papira oslobađaju pojedinačni djelići vlakanaca i punila u procesu tiska. Do pojave čupanja može doći zbog lošije izrade papira na papirnom stroju, lošeg mljevenja (prekratka vlakanca) i slabog vezanja punila ili premaza.

Čupanje se ispituje:

- proba na trenje

- proba s voskovima (Dennison test)

- proba pomoću IGT aparata

53

b) Glatkoća

Određivanje glatkosti prema Bekku se određuje vremenom u sekundama, koje je potrebno, da određena količina zraka iz okolice, zbog razlike u tlaku, prođe između površine papira i polirane površine staklene ploče u obliku prstena.. Ispituje se po 10 uzoraka sa svake strane papira.

c) Prašenje papira

Prašenje papira je pojava odcjepljenja sinih dijelova sa površine papira u vremenu njegove prerade. To su uglavnom mala vlakna ili punila, koja nisu dovoljno vezana na list papira ili su pak vezani samo djelovanjem statičnog elektriciteta. Prašenje papira je veliki problem u procesu tiskanja. Analiza se izvodi na IGT aparatu

6. Upojnost i stupanj keljelja

U nekeljenom stanju papir je više ili manje upojan. Da bi papir postao stupnjevano neupojan, mora se keljti. S rastućim stupnjem keljenja, opada stupanj upojnosti. Tiskovni papiri su obično 1/2 do 3/4 keljeni, dok recimo u offset tehnici za višebojni tisak koriste se i punokeljeni papiri. Keljenost se ispituje na više načina:

a) Priručnom metodom može se upojnost odrediti tako da se papir površinski malo navlaži i zatim se promatra prodiranje vode u strukturu papira.

b) Prodiranjem tinte kroz papir:

- ako tinta povučene crte prođe na drugu stranu papira, papir je nekeljen ili slabo keljen 1/4.

- ako na drugu stranu papira prodru samo djelići crte, papir je polukeljen 1/2.

- ako na ispitivanom papiru povučemo dvije crte okomito jednu na drugu i ako se na drugoj strani papira vidi samo točka u kojoj se crte sjeku, onda je papir 3/4 keljen.

- kod punokeljenih papira tinta na presjecištu crta ne smije se vidjeti

c) Apsorpcijom vode po Cobb-u

To je količina vode u gramima, koju apsorbira 1 m² papira u određenom vremenu. Mjeri se za svaku stranu lista papira posebno.

54

Slika15. Pero za testiranje upojnosti papira

7. Pepeo

Pepeo je količina anorganskih tvari, koje ostanu u papiru nakon potpunog sagorijevanja papira na temperaturi od 550-925°C( ovisno o vrsti papira i punilima, koje papir sadrži ). Izražava se u %.

Sadržaj punila u papiru može se odrediti za strojno glatke papire. Za premazne papire to je gotovo nemoguće precizno odrediti budući u premazu ima sastojaka koji su isti kao punila. Pod pepelom u papiru podrazumjeva se sve ono što je ušlo u papirnu masu pri izradi papira, a nije moglo izgoriti u postupku spaljivanja.

8. Vlaga u papiru

Sve vlaknaste sirovine biljnog porijekla neprestano izmjenjuju vodu sa zrakom koji ih okružuje. Kod porasta temperature papir otpušta vodu i skuplja se, a kod pada temperature prima vodu i rasteže se. S porastom vlage u papiru, papiru raste težina.

Razlikujemo: relativnu vlažnost papira i apsolutnu vlažnost papira

55

Relativna vlažnost zraka je omjer između količine vodene pare koje se stvarno nalazi u 1m3 zraka i one maksimalne količine koju bi isti volumen zraka pri istoj temperaturi mogao primiti. Relativna vlažnost papira izražava se u postocima, predstavlja vlažnost, koju ima papir unutar role ili palete. Mjeri se tzv. vlagomjerima, koji su obično u obliku sablje, Služe za mjerenje vlage u hrpi papira, papira na paleti ili papira na izlagačem stolu stroja za tisak. Sabljasti vlagomjer konstruiran je iz dva međusobno spojena dijela. Sabljasti dio je zapravo plosnata cijev, koja je perforirana s obje strane, a u unutrašnjosti je higroskopna tvar, koja je povezana sa drškom sablje, odnosno sa kazaljkom. Na držku “sablje “ nalazi se skala i kazaljka koja pokazuje relativnu vlagu u hrpi ili na paleti papira. Kod papira za tiskanje ona je obično između 45-60%.

