Jak powstaje książka, kartka i kartonowe pudełko? Etapy produkcji papieru

17 października 2024

Z czego robi się papier? Surowce do produkcji papieru i papierowych opakowań

Współczesny papier wytwarza się z surowców pierwotnych oraz z surowców wtórnych.

Pierwotnymi surowcami do produkcji papieru są:

• drewno drzew iglastych (sosny, świerka, jodły),
• drewno drzew liściastych (topoli, brzozy, osiki, buku, eukaliptusa),
• inne surowce roślinne, np. bambus, trzcina cukrowa, konopie, len oraz bawełna.

Ciekawostka: papier z trzciny występuje nie tylko w realnym, ale też w wirtualnym świecie – znajdziesz go chociażby w popularnej grze Minecraft, w której papier produkuje się z 3 kawałków trzciny cukrowej ułożonych obok siebie w menu craftingu.

Wtórnym surowcem do produkcji papieru są papierowe odpady, zwane w uproszczeniu makulaturą. To słowo zwykle kojarzy nam się ze stosami starych gazet i zeszytów, zniszczonych książek lub niepotrzebnych podręczników. Warto jednak pamiętać, że wtórnym surowcem do produkcji papieru może być niemal każdy zużyty produkt z papieru, np. tekturowe pudełka, porysowane kolorowanki, kartony, wycinanki, opakowania po produktach (w tym po kredkach, nożyczkach i zabawkach), a nawet małe tekturki po spinkach do włosów i niekompletne puzzle.

Zadanie: zastanów się, które z papierowych przedmiotów znajdujących się w Twoim otoczeniu (np. w sali, w Twoim pokoju) mogą stać się surowcami wtórnymi do produkcji papieru? Przypomnij sobie czy widziałeś kiedykolwiek surowce pierwotne, np. pocięte drewniane bale ułożone w stosy przy leśnej dróżce lub przewożone przez ciężarówkę? To właśnie z nich mógł powstać Twój zeszyt i książka!

W zależności od potrzeb, papier można wyprodukować w 100% z surowców wtórnych (pochodzących z recyklingu), w 100% z surowców pierwotnych albo z połączenia jednych i drugich w różnych proporcjach.

Więcej o surowcach do produkcji papieru przeczytasz w artykule: Z czego powstaje papier w Europie?

Jak robi się papier?

Proces produkcji papieru rozpoczyna się od pozyskania surowców, czyli od wycinki drzew, zebrania roślin lub prawidłowego posortowania papierowych odpadów, które zostają przewiezione do sortowni. To dopiero początek ich drogi – aby bale drewna lub odpady mogły stać się kartką, pudełkiem bądź książką, muszą przebyć długa, wieloetapową drogę.

W lepszym zrozumieniu całego procesu produkcji papieru pomogą przypisane do każdego etapu zadania praktyczne, dzięki którym stworzysz papier czerpany. Przed ich wykonaniem przygotuj: różne odpady z papieru, miskę, blender ręczny, wodę, mąkę ziemniaczaną, ramkę (np. z obrazka), zszywacz tapicerski, 2 cienkie tkaninowe ściereczki, 2 deski do krojenia i wałek do ciasta.

Etap 1: produkcja masy papierniczej

Do produkcji papieru wykorzystuje się masę papierniczą – rzadką, wodnistą zawiesinę, w której znajdują się zmielone surowce pierwotne lub wtórne. Jej wytwarzaniem zajmują się wyspecjalizowane zakłady przemysłowe: celulozownie oraz ścieralnie.

Aby powstała masa papiernicza, trzeba odpowiednio przygotować surowce. Najpierw z drewnianych bali usuwa się korę, a następnie tnie się je na małe kawałki, mieli i rozgniata. Makulaturę i inne papierowe odpady oczyszcza się z większych pozostałości, a kiedy to nastąpi, rozdrabnia się odzyskany surowiec. Kolejnym krokiem jest połączenie surowców z wodą, bielenie (odbarwianie) i ponowne mielenie oraz rozgotowywanie masy.

