Хартия

Хартията е тънък, плосък материал във формата на лист, използван за писане, рисуване, печатане, пакетиране, почистване и др. Произвежда се чрез пресоването на влажни растителни влакна, съдържащи целулоза. Когато влакната изсъхват те остават слепени обиковено без допълнително свързващо средство, основно благодарение на водородните връзки и донякъде на това, че те са преплетени. За добиването на целулозата най-често използваният материал е дървесна маса от подходящи дървесни видове – с мека дървесина като например смърч, ела, бор, но могат да се използват и други растителни влакна – от памук, лен, коноп и ориз. За производството на хартия се използват видовете дървесина от култивирани гори, които са по-точно отпадъчен дървен материал и трудно могат да бъдат употребени за друга цел. Така тази непотребна част от дървения материал се явява суровина за хартиената промишленост. Втората, важна суровина за производството на хартия е рециклиран или вторичен влакнест материал, който е получен от отпадъчна хартия и използван картон.

Хартията и процесът на производство от целулоза е открит в Китай в началото на 2-ри век по време, но династията Хан от възрастния евнух Цаи Лун, макар че по-ранни археологически фрагменти от хартия са откривани от около 2 в.пр.н.е.

История

Стара хартиена книга

Преди изобретението на хартията хората използват най-различни материали – кожи, папирус, бамбук.

Най-старите познати археологически фрагменти, които представляват непосредствен предшественик на съвременните хартия са от 2-ри в.пр.н.е. от Китай. Производството на хартия се смята за едно от четирите велики изобретения на Китай. През 105 г. възрастен евнух на име Цай Лун, който служи в двора на династията Хан, изобретява хартията като използва износена рибарска мрежа, кора от черница, влакна от лико и парцали. Тези суровини са евтини и се намират в изобилие. Той ги смесва с вода, прави каша, която после суши и пресова. Според легендата, той наблюдава как птиците правят гнезда и взима идеята оттам. Лун представя изобретението си в двора и то много се харесва. Производството се пази в дълбока тайна дълго време.

Евтините материали позволяват производството на голямо количество хартия. Широката ѝ употреба започва през III век, a през VI век китайците изобретяват тоалетната хартия. По време на династия Тан (618 – 907 г.) хартията се използва за създаване на торбички. По време на династия Сун (960 – 1279 г.) китайците започват да правят хартиени печатни пари. За производството на хартия са използвали лико от липа, дървесна кора, влакна от тропически растения, слама.

Технологията на производство на хартия напуска Китай и преминавайки първоначално през арабския свят достига до Индия. Първи сведения за това са от Самарканд, по-късно в Багдад и Дамаск. Производството на хартия достига до пределите на средновековна Европа през 11 век. Тук са изградени и първите фабрики за хартия, задвижвани с вода. Подобряването на качеството на хартията за кратко време по-късно допринася за успеха на Йоханес Гутенберг в създаването на модерното книгопечатане. Първата машина за производство на непрекъсната хартия е изобретена и патентована от Никола Луи Робер през 1798 г. През 19-ти век, промишлено производство значително намалява разноските като позволява по-висококачествено и евтино производство на хартия. Така обменът на информация написан на хартия допринася за значими културни промени. През 1844 г. независимо един от друг канадския изобретател Чарлз Фенърти и немския Ф.Г. Келер откриват възможност за производство на хартия от дървесни влакна.

Свойства на хартията

Код, показващ, че хартията може да бъде рециклирана

Общи свойства

• Хигроскопичност (реакция на влажността на въздуха)
  • Адсорбция (поемане на влагата)
  • Десорбция (отдаване на влагата)
• Нехомогенност (нееднакво разпределение на съставните части в хартията)
  • Микрониво: ориентиране на влакната, количество пълнители
  • Макронива: формиране
• Анизотропност (зависимост от посоката на съставните части)
  • По посока на изтегляне: голяма здравина
  • Напречно на посоката на изтегляне: висока способност за разтягане
• Двустранност
  • Горна страна: гладка, плътна, с по-голямо съдържание на фини материали
  • Долна страна: груба, порьозна, с по-голямо съдържание на груби материали

Хартията не се разтваря във вода, но при омокряне, поема много влага и губи здравината си поради своята хигроскопичност. При изсъхване хартията губи формата си, променя се неравномерно в размерите си и на местата на омокряне се изкривява.