Apsolutna vlažnost papira predstavlja sadržaj vode u papiru, koja se određuje gubitkom mase pri sušenju epruvete papira na 105°C. Izražava se u % .

Obzirom da papir jako reagira na promjene temperature i vlažnosti zraka, nephodno je potrebno skladištiti ga u klimatiziranim prostorima. U protivnom svaka promjena relativne vlažnoisti, kišni dani, suhi dani i godišnja doba uopće, bitno utjeću na kvalitetu tiska i izradu grafičkog proizvoda.

Za proces tiska važna je relativna vlažnost papira i možemo je odrediti sljedećim metodama:

1. Mjerenje aparatom s higroskopnom tvari

Ova metoda mjerenja vlage je vrlo jednostavna. Mjeriti se može vlaga u prostoriji i vlaga u hrpi papira. Kao higroskopna tvar služi kosa, konjska griva ili djelići životinjske kože. Te higroskopne tvari primanjem vlage se rastežu a odpuštanjem vlage se skupljanju. Navedene promjene se kontinuirano zbivaju sve dok se ne uspostavi ravnoteža vlage između prostora ili papira i higroskopne tvari. Koriste se obično dva tipa vlagomjera.

- Vlagomjer sa kosom koji u konstrukciji ima kazaljku, baždarenu skalu i termometar, koristi se za mjerenje vlage u prostorijama. Snop kose je spojen s kazaljkom koja preko poluge pokazuje relativnu vlagu na skali što znači da se direktno sa skale može očitati vlažnost ztaka, a sa pridruženog termometra temperatura prostora. Ovi vlagomjeri nisu skupi, praktični su za korištenje, a mogu se objesiti na zid u skladištu papira ili uz stroj za tisak. Mjerno područje ovog vlagomjera je između 10% i 95% vlažnosti zraka uz tolerantnu pogrešku do 2%. Prije očitavanja vlage, vlagomjer mora biti u prostoru najmanje 20 minuta.

- Sabljasti vlagomjer, građen je u obliku sablje. Služi za mjerenje vlage u hrpi papira, papira na paleti ili papira na izlagačem stolu stroja za tisak. Sabljasti vlagomjer konstruiran je iz dva međusobno spojena dijela. Sabljasti dio je zapravo plosnata cijev koja je perforirana s obje strane, a u unutrašnjosti je napeta kosa ili tanka koža odnosno higroskopna tvar, koja je povezana sa drškom sablje odnosno sa

56

kazaljkom. Na držku “sablje “ nalazi se skala i kazaljka koja pokazuje relativnu vlagu u hrpi ili na paleti papira.

- Mjerenje psihometrom (vlažni i suhi termometar)

- Električne metode mjerenja (mjerenje vodljivosti)

9. pH vrijednost

Jedan od bitnih zahtjeva za kvalitetan tisak je odnos papira i boje. Uz ostale faktore na sušenje boje poslije otiska djeluje i pH papira, ova konstatacija se posebno odnosi na offset tisak. Kemijski sastav nepremazanih papira isti je na površini i u unutrašnjosti lista, a kod premaznih papira sastav premaza se bitno razlikuje od sastava papirne mase.

Skala pH vrijednosti ima stupnjeve 1-14, pri čemu je vrijednost neutralnog pH 7. Tvari koje imaju pH vrijednost ispod <7 su kisele dok one tvari koje imaju pH veće od 7> su alkalne odnosno lužnate. Papiri koji sadrže neutralna punile, keljiva i ostale dodatke imaju obično pH 8, što te papira ćini postojanim na starenje, ne mjenjaju boju.

Za određivanje pH vrijednosti papira koriste se uglavnom dvije metode:

a) određivanje pH vrijednosti vodenog ekstrakta papira

b) određivanje pH vrijednosti površine papira

Određivanje pH se izvodi pH metrima sa različitim elektrodama.