Tak przygotowana zawiesina musi jeszcze zostać oczyszczona z substancji i dodatków, które mogłyby pogorszyć jakość wyprodukowanego z niej papieru. Z masy powstałej z drewna usuwa się m.in. żywicę, a z tej przygotowanej z surowców wtórnych – farby drukarskie, zszywki i inne składniki, które zostały dodane we wcześniejszym procesie produkcji papieru.

Zadanie: porwij papierowe odpady na małe kawałki, włóż je do miski, zalej gorącą wodą i pozostaw na ok. dobę. Kiedy papier namoknie i zmięknie, dolej do niego więcej wody i zblenduj całość na gładką, jednolitą masę. Tak właśnie wygląda najprostsza masa papiernicza z makulatury!

Etap 2: uszlachetnianie, czyli mieszanie masy papierniczej z dodatkami

Gotowa masa papiernicza rozwożona jest do fabryk zajmujących się produkcją papieru, które nazywamy papierniami. Działające w Polsce papiernie są zwykle wyspecjalizowane w produkcji określonych wyrobów, np.:

• wyłącznie papieru,
• wyłącznie tektury,
• wyrobów z papieru i tektury,
• tektury oraz tekturowych opakowań.

W zależności od specjalizacji fabryki oraz od zapotrzebowania, z dostarczonej masy celulozowej mogą powstać m.in. gładka biała kartka, grubszy blok techniczny, brązowa tektura, żółtawe, lekko szorstkie kartki książek lub kolorowy papier do origami. Stworzenie papieru o różnej grubości, kolorystyce, fakturze, gładkości i przejrzystości możliwe jest dzięki dodatkom do masy papierniczej. Proces łączenia masy z tymi dodatkami nazywamy uszlachetnianiem. Podczas uszlachetniania do masy papierniczej dodaje się np.:

• barwniki,
• kleje, które zwiększają wytrzymałość papieru i zapobiegają przebijaniu tuszu podczas pisania,
• żywice i woski podnoszące wodoodporność papieru,
• wybielacze pozwalające uzyskać śnieżną biel papieru,
• skrobię, która usztywnia gotowy papier.

Zadanie: z 1 łyżki mąki ziemniaczanej i 1 l wody przygotuj krochmal. Po ostygnięciu dodaj krochmal do masy papierniczej w proporcjach 2 łyżki krochmalu na ok. 0,5 l masy, a całość wymieszaj. Właśnie uszlachetniłeś masę papierniczą – skrobia z krochmalu usztywni papier, pomoże skleić włókna celulozy i nada kartce bielszego odcienia.

Etap 3: odsączanie masy i formowanie arkuszy papieru lub tektury

Po uszlachetnieniu masy celulozowej można rozpocząć formowanie jej we wstęgę papieru bądź tektury. W tym celu masa trafia na specjalne sita, które nadają jej pożądanego kształtu i pomagają usunąć nadmiar wody. W zależności od rodzaju masy, może ona zawierać nawet 99% wody, dlatego proces odwadniania i suszenia jest długi i wieloetapowy. Najpierw nadmiar wody przepływa przez oczka sit, a następnie jest usuwany poprzez dociskanie sita specjalnym walcem. Po odsączeniu części wody masa gęstnieje. Należy ją wówczas rozłożyć równomiernie na całej powierzchni sita i przekazać do ponownego odsączenia, tym razem pomiędzy 2 walcami, które działają jak wyżymaczka.

