Írta: dr. Vermes Miklós.
A kémia és vívmányai, II. rész, Kir. Magy. Természettudományi Társulat, Budapest, 1940.
B) A papírgyártás
A papírgyártás lényegében abból áll, hogy a cellulózét szétaprózzák rostjaira, ezekbôl vízzel pépet készítenek, szitákkal egy réteget emelnek ki belôle és ebbôl lesz megszáradás után a papírlap. Tehát csak fizikai eljárásról van szó, arról, hogy a rostok eredeti összefüggését megszüntetjük és új alakba rendezzük át azokat. Kémiai eljárás csak a cellulózerostok szennyezéseinek eltávolítása alkalmával szükséges. A papír elôállításához Iegtöbbször hozzátartozik az enyvezés, mert nélküle a papiros nedvszívó marad és alkalmatlan az írásra.
Õrlõmalmok a cellulóze felaprítására
Papír gyártásához cellulózéra van szükségünk. Három kiindulási anyagot ismertetünk, a rongyokat, a fából készített cellulózét és az ún. faköszörületet. A papírgyártás legértékesebb kiindulási anyaga a hulladékrongy.
Minden növényi eredetû, lenbôl, kenderbôl, gyapotból álló hulladék alkalmas papírgyártásra. A feldolgozás osztályozással, pormentesítéssel, szétdarabolással kezdôdik. Azután lúgos fôzéssel tisztítják meg az anyagot. Zárt, gömb alakú vaskazánban 5–20%-os mésztejben több órán át vízgôzzel hevítve, nyomás alatt, 100–140 oC hômérsékleten. tartják a rongytömeget. Ez a kezelés minden szennyezést eltávolít, a zsiradékok elszappanosodnak, az appretúra által a szövetanyagba került keményítô feloldódik és az anyag laza, rostos tömeggé esik szét. Természetesen a cellulóze ilyenkor cellulózehidráttá alakul. Néha mésztej helyett 1–5%-os nátrium-hidroxid- vagy szódaoldatot használnak. A Iúgos fôzés után rögtön meleg vízzel erôsen kimossák az anyagot és minél hamarabb feldolgozzák papírrá.
A Iegtöbb papiros a második nyersanyagból, fából nyert cellulózéból készül. Héjuktól megfosztott fenyôtörzsekbôl indulnak ki és ezeket elôször szétforgácsolják. Most következik a kémiai eljárás, amelynek az a célja, hogy a fában a cellulóze mellett jelen lévô egyéb anyagokat, a lignint és a kísérô poliszacharidokat eltávolítsák. Három fontos eljárás alakult ki ebbôl a célból.
1. A szulfit-cellulóze-eljárás lényegében véve abból áII, hogy a faforgácsokat kén-dioxid tartalmú kalcium-biszulfit-oldattal [kalcium-hidrogén-szulfit-oldattal] fôzik. Az oldat kb. 4% kalcium-biszulfitot és 2% szabad kén-dioxidot tartalmaz és úgy készül, hogy kén égetése vagy pirit pörkölése által nyert kén-dioxidot vezetnek mésztejbe. Ehelyett eljárhatnak úgy is, hogy tornyokban vizet csurgatnak le mészkövön, dolomiton, alulról pedig bevezetik a kén-dioxid gázt. A kén-dioxid tartalmú víz (a kénessav oldata) a mész követ, a dolomitot feloldja és mire lecsurog a torony aljába, elegendô mennyiségû kalcium-biszulfitot, illetôleg magnézium-biszulfitot tartalmaz. A fôzés nagy vaskazánokban megy végbe, ezekbe öntik be a faforgácsot és a tízszeres mennyiségû szulfitos oldatot. A kazán lezárása után forró vízgôzt vezetnek be, mindaddig, amíg a hômérséklet el nem éri a 100 oC-t. Azután 10–50 óráig ezen a hômérsékIeten tartják. A melegítésre szolgáló gôzt vagy csöveken vezetik át a kazánon, vagy egyenesen belefúvatják a keverékbe. A forró, savanyú szulfitos oldat a faforgácsokban lévô lignint ligninszulfosavvá oldja fel, de oldatba megy közönséges módon az ecetsav, hangyasav, metil-alkohol, p-cimol is, a pentozánok pedig pentózékre bomolva oldódnak fel. Mire a fôzés véget ér, a forgácsokban csak tiszta cellulóze marad vissza, minden egyéb eltávozik az oldattal.