Kao indikatori koriste se:

1. Papirni indikatori

2. Tekući indikatori

3. Indikatori paste

4. Elektrokemijske metode

10. Ispitivanje mehaničkih svojstava papira

Za normalan rad strojeva za izradu grafičkog proizvoda kao i za sam proizvod vrlo je važna mehanička čvrstoća papira. Ova konstatacija osobito vrijedi za tisak iz role papira na novinskim i revijalnim rotacionim strojevima. Mehanička svojstva polukartona i kartona vrlo su važna za izradu složivih kutija i korica knjiga za meki i

57

tvrdi uvez. Na mehanička svojstva papira osobito utječu: dužina vlakanaca i njihovo porijeklo, orjentiranost vlakanaca, vlažnost papira i eventualna mehanička oštećenja lista. Uzorci za ispitivanje moraju biti kondicionirani na normalne uvjete za tisak, 50 do 60% relativne vlage i temperature 23° do 24° C. Minimalno treba uzeti 10 uzoraka i to sa različitih mjesta na arku papira ili role papira u dužini do 25 do 30 centimetara. Za ispitivanje mahaničkih svojstava papira uzimaju se uzorci u oba smjera papira.

Ispituje se:

a) otpornost prema kidanju . Mjeri se na dinamometru. Na aparatu se očita sila kidanja, koja je potrebna da se raskine epruveta širine 15 mm. Pomoću tog podatka je moguće izračunati dužinu kidanja izraženu u metrima, otpornost prema kidanju, koja se izražava u kN/m i indeks kidanja izražen u Nm/g.

b) otpornost prema cijepanju. Predstavlja vrijednost sile u mN, koja je potrebna za nastavak cijepanja već zarezanog lista. Mjeri se na aparatu tipa ELMENDORF.

c) otpornost prema savijanju - aparat savija i broji broj pregiba dok papir ili karton ne pukne

11. Ispitivanje optičkih svojstava papira

Ispituje se:

a) bjelina papira

b) boja papira

c) opacitet i transparencija

d) sjajnost površine papira

Bjelina papira se mjeri spektrofotometrom. U papirništvu se najčešće koristi ISO bjelina. Ona predstavlja faktor plave difuzne refleksije papira. Izražava se u % ISO. Koristi se i pojam CIE beline, gdje se mjerenje vrši u cielom spektru boja. I to mjerenje se vrši na spektrofotometru, samo je baždarenje aparata izvedeno sa drugačijim standardima, nego ISO bjelina. Boja papira se izražava koordinatama L a b. Često te koordinate nazivamo i nijansom papira. Mjeri se spektrofotometrom. Opacitet papira je odnos faktora refleksije svjetlosti jednog lista papira sa crnom podlogom prema faktoru refleksije svjetlosti nepropusnog sloja papira. Drugim rječima, predstavlja postotak nepropusnosti papira. Izražava se u %. Mjeri se spektrofotometrom. Transparentnost papira je obratan pojam od opaciteta. Predstavlja dio propusnosti papira. Izražava se u %. Mjeri se spektrofotometrom.

58

Sjajnost papira se mjeri posebnim aparatima, koji mjere sjaj papira pri 75° ( 15° od ravnine – površine papira ) ili pod nekim drugim kutem. Izražava se %. Vrlo slično kao što se proizvode različite vrste papira proizvode se i kartoni odnosno ljepenke. Jasno da su formulacije i omjeri osnovnih sirovina različiti po kvaliteti i omjeru.

TISKOVNI I PISAĆI PAPIRI Pod pojmom tiskovni papiri podrazumjevamo sve bezdrvne papire i papire proizvedene na bazi drvenjače i starog papira a koji su pogodni za tisak i koji služe kao nositelji tiskanih informacija (tiskani mediji). Pored ravnomjernog primanja i sušanja boje, vrlo je važna dimenzionalna stabilnost papira, zatim odgovarajuči opacitet i glatkoča jer se na ove papire isključivo tiska obostrano, i to gotovo uvijek u četiri boje. Vrlo važna značajka ovih papira je čvrstoča i odgovarajuča krutost, što omogučava brz bez problema (bez pucanja) prolaz kroz distributivne mehanizme strojeva. Koko bi se povečala kvaliteta tiska mnogi papiri dobivaju odgovarajući premaz. U tiskovne papire spadaju i papiri male gramature a to znaći ispod 40 g/m2. Ti papiri su proizvedeni na bazi drvenjače, satinirani su i koriste se za tisak tel. imenika i sličnih grafičkih proizvida. Dijele se u dvije skupine: - papiri sa drvenjačom i dodatcima (stari papir)

- bezdrvni papiri – na bazi celuloze kao vlaknastog materijala

Papiri sa drvenjačom: - novinski papiri ( 42,5 g/m², 45 g/m², 48,8 g/m² - novine, telefonski imenici... )

- SC ( najčešće 52, 56, 60 g/m² - za duboki i ofsetni tisak )

- premazani ( LWC, ULWC, MWC, HWC, MFC ) LWC – nanos premaza 5 -12 g/m² na jednu stranu ULWC – nisko gramaturni premazani papiri MWC – nanos premaza 12 – 25 g/m² na jednu stranu HWC – papiri gramature 100 -135 g/m² sa višeslojnim premazom

MFC – strojno glatki premazni papiri, nanos 2 -10 g/m² na jednu stranu, koriste se za heatset ofsetni tisak

59

Bezdrvni papiri : - nepremazani fini papiri ( standardni ofsetni, nisko gramaturni papir )

- premazani fini papiri : standardni ( revije, katalozi, reklame )

: pigmentirani (knjige, brošure) : umjetnički ( kalendari, knjige ) - specijalni papiri : kopirni : za digitalni tisak . beskonačni obrasci

Neke karakteristične vrste papira, kartona i ljepenki Akvarelni papir Za slikarsku tehniku akvarel kao podloga porteban je karton koji nije upojan a otporan je na habanje, odnosno brisanje i trljanje. Površina ovog materijala može biti mat ili sjajne strukture. Osim sjaja površina može biti: hrapava, ekstra hrapava, fino zrnata, grubo zrnata, ili kao grubo platno. Akvarelni papir izrađuje se u strojevima sa okruglim sitom, vlaknaste je strukture i sličan je ručno proizvedenim papirima. Bezdrvni papiri Papire i kartone koji su proizvedeni isključivo iz celuloze, lintersa ili ostataka bezdrvnog papira zovemo bezdrvni papiri. Ove papire karakterizira postojanost na starenje i postojanost na sjetlo. Eventualni dodatak drvenjače je dopušten do maksimalno 5% učešća u masi. Rebrasti papiri – papiri sa strukturom Struktura na površini nekih papira potjeće iz utiskivanja određene forme sa valjka egutera. Ako je to rebrasta struktura onda je ona određena brojem linija po centimetru dužnom. Fini rebrasti papiri obično imaju 8 do 9 rebra po centimetru. Ako pak papir ima sam 6 ljnija po centimetru onda taj papir svrstavamo u grupu grubo rebrastih papira.

60

Biblijski papiri To su glatki punokeljeni papiri male gramature 25 do 36 g/m2. Kao punilo upotrebljava se titan dioksid sa učešćem od 5%. Ovaj papir je bijeljen, dobrog je opaciteta (neproziran), vrlo čvrst i male je debljine. Upotrebljava se za tisak sljedećih grafičkih proizvoda: biblije (po čemu je dobio i naziv), riječnika odnosno obimnijih djela iz prvr i druge kvalitetne skupine. Zbog male debljine lista znatno smanjuje debljinu knjige. AP – papiri AP je kratica za one vrste papira koje se u potpunosti ili pretežno proizvode od starog papira kao vlaknaste komponente. U ovu vrstu papira ubrajamo više vrsta papira, kartona i ljepenke koje služe za izradu uglavnom transportne ambalaže, valovite ljepenke i nekih sanitanih papira. Osim ovih papira iz starog papira proizvode se neki pisaći papiri i tiskovni noivinski papiri gdje je učešće starog papira i preko 90%. Cigaretni papiri To su lagani papiri formulirani bez ljepila a pomoču punila regulira se brzina gorenja. Sdržaj punila je obićno 30%. Izrađeni su od lanenihi pamučnih krpa, kudelje ili u novije vrijeme od specijalnih vrsta celuloze. Gramatura cigaretnih papira kreće se od 18 do 24 g/m2. Etiketni papiri To su jednostrano premazni papiri koji su pogodi za tisak kalasičnim i u novije vrijeme digitalnim tehnikama tiska. Osim premaza za tisak imaju i premaz ljepilom koje može biti naneseno i poslje tiska na stranu otiska. Papiri moraju biti sposobni primiti razne vrste lakova, metalne boje, folio tisak a moraju se dati i lagano štancati. Natron papiri Ovaj papir upotrebljva se za pakiranje. Proizvodi se iz sulfstne celuloze i drvenjače. Bitna karakteristika natron papira je velika čvrstiča i podatnost. Iz ovog papira izrađuju se papirne vrečice. Krep-natrpn papir ima veliku sposobnost istezanja. Pod pojmom natronska svila podrazumjevamo tanke rebraste natrone koji su jednostrano glatki a gramatura im je ispod 30 g/m2. koriste se za pakiranje osjetljivih predmeta kao što su bojli pribori za jelo (srebreni), razna luksuzna metelna roba i staklo. Novinski papir Novinski papiri su strojno glatki papiri koji se isporučuju u rolama. Gramatura im se kreće od 40 do 56 g/m2. Kao vlaknasta sirovina koristi se stari papir, drvenjača i celuloza u različitim omjerima zavisno o vrsti papira i zahtjevu grafičkog proizvoda. Uglavnom može se reći da se strojno glatki papiri za tisak dnevnih novina danas proizvode iz 80 do 90% učešća starog papira. Obzirom na kratak „život“ novina koji je i njihova karakteristika novinski papiri su vrlo malih zahtjeva moglo bi se reči i

61

slabe kvalitete obziron na sastav i površinsku obradu. Ova činjenica govori o tome da se za reprodukciju ilustarcija u novinama koriste niske rezolucije. No čvrstoča novinskih papira je vrlo velika jer ovaj papir mora izdržarti vrlo velika naprezanja pri prolazu kroz novinske rotacije velikih brzina tiska. Premazni papiri To su vrlo kvalitetni papiri obostrano (papir za umjetnički tisak) ili jednostrano premazani. Površina može biti mat ili sjajna. Premazi mogu biti različiti kao na primjer kod samokopirnih papira i slično. Gramature ovih papira mogu biti različite od lakših papira pa sve do težih odnosno polukartona i kartona 250 i 300g/m2. Papiri za predlist To su bijeli ili tonirani papiri koji mogu biti i rebrasti ili pregani. Ovi papiri se koriste za prekrivanje prednje i zadnje korice sa unutrašnje strane koko bi se prekrili rubovi kaširane presvlake i ljepenke, a ujedno služe za povezivanje korica tvrdog uveza sa knjižnim blokom. Kromo-karton Kromo-karton je višeslojni karton čiji je površinski sloj proizveden od celulozeli bezdrvnog starog papira i ima premaz. Kromo-karton se koristi za izradu skupne i prodajne složive kartonske ambalaže (kutija), zatim za izradu korica za meki uvez knjiga, brošura, kataloga, razglednica i mnogih drugih grafičkih proizvoda. Ljepenke Ljepenke se razlikuju od papira i kartona po većoj gramaturi, većoj debljini i većim fizikalnim svojstvima. Jedan od postupaka proizvodnje ljepenki je prešanje mokrih traka papira. Slojevi ljpenke nemoraju biti iste kvalitete papira. Gorni sloj ljepenke je obično napravljen od kvalitetnog papira. Ime ljepenka dobiva po slojevima ili materijalu iz kojeg je napravljena: knjigoveška siva ljepenka, kožna ljepenka, dvoslojna ljepenka, troslojna ljepenka... Ove ljepenke se još nazivaju „pune ljepenke ili masivne ljepenke“ što ih po nazivu razlikuje od valovite ljepenke. Valovita ljepenka Proizvodi se iz više slojeva međusobno sljepljenih papira i valova. Valovi ljepenke mogu biti razlićitih visina i dužina. Isto tako valovi u sastavu jedne ljpenke mogu se kombinirati sa ciljem da se dobije povoljna ljepenka za određenu namjenu. Danas se proizvodee: dvoslojne, troslojne, peteroslojne i sedmeroslojne ljepenke. Za projektiranje i izradu složivih kutija prodajne ambalaže kao materijal koriste se i troslojne ljepenke sa mikro valom. Ove ljepenke imaju dovoljnu tvrdoču da se na njih odnosno gornji sloj može direkrno tiskati.

62

STANDARDNI FORMATI PAPIRA – A, B i C Papiri koje koristimo za tisak i izradu grafičkih proizvoda a po projektu grafičkih dizajnera, određeni su međunarodnim standardom ISO216. Temelj standarda je odnos širine i visine stranica arka papira a koji je uvijek 1:√2. Odnosno kao stranica bilo kojeg kvadrata prema dijagonali tog istog kvadrata. Obzirom da je 1:√2 = √2:2 to jest da se uvjek manja stranica minor (m) odnosi prema većoj stranici major (M) kao veća prema dvostruko manjoj stranici ili m:M = M:2m. U praksi to znaći ako raspolovimo jeda ili sastavim dva arka standardnog formata dobi ćemo opet format istih proporcija. Standardni formati obuhvačaju takozvani glavni red A i dopunske redove B, C i D. Svaki od redova papira podjeljen je na razrede od 0 do 12, a svaki razred dobije se tako da se veča stranica predhodnog formara svije na pola. Stoga se površine dviju susjednih razreda arka papira odnose kao 2 : 1. Za odabir i označavanje bilo kojeg formata dovoljno je navest red i razred željenog arka papira A4, B1, C3,...) Nije potrebno pamtiti sve redove papira. U mnogim priručnicima, rokovnicima... možemo naći teblice redova papira. No, ako znamo samo jedan razre u određenom redu lako možemo doći do bilo kojeih dimenzija u tom redu papira. Naprimjer, većina ljudi zna red i razred papira A4 210 x 297 za red A3 manj stranicu (širinu) pomnožimo sa 2 i dobijemo dimenzije formata A3 290 x 420, ist stvar je ako trebamo niži format veću stranicu A4 podjelimo sa 2 i dobijemo format A5 148 x 210.

63

Tablice redova papira A B C A0 841 x 1189 B0 1000 x 1414 C0 917 x 1297 A1 594 x 841 B1 707 x 1000 C1 648 x 917 A2 420 x 594 B2 500 x 707 C2 458 x 648 A3 290 x 420 B3 353 x 500 C3 324 x 458 A4 210 x 297 B4 250 x 353 C4 229 x 324 A5 148 x 210 B5 176 x 250 C5 162 x 229 A6 105 x 125 B6 125 x 176 C6 114 x 162 A7 74 x 105 B7 88 x 125 C7 81 x 114 A8 52 x 74 B8 62 x 88 C8 57 x 81 A9 37 x 52 B9 44 x 62 C9 40 x 57 A10 26 x 37 B10 31 x 44 C10 28 x 40 A11 18 x 26 B11 22 x 31 C11 20 x 28 A12 10 x 18 B12 15 x 22 C12 24 x 20

64

Literatura: 1. H. Kipphan, Handbook of Print Medija, Berlin…, Springer, 2001. 2. B. Iglič, Kratka tenologija pridobivanja vlaknin in proizvodnje papirja, Ljubljana 1988. 3. A. Golubović, Tehnologija izrade i svojstva papira, GF Zagreb,1984. 4. A. Golubović, I. Mališić, Svojstva i ispitivanje papira, VGŠ Zagreb, 1983. 5. F. Mesaroš, Grafička enciklopedija, Tehnička knjiga, 1971. - Savjeti i tehnička recenzija: Ksenija Bauer dipl.ing.

65