Papierfabricage bestaat uit twee fundamentele stappen. Eerst wordt vezelachtige grondstof, cellulose uit pulpwood, niet-houtvezels of gerecycled papier, omgezet in pulp, een massa vezels geschikt voor papierproductie. Ten tweede wordt deze pulp verweven en gebonden tot een velstructuur, waardoor papier ontstaat. Het pulpproces scheidt de papiervezels van het hout.
De drie belangrijkste soorten pulp zijn mechanische pulp, thermomechanische pulp (TMP) en chemische pulp. Elk type levert papier met specifieke kwaliteitskenmerken.
Hout bestaat uit cellulosevezels die bij elkaar worden gehouden door lignine, een lijmachtige stof. De papierkwaliteit verbetert over het algemeen naarmate er meer lignine wordt verwijderd, omdat lignine na verloop van tijd verkleuring veroorzaakt. Chemisch pulpen verwijdert lignine, terwijl mechanische en thermomechanische methoden dat niet doen.
Mechanische pulp. De belangrijkste typen zijn houtslijp, geproduceerd door pulpwood tegen een ronddraaiende schurende slijpsteen te drukken, en refiner mechanical pulp (RMP), gemaakt door houtspaanders door een schijfrefiner te leiden.
Thermomechanische pulp. Thermomechanische pulp (TMP) wordt geproduceerd door houtspaanders of zaagsel onder druk met stoom te koken om de lignine te verzachten. De verzachte spaanders worden vervolgens tot pulp gemalen met een schijfrefiner en gebleekt voor witheid. Dit proces levert wittere, helderdere papieren met een goede opaciteit voor dubbelzijdig drukwerk. Veel hoogwaardige kranten gebruiken TMP.
Chemische pulp. Chemisch pulpen is de duurste methode en levert de hoogste papierkwaliteit. Houtspaanders worden onder druk gekookt in een chemische loog die lignine afbreekt en verwijdert. De resulterende pulp wordt gereinigd en gebleekt, wat een helderwit papier met uitstekende permanentie oplevert. Chemisch pulpen bevrijdt de cellulosevezels van de lignine die ze bindt.
Tijdens chemisch pulpen lossen chemicaliën lignine en hemicellulose op om cellulosevezels vrij te maken. Bleken verwijdert resterende lignine en hemicellulose. Chemisch pulpen heeft een rendement van 45% tot 55%, aanzienlijk lager dan het rendement van 90% of hoger bij mechanische pulpmethoden. Processen gebruiken zuren zoals zwaveligzuur en alkaliën zoals loog (natronloog).
Semichemische pulp. Semichemische pulp wordt geproduceerd door houtspaanders mild te koken met chemicaliën, doorgaans natriumsulfiet of een kleine hoeveelheid alkalisch zout zoals natriumcarbonaat, -bicarbonaat of -hydroxide. Dit koken verwijdert en verzacht lignine gedeeltelijk, waardoor de binding tussen vezels verzwakt. De spaanders ondergaan vervolgens schijfrefining voor vezelvorming, gevolgd door een chemische wassing. Semichemisch pulpen behoudt aanzienlijke lignine, wat resulteert in rendementen van 60% tot 80%. Bleken verlaagt het rendement, zoals bij alle pulpmethoden.
Bleken van pulp. Ongebleekte houtpulp varieert in kleur van crème tot donkerbruin; bruine papieren zakken zijn gemaakt van ongebleekte pulp. Bleken verwijdert resterende lignine zonder de cellulosevezels ernstig te beschadigen, wat resulteert in witter papier dat het drukcontrast verbetert en levendigere kleurenpapieren oplevert.
Grondstofvoorbereiding en refineren. Gepulpte vezels vereisen een verdere behandeling, grondstofvoorbereiding genaamd, voordat hoogwaardig papier wordt gevormd. Dit proces omvat het refineren van vezels en het mengen van vezels met niet-vezelachtige materialen om de gewenste papereigenschappen te bereiken. Hoewel papier op een papiermachine wordt gevormd, worden veel eigenschappen tijdens de grondstofvoorbereiding bepaald.
Bij refineren worden hollanders, conische refiners (jordan) of schijfrefiners gebruikt om vezels te borstelen, te snijden, te rafelen en te verkorten. Deze behandelingen zorgen ervoor dat vezels zwellen, verzachten en fijne oppervlaktehaartjes ontwikkelen, wat de binding bevordert en sterker papier oplevert.
Tijdens de grondstofvoorbereiding worden cellulosevezels gemengd met vulstoffen, inwendige lijmstoffen, kleurstoffen, gekleurde pigmenten en andere additieven die specifieke eigenschappen aan het papier geven.
Papier vormen. De meeste drukpapieren worden geproduceerd op Fourdrinier-papiermachines, genoemd naar de uitvinders Henry en Sealy Fourdrinier. Pulp wordt vóór de vormgevingsfase met grote hoeveelheden water gemengd, tot een wateraandeel van 99%. Dit mengsel van pulp en water, de zogenoemde furnish, wordt vervolgens ontwaterd en geperst tot een continue papierbaan.
Duurzaamheid blijft een centrale drijfveer, met meer aandacht voor gesloten watersystemen en energiezuinige productiemethoden. Ontwikkelingen in digitaal druk vragen ook om papieren met specifieke prestatiekenmerken, wat de keuze van pulp en de afwerkingsbehandelingen beïnvloedt.
Supercalanderen
. Supercalanderd papier wordt gemaakt door machinaal afgewerkt papier door de supercalander te leiden, figuur 5-4, een machine die bestaat uit afwisselende gepolijste stalen, samengeperste papier- of katoenrollen die onder hoge druk samen draaien. Dit comprimeert het papier en verhoogt de oppervlaktegladheid en glans van het papier.
Gestreeken papier
. De drukker gebruikt de drukpers vaak om na het drukken een vernislaag op het papier aan te brengen, meestal voor bescherming of esthetische doeleinden. De papierfabrikant kan echter ook een coating op het papieroppervlak aanbrengen om het papier geschikter te maken voor het eindgebruik. Gestreken papieren zijn papiersoorten die een minerale coating hebben gekregen, meestal klei, om de bedrukbaarheid en het uiterlijk te verbeteren. Ze zijn verkrijgbaar in verschillende afwerkingen. Coatings verbeteren de witheid, pikvastheid, watervastheid, inktopname, opaciteit, glans en algehele drukkwaliteit van papier. Meestal wordt papier aan twee zijden gestreken (C2S).