2. A nátroncellulóze-eljárás alkalmazása esetében nátronlúgos fôzéssel távoIítják el a cellulóze kísérô anyagait. 6–10%-os nátrium-hidroxidoldatot használnak, a fôzés 3–10 óráig tart 150–180 oC hômérséklet és 6–12 atmoszféra nyomás mellett. Tízszer annyi oldatot kell venni itt is, mint amennyi a faforgács mennyisége. A fôzés után a lúgot lecsurgatják, a cellulózét megmossák és megszárítják. A fôzés alkalmával a lúg elbontja a lignint, valószínûleg kisebb molekulájú, vízben oldható anyagokra bontja szét hidrolízis által. A savas természetû szennyezések, mint nátriumsók távoznak. Ez az eljárás nemcsak fánál, hanem szalmánál és füves anyagoknál is használható. Hátrányos, hogy a Iúg hatására a cellulóze elég nagy hányada elbomlik és kárbavész.
3. Az ún. szulfát-eljárás az elôbbinek javított formája. A fôzéshez használt oldat a nátrium-hidroxidon kívül körülbelül 2%, nátrium-szulfidot, 3–4% szódát és 2%, nátrium-szulfátot is tartalmaz. Az elnevezés annyiban helytelen, mert az oldat legfontosabb alkatrésze nem a nátrium-szulfát, hanem a nátrium-szulfid, amely a cellulóze kísérôanyagait könnyebben oldja fel, mint a nátrium-hidroxid. A fôzéshez használt oldatot a gyárban állítják eIõ a megmaradt lúgból. Az eljárás kellemetlen tulajdonsága, hogy rossz szagú, merkaptánhoz hasonló összetételû gázok keletkeznek, amelyek nehezen távolíthatók el és a gyártást megnehezítik. Egyébként ez sokkal jobb módszer, mint az egyszerû nátroncellulóze-eljárás.
A harmadik kiindulási anyag a faköszörület. Ez nem tiszta cellulóze, hanem közönséges, lignintartalmú fa. A fatörzseket forgó köszörûkövekhez szorítják és ilyen módon kásává ôrlik. Természetesen ez csak fizikai úton történô felaprózás, de nem tisztítás. Csak rossz minôségû papírok készülhetnek részben ebbôl az ôrölt fából, az ú.n. faköszörületbôl, mert a lignintartalom következtében hamar megbarnulnak és elszakadoznak.
A papírgyártás következô lépése rendszerint a fehérítés. Ha fehér papírost akarnak készíteni, akkor a cellulózét klórmésszel, esetleg klórgázzal fehérítik.
A legutolsó lépés a tulajdonképeni papírgyártás, a papír elkészítése a celluIózébôl. Ez az anyag felaprózásával kezdôdik. Az aprózást a foszlató hollandi nevû gépen végzik. A hollandi egy nagy kád, melyet egy középfal két részre oszt. Vízszintes tengely körül egy késekkel telerakott henger forog, alatta pedig szintén késpengék vannak megerôsítve. A vízzel kevert cellulózét a két késrendszer apróra darabolja. A szétdarabolás módja igen befolyásolja a papír minôségét. Ha a rostok egészben maradnak, csak hosszukban rövidülnek meg, akkor a papiros nedvszívóbb, puhább lesz, ha ellenben a csôhöz hasonló sejteket hosszában is szétvágják, szétnyomják, akkor nyálkás anyagot kapnak, amely vízhatlanabb, vékonyabb papírt eredményez. A szétfoszlatott anyagból azután úgy lesz papírlap, hogy szûrôkre viszik, a vizet lecsurgatják, kipréselik belôle és akkor a rostok papírlappá állnak össze.
A foszlatóban megy végbe a papír enyvezése. Ez abból áll, hogy kolofonium nátronlúggal vagy szódával készült oldatát keverik a foszlató hollandiban Iévô cellulózeanyaghoz és timsóoldattal kicsapják belôle a gyantasavas alumíniumot, illetôleg a szabad gyanta és alumínium-hidroxid keverékét. Valószínûleg elôször kolloidális állapotban lévô gyanta–alumínium-hidroxid adszorpciós vegyület keletkezik és ezt adszorbeálja a rost. Az enyvezés hatása abban nyilvánul meg, hogy a kész papír nem szívja magába a tintát, festéket és így írásra, festésre alkalmassá válik. Minden író- és rajzpapírt enyveznek, az itatóspapírt és szûrôpapírt nem enyvezik. Az enyvezésen kívül a töltôanyagokkal való telítést, festést is a hollandiban hajtják végre, kivéve, ha felületi festésrôl van szó.
A hollandiból kikerülô papíranyagból régen kézi szûrôkkel merítették az íveket. Ma ezt a munkát gépek hajtják végre. A vizes cellulóze körforgó szitaláncokra kerül, onnan filcszalagok közé préselve viszik tovább forgó hengerek és végül, szárítás után felhengerítik.