Хартията може да бъде с различна дебелина (маса на един квадратен метър). Материал с маса от 40 до 250 g/m2 се смята за хартия, а над тези стойности за картон.

Около 20% от добивите на дървен материал в света служат за производство на хартия, което е свързано с високо потребление на вода и химикали. Ето защо се обръща все повече внимание на възможностите за вторичната ѝ обработка. В наши дни рециклираната хартия е най-важната суровина за повечето опаковъчни и вестникарски видове, защото спомага за опазване на горите и природата като цяло.

Физични свойства

• Порестост: Порестостта показва колко въздух може да пропусне една хартия при определено налягане през определена повърхнина.
• Гладкост/Грапавост: има различни методи за измерване.
• Устойчивост на климатични условия
• Абсорбция на масло
• Електропроводимост
• Топлопроводимост
• Съдържание на пепел

Стареене на хартията

Страници на книга, унищожени от люспеница, която се храни с хартията.

Голяма част от произведените в миналото книги не са съхранени или са запазени в много лошо състояние. Причината е че различни външни влияния са разрушили структурата на хартията. За да се запазят книгите са разработени различни технологии, които да намалят разрушаващото въздействие на времето върху тях. Днес хартията, която трябва да е устойчива на стареене трябва да изпълнява следните критерии:

• Хартията трябва да бъде направена от 100 % избелена целулоза.
• Трябва да има pH стойности от pH 7,5 до pH 9,9
• Трябва да има съдържание на Калциев карбонат минимум 3 % като допълнителна защита.
• Трябва да има висока устойчивост към оксидиране
• Устойчивостта на скъсване надлъжно и напречно трябва да бъде 350 mN минимум при хартии с маса от 70 g/m².

В Съветския Съюз и в Русия например съществуват няколко типа разделяне на хартията, предназначена за печатни произведения. По дълговечност, най-голям живот имат хартия № 1 – с най-голямо съдържание на целулоза от 0,8 до 1, на нея са печатани например енциклопедии, събрани съчинения и други, хартия № 2 – по-малко дълговечна със съдържание на целулоза 0,5 – 0,6, на която са печатани основно учебници, и хартия № 3 – най-малко дълговечна със съдържание на 0,35 и по-малко. В зависимост от гладкостта на хартията, тя може да бъде матова (леко гладка), глазирана (малко по-гладка) и тебеширена (най-гладка).

Съгласно стандарта от Германия DIN 6738 от 1999.1., хартията се дели на четири класи на дълговечност.

• LDK 6-40 за минимум 50 години.
• LDK 6-70 за минимум 100 години
• LDK 12-80 за няколкостотин години
• LDK 24-85 с най-високи изисквания.

Унищожаване от насекоми

Едно от насекомите, които унищожават хартията е люспеницата, която като цяло няма вредно влияние ката насекомо, живеещо в дома. В някои отношения може да бъде считано за унищожаващо вредни вещества в дома.

Производство

Структурата на хартията под микроскоп

Независимо от вида на използваните за производството на хартията влакна, тя може да бъде произвеждана както ръчно така и машинно. За машинното производство през годините е създадена развита хартиена промишленост, произвеждаща хартия, картон и мукава. Хартията се състои основно от целулоза, влакната на която е от няколко милиметра до няколко сантиметра. Първоначално целулозата се почиства като се освобождава от хемицелулоза, смоли и други части на растителен произход. Получената целулоза се разрежда с много вода и се отделят влакната едно от друго. Получената рядка каша е готов материал и при нейното разпределяне върху едно фино сито, съдържанието на вода е 99%, а при ръчна обработка е 97%. Голяма част от водата се окапва. Ситото трябва да се придвижва така, че влакната да лягат едно върху друго и едно до друго и образуват основата на хартиения лист. Когато хартията изсъхне, повърхността й се затваря с помощта на нишесте, модифицирана целулоза или поливинилов алкохол. Този процес се нарича импрегнация. Това импрегниране става и вътре в материала чрез добавки.

Когато върху ситото се постави една форма или нишка, на това място се отлагат по-малко влакна и в готовата хартия могат да се видят водни знаци като минимум при преглед срещу светлина.

Суровини

Необходимите за производство изходни суровини могат да се разделят на четири групи:

• Влакнест материал (влакна) като дървесна маса, целулоза, стара хартия, други влакна.
• Импрегниращи вещества като лепила от животински произход (туткали), смоли, па