Zadanie: przy pomocy zszywacza przypnij jedną ze ściereczek do ramki w taki sposób, by tkanina utworzyła napięte sito o drobnych oczkach. Następnie przelej na sito część masy papierniczej, rozłóż ją równomiernie na ściereczce i zaczekaj, aż odsączy się nadmiar wody. Jeśli w masie powstały dziury, uzupełnij je i ponownie odczekaj kilka minut. Teraz możesz przykryć swoje sito drugą ściereczką, położyć całość na desce do krojenia i odczepić zszywki od ramki. Delikatnie zabierz ramkę, przykryj papier w ściereczkach drugą deską i zacznij wałkować, mocno dociskając wałek do deski. Tak powstanie uformowany, lecz nadal mokry papier.

Etap 4: prasowanie i suszenie papieru

Odciśnięta z wody wstęga papieru ma już pożądany kształt, ale nadal jest dość wilgotna. Musi więc trafić do ogromnych pras, które ponownie usuwają nadmiar wilgoci. Następnie papier przekazywany jest na rozgrzane do nawet 120^oC cylindry, które suszą go aż do uzyskania pożądanej, ostatecznej wilgotności.

Zadanie: zdejmij górną deseczkę i ściereczkę. Podłóż jedną dłoń pod deskę, a drugą przyciśnij do papieru, a następnie szybkim i zdecydowanym ruchem odwróć konstrukcję do góry nogami i ułóż na kawałku tektury. Zabierz ostatnią deskę i zacznij powoli zdejmować ściereczkę, delikatnie odklejając ją od uformowanej masy. Gratulacje! Oto twój papier czerpany! Pozostaw go teraz do wyschnięcia na minimum kilka godzin. Jeśli po tym czasie będzie pofalowany, przyciśnij go książkami i zostaw na noc. Po wyjęciu z tej „prasy” papier będzie już nadawał się do pisania.

Więcej o procesach technologicznych i różnicach pomiędzy produkcją papieru z makulatury i z drewna przeczytasz w artykule: Jak powstaje papier w pierwszym i w kolejnym obiegu?

Etap 5: chłodzenie, zwijanie i cięcie wyprodukowanego papieru

W ostatnim etapie produkcji osuszony i rozgrzany papier lub tektura są schładzane. Kiedy ostygną, długą wstęgę tnie się na arkusze o wymiarach zgodnych z zamówieniem klienta lub zwija w ogromne bele.  W takiej formie gotowy papier trafia do kolejnych zakładów produkcyjnych, gdzie powstaną z niego opakowania, materiały pisarskie i plastyczne, gazety, książki i inne przedmioty, zwane czasem wytworami i przetworami papierniczymi.

Zadanie: znajdź przedmioty z papieru ukryte na naszym plakacie. Po wykonaniu polecenia dokładnie obejrzyj cały plakat i opisz, jaki etap „życia” papieru i papierowych produktów pokazuje każdy z obrazków.

Jak powstaje książka i Twój szkolny podręcznik?

Kiedy bela papieru lub pakiet arkuszy trafią do drukarni, może powstać z nich książka lub szkolny podręcznik. Zanim jednak taka książka zostanie wydrukowana, autor lub autorzy muszą opracować jej treść, zamówić ilustracje, oddać materiały do korekty, redakcji, składu i łamania… Proces powstawania koncepcji i zawartości książki jest skomplikowany i jeszcze dłuższy niż proces produkcji papieru do jej wydrukowania.

Kiedy cała treść jest gotowa, rozpoczynają się prace nad stworzeniem papierowego podręcznika lub książki. W zależności od stosowanej przez drukarnię technologii, poszczególne strony książki drukuje się na dużych arkuszach (mieści się na nich wiele stron) lub na wstędze papieru. Tak zadrukowane arkusze zostają pocięte na prostokąty odpowiadające wielkością 2 stronom książki.

Drukarnie przeważnie korzystają z farb i tuszów drukarskich, które będzie można bez większych trudności usnąć w procesie recyklingu z pomocą odpowiednich środków chemicznych. Papier, z którego wykonane są kartki jest zwykle cienki (ma gramaturę od 70 do 150 g/m²). Znacznie grubszy jest papier okładkowy, który może mieć od gramaturę 230 do 350 g/m², dlatego okładkę drukuje się na oddzielnej maszynie drukarskiej. Następnie lakieruje się ją lub powleka folią.

