Historia papiernictwa
W kolejnych wiekach technologia produkcji papieru, jak i sam papier były wielokrotnie modyfikowane i ulepszane. Sama idea produkcji papieru stworzona przez Tsai Luna pozostała niezmienna do dziś. Opracowana przez niego metoda zanurzania sita w masie papierowej stosowana była przez następne pokolenia mistrzów białej sztuki.
W miarę upowszechniania się papieru na ogromnym obszarze imperium chińskiego umiejętność produkcji papieru zaczęła przenikać poza jego granice. Pierwszym krajem, do którego już w 384 r. n.e. dotarła umiejętność wyrobu papieru, była Korea. Papier stał się tu szeroko stosowanym materiałem zarówno do wyposażenia wnętrz, jak i do pisania oraz w grafice i drukarstwie. Właśnie z Korei pochodzi najstarszy dokument drukowany - inkunabuły z początku XV w. Koreańczycy mają swój ogromny wkład w rozwój papiernictwa. Jako pierwsi zastosowali barwienie papieru w masie, użyli papierowych kopert, dokonali też istotnego wkładu w rozwój technologii rękodzieła papierniczego.
W VIII w. n.e. w trakcie wojny chińsko-arabskiej, dzięki pojmaniu przez Arabów chińskich jeńców zajmujących się papiernictwem, tajemnica produkcji papieru dotarła do Samarkandy. Stąd w kolejnych wiekach rozprzestrzeniła się w krajach azjatyckich i następnie poprzez Afrykę dotarła do Europy. Pierwsze warsztaty papiernicze zakładane przez Arabów pojawiły się na terenie obecnej Hiszpanii (Xativa 1144 r. i Albarells w Katalonii 1193 r.) oraz Włoch (Fabriano 1268 r.). W XV w. papiernictwo zrodziło się we Szwajcarii, Austrii, Czechach, Polsce i Anglii.
Pierwszą polską papiernią o udokumentowanej historii była czerpalnia założona w 1491 r. w Prądniku Czerwonym koło Krakowa na terenie należącym do klasztoru św. Ducha (obecnie jedna z dzielnic miasta). Dzięki dynamicznemu rozwojowi rękodzieła nastąpiło szybkie i trwałe upowszechnienie się papiernictwa na obszarze środkowo-wschodniej Europy. Produkowany wówczas w Polsce papier zaspokajał nie tylko krajowe potrzeby, ale docierał także do krajów ościennych m.in. na Węgry, Mołdawię i do Państwa Moskiewskiego. Do dnia dzisiejszego zachował się moskiewski dokument z XVI w. sporządzony na papierze pochodzącym ze świdnickiej papierni. Do najstarszych polskich papierni należały młyny we Wrocławiu, Świdnicy, Nysie, Raciborzu. Później powstały kolejne w okolicy Poznania, Wilna, Lublina, Warszawy i Krakowa. Najstarszą polską papiernią działającą do dnia dzisiejszego jest założona w 1774 r. papiernia w Jeziornie koło Warszawy.
Z biegiem lat duże zakłady produkujące papier maszynowo zaczęły wypierać manufaktury zajmujące się wytwarzaniem papieru ręcznie czerpanego. Obecnie w Polsce funkcjonuje zaledwie kilka tego typu przedsięwzięć. Do najbardziej znanych należą: Instytut Celulozowo-Papierniczy w Łodzi, Zakłady papiernicze w Konstancinie-Jeziornej, Muzeum Papiernictwa w Dusznikach Zdroju oraz ART-PAPIER Czerpalnia Papieru w Gliwicach prowadzona przez Flawiusza Pietrzyka.
TECHNOLOGIA PRODUKCJI PAPIERU
Rodzaj stosowanych materiałów pisarskich i technologia ich wytwarzania wyznaczają etapy rozwoju myśli ludzkiej. W dziejach papiernictwa o zastępowaniu dawnej metody produkcji przez nową decydowały obok cech i właściwości surowca względy gospodarcze np. dostępność, cena oraz występowanie surowców w danym regionie.
