Papperstillverkning består av två grundläggande steg. Först omvandlas fiberråvara, cellulosa från massaved, icke-träfibrer eller returpapper, till massa, en fibermassa lämplig för papperstillverkning. Därefter sammanfogas och binds fibrerna till en arkstruktur som bildar papper. Massaprocessen separerar pappersfibrerna från veden.
De tre huvudsakliga massatyperna är mekanisk massa, termomekanisk massa (TMP) och kemisk massa. Varje typ ger papper med olika kvalitetsegenskaper.
Ved består av cellulosafibrer som binds samman av lignin, ett limliknande ämne. Papperskvaliteten förbättras i allmänhet när ligninet avlägsnas, eftersom lignin orsakar missfärgning över tid. Kemisk massaframställning avlägsnar lignin, medan mekaniska och termomekaniska metoder inte gör det.
Mekanisk massa. De viktigaste typerna är slipmassa, som framställs genom att massaved pressas mot en roterande slipsten, och raffinörmassa (RMP), som skapas genom att flis passerar en skivraffinör.
Termomekanisk massa. Termomekanisk massa (TMP) framställs genom att flis eller sågspån kokas under tryck med ånga för att mjuka upp ligninet. Det uppmjukade fliset mals sedan till massa i en skivraffinör och bleks för vithet. Processen ger vitare, ljusare papper med god opacitet för dubbelsidigt tryck. Många kvalitetstidningar använder TMP.
Kemisk massa. Kemisk massaframställning är den dyraste metoden och ger papper av högsta kvalitet. Flis kokas under tryck i en kemisk vätska som bryter ner och avlägsnar lignin. Den resulterande massan rensas och bleks, vilket ger ett ljust vitt papper med utmärkt beständighet. Kemisk massaframställning frigör cellulosafibrerna från det lignin som binder dem.
Vid kemisk massaframställning löser kemikalierna upp lignin och hemicellulosa för att frigöra cellulosafibrerna. Blekingen avlägsnar resterande lignin och hemicellulosa. Kemisk massaframställning har ett utbyte på 45 % till 55 %, betydligt lägre än de 90 % eller mer som mekaniska metoder ger. Processerna använder syror som svavelsyrlighet och alkalier som lut (kaustiksoda).
Semikemisk massa. Semikemisk massa framställs genom att flis kokas milt med kemikalier, vanligen natriumsulfit eller en liten mängd alkaliskt salt som natriumkarbonat, bikarbonat eller hydroxid. Kokningen avlägsnar delvis och mjukar upp ligninet, vilket försvagar bindningen mellan fibrerna. Fliset raffineras sedan i skivraffinör för fiberupplösning, följt av en kemisk tvätt. Semikemisk massaframställning behåller en betydande del lignin och ger utbyten på 60 % till 80 %. Bleking sänker utbytet, liksom vid alla massametoder.
Blekning av massa. Oblekt vedmassa varierar i färg från gräddvit till mörkbrun, bruna papperspåsar tillverkas av oblekt massa. Bleking avlägsnar resterande lignin utan att allvarligt skada cellulosafibrerna, vilket ger vitare papper som förbättrar tryckkontrasten och ger mer lysande färgpapper.
Massaberedning och malning. Massafibrer kräver ytterligare behandling, så kallad massaberedning, innan högkvalitativt papper kan formas. Processen omfattar fibermalning och blandning av fibrer med icke-fibrosa material för att uppnå önskade papperegenskaper. Även om papperet formas i en pappersmaskin bestäms många egenskaper redan under massaberedningen.
Malningen sker med holländare, koniska raffineringsmaskiner (jordan) eller skivraffinörer som utsätter fibrerna för borstning, skärning, fransning och förkortning. Dessa åtgärder får fibrerna att svälla, mjukna och utveckla fina ythår, vilket främjar bindning och ger starkare papper.
Under massaberedningen blandas cellulosafibrerna med fyllmedel, intern limning, färgämnen, färgpigment och andra tillsatser som ger papperet specifika egenskaper.
Pappersformning. De flesta tryckpapper tillverkas i Fourdrinier-pappersmaskiner, uppkallade efter uppfinnarna Henry och Sealy Fourdrinier. Massan blandas med stora mängder vatten före formningssteget och når en vattenhalt på 99 procent. Denna blandning av massa och vatten, kallad mäld, avvattnas och pressas sedan till en sammanhängande pappersbana.
Hållbarhet är fortfarande en central drivkraft, med ökat fokus på slutna vattensystem och energieffektiva produktionsmetoder. Utvecklingen inom digitaltryck ställer också krav på papper med specifika prestandaegenskaper, vilket påverkar val av massa och ytbehandling.
Superkalandrering
Superkalandrerat papper tillverkas genom att maskinbestruket papper körs genom superkalandern, figur 5-4, en maskin som består av omväxlande polerade stålvalsar och valsar av komprimerat papper eller bomull som löper tillsammans under högt tryck. Den komprimerar papperet och ökar ytjämnheten och glansen.
Bestruket papper
Tryckaren använder ofta tryckpressen för att lägga på en lack på papperet efter tryckning, vanligtvis i skyddande eller estetiskt syfte. Papperstillverkaren kan dock också applicera en bestrykning på papperets yta för att göra papperet mer lämpligt för sitt slutanvändningsområde. Bestruket papper är material som fått en mineralbestrykning, vanligtvis lera, för att förbättra tryckbarheten och utseendet. De finns i en rad olika ytfinisher. Bestrykning förbättrar papperets vithet, rivstyrka, vattenbeständighet, bläckhållning, opacitet, glans och övergripande tryckkvalitet. Vanligtvis bestryks papper på två sidor (C2S).