Ostatnim etapem produkcji książki jest łączenie kartek i okładki wykonywane na maszynie introligatorskiej. Kiedy elementy książki zostaną zszyte lub sklejone, jej brzegi docina się, by były idealnie gładkie i równe. Teraz książka może trafić do księgarni!

Jak powstaje kolorowa gazeta dla dzieci?

Podobnie jak książka, również i czasopismo zaczyna swój żywot od pomysłu autora, po którym przychodzi etap tworzenia zawartości. Zanim dziecięca gazetka trafi do druku, należy wybrać rodzaj papieru, na którym będzie wydrukowana. Papier ten może być kredowy, błyszczący lub matowy oraz o różnej grubości. Wykończenie papieru zależy od „zabiegów”, którym został on poddany pod koniec procesu produkcji. Przykładowo, śliski papier kredowy zawdzięcza swoją gładkość procesowi powlekania, czyli pokrywania arkusza cienką warstwą mieszaniny kleju i pigmentu.

Dostarczony z papierni papier jest zadrukowywany metodą druku offsetowego lub cyfrowego, a następnie cięty na mniejsze kartki. Papier okładkowy zwykle jest nie tylko zadrukowywany, ale też pokrywany folią lub lakierem. Wszystkie te dodatki, uszlachetnienia i farby utrudniają oraz spowalniają późniejszy recykling papieru – zanim powstanie z niego nowa masa celulozowa, będą musiały zostać usunięte.

Ostatni etap produkcji gazetki to łączenie kartek i okładki zszywkami lub klejem (stosowanym przy najgrubszych czasopismach). Gazety, do których dołączony jest gratis, np. zabawka, klocki bądź inny gadżet, często umieszczone są w opakowaniu z przezroczystej plastikowej folii. Warto mieć na uwadze, że taka folia jest dodatkowym produktem, który niemal natychmiast po zakupie gazety staje się odpadem. W ostatnim czasie niektórzy producenci dziecięcych czasopism rezygnują z niej na rzecz papierowych saszetek, w których umieszczają gratis. Po bliższym przyjrzeniu się, saszetki okazują się jednak opakowaniami wielomateriałowymi, dlatego trudno uznać je za bardziej przyjazną dla środowiska alternatywę.

Jak powstaje kartonowe pudełko na klocki? Produkcja kartonów w skrócie

Kartonowe pudełka na klocki i inne zabawki zwykle wytwarza się ze sztywnej tektury zwanej warstwową. Może ona powstawać z surowców pochodzących w 100% z recyklingu lub z mieszanki surowców pierwotnych i wtórnych. Przy produkcji tektury pomija się etap bielenia masy papierniczej – wyprodukowana tektura i tak będzie brązowa, dlatego nie ma potrzeby jej odbarwiania.

Podobnie jak znacznie cieńszy papier, również grubsza i sztywniejsza tektura powstaje w maszynie papierniczej. To dzięki niej uzyskujemy gładką i równą tekturę, zwana tekturą litą. Do produkcji tekturowego pudełka potrzebujemy jednak nie tylko tektury litej, ale też falistej. Wyprodukowana tektura lita trafia więc do urządzenia zwanego falownicą, które nadaje jej pofalowanego kształtu.

Kiedy wszystkie warstwy tektury są gotowe, przychodzi czas na ich sklejenie. Najpopularniejsza 3-warstwowa tektura powstaje z 2 arkuszy tektury litej, pomiędzy którymi znajduje się arkusz tektury falistej. Wszystkie 3 arkusze łączy się wykorzystując klej skrobiowy, a następnie dociska i suszy w wysokiej temperaturze. Tak powstały arkusz tektury warstwowej wycina się następnie w kształt gotowego do złożenia pudełka (z zaznaczonymi zagięciami).