Ponieważ wynalazca papieru pochodził z południowych Chin pierwsza receptura wytwarzania papieru nawiązywała do reguł produkcji tapy. Do produkcji papieru Tsai Lun wykorzystał łyko, odpady konopne i zużyte sieci rybackie. Utworzoną z nich zawiesinę włókien czerpał przy pomocy wykonanego z tkaniny sita. W tamtym okresie stosowne były dwie formy papiernicze: pływająca oraz zanurzeniowa z ruchomym sitem. Na początku umieszczane one były na powierzchni stawu, spokojnej zatoki strumienia, czy zagłębieniu w gruncie wypełnionym wodą, z czasem zaczęto stosować specjalne zbiorniki, które stanowiły prototyp późniejszych kadzi papierniczych.
Ze sposobu plecenia mat zaczerpnięty został pomysł na wykonanie sit. Pierwsze sita żeberkowe wyrabiano z cienkich łodyżek traw ułożonych równolegle i w pewnych odstępach przeplecionych łączącymi je nićmi jedwabnymi, lnianymi lub włosem zwierzęcym, z czasem łodyżki roślinne zaczęto zastępować trwalszymi pręcikami bambusowymi. W zależności od czasów i miejsca lokalizacji papierni do produkcji wykorzystywano: włókna lniane, konopne, palmy, papirusa, łyko, stare szmaty lniane, bawełniane, jutowe, konopne, miazgę drzewną, słomę itp. Stosowano także różne kleje np. roślinne, zwierzęce oraz dodatki i wypełniacze mineralne np. kaolin, kreda, pigmenty. Produkowano różne gatunki papieru od najwyższej jakości białego przeznaczonych do pisania i druku (kancelaryjny, listowy), poprzez grubszy stosowany do wyrobu okładek, kart do gry, tapet po szare służące do pakowania.
Zapotrzebowanie na papier istniało we wszystkich krajach, ale nie wszędzie produkowano go w wystarczającej ilości i odpowiedniej jakości, brakowało też podstawowych surowców do jego produkcji. Pomimo wprowadzania zakazów wywozu z kraju surowców do produkcji papieru i znacznego wzrostu wydajności produkcji, dzięki licznym usprawnieniom technicznym i organizacyjnym papieru produkowano wciąż za mało. Największe ograniczenia powodował sam proces produkcji, który niezwykle czasochłonny.
Etapy produkcji papieru - na początku należało przygotować odpowiednią porcję szmat, zmacerować je, następnie rozwłóknić je i zmielić w stępach (urządzenia napędzane wodą z drewnianymi młotami), po czym przygotować zawiesinę włókien do formowania papieru. Wyczerpane arkusze wykładano na filc warstwowo, utworzony tak stos odciskano w prasie, arkusze suszono i zaklejano powierzchniowo roztworem kleju zwierzęcego i ponownie prasowano, suszono, następnie gładzono i po posortowaniu pakowano w libry (25 sztuk) lub ryzy (500 sztuk). Na jakość i wielkość produkcji wpłynęło zastosowanie w procesie produkcyjnym różnych urządzeń mechanicznych. Jednym z nich było urządzenie do mielenia masy papierniczej nazwane od kraju pochodzenia wynalazku holendrem. Wykorzystanie do produkcji papieru holendra pozwoliło na 8-krotny wzrost wydajności procesu mielenia w porównaniu do stosowanej do tej pory stępy oraz dokładniejsze przygotowanie masy papierniczej z różnorodnych dodatków, a także na bielenie, barwienie, zaklejanie i wypełnianie masy włóknistej.
Prawdziwą rewolucją w papiernictwie okazało się wykorzystanie w produkcji nowego surowca. Francuski uczony R. A. F. de Reaumur obserwując osy zwrócił uwagę, iż budowane przez nie gniazda są podobne do papieru produkowanego przez człowieka. Ponieważ osy na budulec swoich gniazd przetwarzały zdrewniałe części roślin i drewno przeprowadzono badania zmierzające do opracowania takiej technologii, która umożliwiłaby wykorzystanie drewna do wyrobu papieru. Już w latach 80-tych XVIII w. we Francji w jednej z papierni zaczęto wytwarzać w skali produkcyjnej masę włóknistą pochodząca z traktowanego chemikaliami drewna topolowego, z której następnie produkowano papier. Pokonawszy problemy surowcowe papiernie mogły rozwijać swoją produkcję na dużą skalę. Już na początku XIX w., dzięki pełnemu zmechanizowaniu produkcji ruszyły pierwsze produkcyjne zakłady papiernicze.
Z uwagi na konieczność korzystania w procesie produkcji papieru z dużych ilości wody oraz możliwość napędzania urządzeń energią wodną początkowo papiernie budowano nad rzekami. Papiernie pracowały na tych samych zasadach co młyny zbożowe, stąd często nazywano je młynami papierniczymi. Źródłem energii w niektórych krajach była także siła wiatru. Papiernie na wzór wiatraków budowano np. w Holandii, Anglii. Polska należy do tych krajów, w których sztuka wyrobu papieru została zapoczątkowana u schyłku średniowiecza. Wzrost zapotrzebowania na papier następował wraz z upowszechnianiem się oświaty i utrwalaniem się w naszym kraju umiejętności drukowania. Już w 1491 r., poprzez uruchomienie w Prądniku Czerwonym pod Krakowem pierwszej czerpalni, nastąpiło wprowadzenie rękodzieła papierniczego do Polski. Podobnie jak w innych krajach europejskich początkowo produkowano papier ze szmat, a później zaczęto wykorzystywać celulozę.
Produkcja papieru ręcznie czerpanego składa się z trzech podstawowych faz:
A - Przygotowanie masy papierniczej.
Do produkcji papieru wykorzystuje się włókna pochodzenia roślinnego. Mogą być to włókna z łodyg roślinnych źdźbeł (słoma, wiklina, bambus), włókna łykowe (len, konopie, juta), włókna z liści (sizal, manila), włókna z torebek nasiennych (bawełna) oraz włókna z drzew iglastych i liściastych. Początkowo do produkcji papieru stosowano rośliny jednoroczne i surowce wtórne (głównie szmaty), a od k. XVIII w. masę papiernicza wykonuje się z pochodzącej z drzew celulozy. Za najlepszy gatunkowo papier ręcznie czerpany uważa się papier wykonany z lnu i bawełny.
Przygotowanie masy papierniczej obejmuje zmianę właściwości włókien poprzez mielenie, zaklejanie, wypełnianie i ewentualne barwienie. Z trzech podstawowych części - celuloza, hemicelulozy i ligniny, z których zbudowane są komórki roślinne jedynie celuloza ma zastosowanie przy wytwarzaniu papieru. Lignina przez swoją budowę obniża jakość papieru i powoduje jego żółknięcie, dlatego rozpuszcza się ją za pomocą substancji chemicznych stosowanych w wysokiej temperaturze. Tak spulchnione włókna oddzielane są podczas mechanicznego rozdrabniania w młynach papierniczych lub holendrach.
B - Czerpanie papieru.
Podczas tej fazy formowane są arkusze papieru. Przygotowaną uprzednio masę przelewa się do kadzi i czerpie przy użyciu specjalnych sit. Sito do czerpania papieru składa się z drewnianej prostokątnej ramy z listwami, do której przymocowane jest sito żeberkowe (gęsto rozmieszczone cienkie druty odległe od siebie o ok. 1 mm). Listwy (kresy) zazwyczaj odległe są od siebie o około 25-30 mm. Na sito nakładany jest drewniany ogranicznik - dodatkowa prostokątna ramka, dzięki której uzyskuje się żądany format arkusza papieru. Po zaczerpnięciu masy papierowej sitem czerpalnym następuje odsączenie na nim cząstek stałych tj. włókien wraz z wypełniaczami i pigmentami, a woda przecieka przez oczka sita. Wstępnie uformowaną i odsączoną na sicie masę papierową wykłada się na filc w celu dalszego odsączania wody (spilśnienie papieru). Czynność ta jest wielokrotnie powtarzana do uzyskania stosu, który następnie odciska się w prasie (śrubowej lub hydraulicznej).
C - Suszenie, gładzenie i prasowanie.
Odciśnięty w prasie papier oddziela się od filców i układa do suszenia. Proces suszenia papieru jest długotrwały, gdyż najlepsze parametry papieru uzyskuje się przy jego długim schnięciu. