Papier

Voordat de mensheid het schrift ontwikkeld had, beschilderden mensen de wanden van grotten. Later schreven ze op andere materialen, waarvan alleen duurzaam (in de zin van zeer lang meegaand) materiaal overgebleven is: kleitabletten, gedroogde boombast, botten, schelpen en op het schild van een schildpad. Voor korte notities werden vaak potscherven gebruikt. De Romeinen schreven met een kraspen of stilus op wastafeltjes om notities te maken. Dit waren houten bordjes met bijenwas bedekt. Als ze de notitie niet meer nodig hadden werd de waslaag gladgestreken en was weer klaar voor hergebruik.

Stuk van een manuscript op papyrus

In de Egyptische oudheid gebruikte men papyrus: men sloeg de stengels van riet dat langs de Nijl groeide plat, waardoor er rafels (vezels) ontstonden waar men vervolgens matjes van vlocht; na het drogen werd dit gladgeschuurd en kon men hier op schrijven. In het droge woestijnzand van Egypte zijn nog veel beschreven papyrusrollen (boekrollen van papyrus) bewaard gebleven, in tegenstelling tot in het vochtigere Europa waar vrijwel alle papyrusrollen vergaan zijn in de loop der tijden.

Later, toen de aanvoer van het steeds duurdere papyrus uit Egypte niet meer voldoende was voor de behoefte aan schrijfmateriaal, schreven de mensen in Europa op het stevigere perkament. Dat werd gemaakt van dierenhuiden. Op dat perkament werd geschreven met een rietpen of bijgesneden ganzenveer. Heel veel perkament is nu nog te zien in musea omdat het, mits goed behandeld, erg lang meegaat. Boeken gemaakt van perkament zijn vaak eeuwen oud en daarom erg kostbaar.

De wesp was de eerste papierfabrikant. De wesp bouwt haar nest van een soort karton. Vezels van planten mengt ze met haar speeksel tot een brij. De brij droogt en wordt hard. Aangenomen wordt dat Cai Lun, een Chinees, in 105 n.Chr. dit werk van wespen heeft afgekeken en zo het papier heeft uitgevonden. Hij klopte vezels van bamboeriet, de bast van de papiermoerbei en zijdeafval tot brij. Die brij verdunde hij met water en liet het drogen: hij had papier gemaakt. Inmiddels hebben grafvondsten aangetoond dat men in China vóór onze jaartelling al een soort van papier gebruikte. Uit recente archeologische vondsten in het noordwesten van China is gebleken dat het papier vrijwel zeker al bestond in de Han-dynastie (206 v.Chr.)

Eeuwenlang bewaarden de Chinezen hun geheim. Toen namen de Arabieren Chinese papiermakers gevangen, tijdens een oorlog tussen het zich uitbreidende Arabische Rijk en het Chinese Keizerrijk omstreeks het jaar 740 n.Chr. Zo leerden de Arabieren het maken van papier. Dit materiaal verdrong al snel het minder stevige papyrus en het steviger, maar veel duurdere perkament. Later gebruikten ze fijnere materialen dan alleen ruwe plantenvezels, zoals katoenen en linnen lompen. In de middeleeuwen raakte dit prachtige papier ook in Europa bekend. Kooplieden namen het in hun schepen mee naar Spanje en Italië. Deze kooplui gingen aanvankelijk steeds terug naar Arabië om opnieuw voorraden papier te kopen. Later vonden ze het goedkoper om zelf papier te maken en deze kunst verspreidde zich snel over de rest van Europa. Vermoedelijk hebben ook kruisvaarders de kunst van het papiermaken afgekeken bij papiermolens rond Damascus.

Lompen

Illustratie van een papiermaker bezig met papierscheppen uit een ton met papierbrij - uit Jost Ammans Ständebuch, 1568

De eerste vermelding van een papiermolen in de Zuidelijke Nederlanden was in 1405 in Hoei. In de noordelijke Nederlanden werd de eerste papiermolen in de buurt van Dordrecht gebouwd na de val van Antwerpen in 1585. Op de Veluwe waar veel snelstromende beken en sprengen voor de watermolens waren voor de papierfabricage kwam deze industrie op in de 17e eeuw. Er ontstond een nieuw beroep, dat van de voddenman. Hij kocht in de dorpen en steden lompen op, om ze door te verkopen aan de papiermolens. Bij de toename van de productie en het belang van de drukpersen ontstond een zodanige schaarste aan lompen, dat die door verschillende staten als strategische grondstof werden beschouwd en daarom niet mochten worden uitgevoerd.

In de papiermolen werden de lompen gesorteerd. Heel vroeger gebruikten men alleen witte stoffen. Dan maakte men de lompen nat en liet ze rotten. Daarna werden ze in smalle stroken gesneden en in een kuip met water gedaan. Urenlang stampten grote houthamers, aangedreven door waterkracht, de lompen tot kleine vezeltjes die zich vermengden met het water. Dan was de papierpap klaar.

In 1680 vond men een machine uit die het maken van papierpap versnelde. Omdat het een Hollandse uitvinding was werd de machine een "Hollander" genoemd. In essentie was het een houten trommel bezet met messen op de trommel en messen op de wand waar de trommel doorheen draait. Door de ronddraaiende beweging worden de vezels verkort en/of gefibrilleerd ("een soort opruwen van de vezelwand") afhankelijk van de stand van de messen tot elkaar. Hoe fijner de brij hoe gladder het resulterende papier.

Een vel papier werd geschept. De papiermaker (de schepper) dompelde zijn schepvorm, een houten raamwerk met een bodem van fijn gaas bestaande uit textiel of koperdraad, onder in de kuip met brij. Als hij hem eruit haalde, moest hij hem eerst heel goed schudden zodat de brij over de vorm verdeeld werd. Daarna gaf hij de schepvorm aan de man (de koetser) die het laagje papier "afkoetste" op een laag vilt. Door ieder vel op een laag vilt af te koetsen ontstond er een stapel die daarna zwaar geperst werd. De rest van het water stroomde weg. Tot slot werden de vellen aan droogstokken opgehangen om te drogen.

Na het drogen was het papier nog niet geschikt om bedrukt of beschreven te worden. Het moest eerst belijmd worden. Daartoe werden de vellen in een lijmbad gedompeld en opnieuw gedroogd. Daarna werden de vellen opnieuw geperst en op maat gesneden. Hierna was het papier gereed voor gebruik.

De lijm was beenderlijm die in koperen ketels werd gekookt, daarna door een doek gezeefd, vervolgens verdund met water en een oplossing van aluin. Soms werd er een beetje zwavelzuur aan toegevoegd.

Vanaf ongeveer 1800 kwam de colofonium- of hars-aluinlijm in zwang. Deze werd direct aan het pulpmengsel toegevoegd.

In het openluchtmuseum van Arnhem bevindt zich een papiermolen waar dit geschepte papier nog wordt vervaardigd. Ook gebeurt het nog op de Westzaanse papiermolen De Schoolmeester.

gezaagd naaldhout voor de papierindustrie

In de eerste helft van de 19e eeuw ontstond er een schaarste aan lompen. Daarom zocht men naar nieuwe grondstoffen en er werd geëxperimenteerd met espartogras en met stro. Omstreeks 1840 werd door Friedrich Keller ontdekt dat men houtcellulose als papiergrondstof kon aanwenden. Verzuring was een kenmerkend verschijnsel van dit soort papier. Diverse procedés werden vervolgens ontwikkeld om de vezels van elkaar los te maken (chemische ontsluiting) en de lignine te verwijderen (houtvrij papier). Achtereenvolgens kende men het sulfietprocedé, het sodaprocedé, en het Kraft- of sulfaatprocedé.

Sinds de 19e eeuw wordt veel papier van hout gemaakt, maar het grootste gedeelte van het papier (ongeveer 70%) wordt tegenwoordig van hergebruikt en ingezameld afvalpapier gemaakt. Hout dat in Europa wordt gebruikt voor de productie van papier en karton is zowel afkomstig van naaldhout als van loofhout. Het overgrote deel komt uit productiebossen en plantages in Scandinavië, Zuidwest-Europa en Noord-Amerika. Die bossen worden min of meer duurzaam beheerd. De papierindustrie gebruikt vooral dunningshout - kleine bomen en snoeihout als takken en kleine stammen - en zagerijresten. De dikkere delen van de stammen en de grotere bomen worden gebruikt voor de bouw-, meubel- en verpakkingsindustrie.

De bomen kunnen op verschillende manieren worden fijngemalen tot een houtpap en daarna in een grote installatie gekookt. Dan ontstaat er, na toevoeging van enkele chemicaliën om de lignine tussen de celwanden op te lossen, een brij die voornamelijk uit cellulose bestaat. De brij kan worden gebleekt, totdat er witte pulp (celstof) overblijft. Deze celstof kan direct worden gebruikt indien de papiermachine geïntegreerd is met de celstoffabriek. Anders worden er balen van geperst die later in de papierfabriek weer worden opgelost om papierbrij te maken voor verdere verwerking.

Er zijn maar weinig papieren die alleen uit vezels bestaan. Aan papier worden papierhulpstoffen toegevoegd, bijvoorbeeld tot 25% vulstoffen om onder andere de beschrijfbaarheid te verbeteren. De meest gebruikte vulstoffen zijn krijt (calciumcarbonaat) en chinaklei (kaolien). Om de vulstof aan de vezels te doen hechten dient een toegevoegd retentiemiddel. Om papieren minder doorzichtig te maken kan titaandioxide worden toegevoegd aan het papier. Dikwijls wordt nog een opwitter aan het papier toegevoegd zodat het witter wordt. Ten slotte krijgt het papier nog een oppervlaktebehandeling, doorgaans met een zetmeeloplossing of een coating voornamelijk bestaande uit pigmenten en bindmiddel.

Om papier een kleur te geven worden pigmenten toegevoegd. De meest gebruikte pigmenten zitten in de vulstoffen zoals zinkwit en titaandioxide. Pigmenten worden ook gebruikt om de papiervezels een kleur te geven. De pigmenten worden tijdens het papierproductieproces aan de vezelmassa toegevoegd. Organische pigmenten binden eenvoudiger aan de vezels dan anorganische pigmenten. Een bekend voorbeeld zijn de azopigmenten die worden in het papierproductieproces gebruikt om het papier van een uniforme kleur te voorzien. Ze kunnen zich of aan de vezels of aan de oppervlakte van het papier binden.

Een afvalbak voor papier dat hierna gerecycled wordt

Bij kringlooppapier wordt gebruikt papier (oud papier) met water vermengd en van zijn vervuilingen en inkt ontdaan en tot nieuw papier of karton verwerkt. De productie van kringlooppapier heeft een lagere milieubelasting dan de productie van 'nieuw' papier. De milieubelasting van kringlooppapier wordt bepaald met behulp van het ABCD-systeem.

• A: Slechte en beschadigde goederen in de papierfabriek worden opnieuw gebruikt. Meestal als grondstof in de betreffende papierfabriek.
• B: Snij- en ander afval van drukkers en papierverwerkers wordt opnieuw gebruikt.
• C: Kantoorpapieren, zoals brochures, boeken en computerlistings, worden opnieuw gebruikt.
• D: Ongesorteerde consumentenpapieren, zoals kranten, telefoongidsen en tijdschriften, worden opnieuw gebruikt.

Met een nummer wordt op een product het percentage aangegeven dat standaard bij de productie uit iedere categorie wordt gebruikt. Zo wordt een product met daarop '75B/25C' voor 75% van categorie B-papier gemaakt, en voor een kwart van categorie C-papier.

In Europa wordt meer dan de helft van al het papier opnieuw gebruikt. Het is daarmee het meest gerecyclede materiaal. Het percentage herbruikte papier ligt in Nederland zelfs nog boven het Europees gemiddelde. In Nederland werd in 2005 tegen de 2,5 miljoen ton papier en karton ingeleverd, dat is ongeveer 75% van het totale verbruik van papier en karton in Nederland.

De papiermolens zijn vervangen door papiermachines die meer dan 100 meter lang kunnen zijn. Die maken het papier niet meer vel voor vel, maar in een continuproces wordt een eindeloze papierbaan tot grote rollen opgerold. De machines produceren variërend van enkele tot wel 2000 meter papier per minuut. Dit gebeurt door de, met veel water verdunde, vezels in een continuproces over een eindeloze band van een geweven kunststof zeefdoek te gieten. Aan het einde van de zeefpartij kan geen water meer worden verwijderd met de aldaar gebruikte methode van onderdruk en gaat de nog natte gevormde papierbaan naar de perspartij. In de perspartij wordt het papier uitgeperst tot ongeveer 50% water en 50% vezels. Om het laatste vocht er uit te halen wordt het papier daarna over grote met stoom verhitte cilinders geleid (dit is het langste deel van de papiermachine). Op het eind van de papiermachine kunnen walsenkoppels ervoor zorgen dat de gewenste gladheid wordt bereikt, waarna het eindresultaat op een grote (jumbo)rol opgerold wordt. Vaak wordt dan de rol, die tonnen kan wegen, in een nabewerking in kortere en smallere rollen gesneden en als zodanig afgeleverd aan de eindverbruiker, meestal een drukkerij of kartonnage fabriek, die dan het papier op gewenst formaat snijdt en verder verwerkt. Een andere nabewerking is het strijken van een coating op het papier, waardoor bijvoorbeeld een glanzende oppervlakte wordt verkregen, zoals bij magazine-papier.

• Een vel papier van gangbaar formaat kan normaal gesproken niet vaker dan 7 keer worden dubbelgevouwen, omdat het dubbelgevouwen papier dan zo dik en tegelijk zo klein wordt, dat dubbelvouwen niet meer lukt. Toch zijn de MythBusters erin geslaagd om een vel papier 11 keer dubbel te vouwen. Dit vel was zo groot als een voetbalveld. Ze gebruikten hiervoor een hangar van de NASA.[1]
• Op een pak papier staat het gewicht vermeld. Standaard printerpapier is 80-grams, dat wil zeggen dat een vel van 1 m² 80 gram weegt. Een vel van A0-formaat is precies één m² en elk volgend nummer is de helft van zijn voorganger. Het gewicht van een A4 is dus dit getal gedeeld door 16. Een 80-grams A4'tje weegt dus 5 gram.
• Machinaal vervaardigd papier heeft een looprichting. Afhankelijk daarvan is het in de ene richting makkelijker te rollen en te vouwen dan in de andere en zal het bij bevochtiging en opdrogen met verschillende percentages rekken en krimpen.

• Papierformaat
• Papierindustrie

• (en) Hoe papier wordt gemaakt
• (en) Hoe wordt katoenpapier gemaakt in India?

Mediabestanden die bij dit onderwerp horen, zijn te vinden op de pagina Paper op Wikimedia Commons.

Wikibooks heeft meer over dit onderwerp: Papier.