Zadanie: znajdź niepotrzebne kartonowe pudełko i delikatnie rozklej je na łączeniach aż do uzyskania płaskiego arkusza tektury. Tak właśnie wygląda pudełko tuż po zdjęciu go z wykrojnika!

Po wycięciu całe pudełko jest brązowe. Aby pokryło się kolorowymi obrazkami, konieczne jest jeszcze kaszerowanie, czyli oklejanie pudełka cienkim papierem z barwnym nadrukiem. Na koniec pozostaje już tylko sklejenie kartonu lub zespolenie go mocnymi zszywkami.

Zadanie: wykonaj własne pudełko! Możesz skorzystać z naszej instrukcji składania origami (bez nożyczek i bez kleju!) lub znaleźć w Internecie dowolny szablon pudełka do składania, wydrukować go na grubszym papierze, wyciąć i złożyć zgodnie z liniami pomocniczymi.

Jak powstaje torebka na prezent i ozdobny papier do pakowania?

Kolorowy i kojarzący się z upominkami papier prezentowy powstaje w papierniach. Służąca do jego wyrobu masa papiernicza może być zabarwiona już na etapie uszlachetniania lub dopiero później, tuż po ostygnięciu, ale jeszcze przed pocięciem na arkusze. Pozostałe etapy produkcji tego papieru są niemal identyczne, jak w przypadku zwykłych białych kartek. Różnica tkwi jednak w wykończeniu – papier, który ma posłużyć do pakowania prezentów jest dodatkowo tłoczony, metalizowany albo laminowany (pokrywany warstwą folii). Przechodzi też fazę kalandrowania, czyli gładzenia oraz polerowania. Dzięki temu zyskuje połysk, idealnie śliską i gładką fakturę, a także otrzymuje różne ozdobniki wybrane wcześniej przez klienta. Tak powstały i docięty papier prezentowy jest następnie zwijany w małe rolki i pakowany w termokurczliwe opakowanie z plastiku.

W podobny sposób produkowane są papierowe torebki na prezenty. Cały proces różni się jedynie grubością zastosowanego papieru (papier na torebki ma większą gramaturę) oraz przebiegiem etapu cięcia. Uszlachetniony i w pełni wykończony papier nie jest cięty na arkusze, lecz docinany w kształt gotowej do złożenia torbeczki (z wyciętymi uchwytami lub otworami na uszka), zaginany i klejony na łączeniach. W zależności od rodzaju produkowanych torebeczek, na koniec doczepia się do nich uszka ze sznurka lub ze wstążki i przezroczystą, plastikową zawieszkę.

Jak zapewne się domyślasz, wszystkie dodatki, o które wzbogacana jest masa papiernicza, a następnie gotowy papier utrudniają jego recykling. Nie zachęcamy jednak do rezygnacji z zakupu tych produktów, które są już tradycyjnymi elementami obdarowywania i świętowania. Zamiast tego proponujemy, by takim torebkom i papierom dawać drugie, trzecie, a nawet dziesiąte życie. Prezentowa torebeczka jest potrzebna tylko przez krótki moment, dlatego z powodzeniem może służyć kolejnym i kolejnym osobom oraz przechodzić z rąk do rąk i pomagać przy wręczaniu mnóstwa cudownych prezentów.

Podsumowanie

Znasz już wszystkie etapy produkcji papieru i wiesz, jaką drogę musi przebyć ogromna bela papierowej wstęgi by zamienić się w książkę, gazetę lub pudełko. Mamy nadzieję, że zaproponowane przez nas zadania pomogły Tobie lub Twoim podopiecznym zrozumieć cały proces produkcji papieru i papierowych przedmiotów. Po więcej „papierowych” inspiracji i gotowych pomysłów na aktywności dla dzieci zajrzyj do naszego scenariusza zajęć EkoPaka Papier. Życzymy dobrej zabawy!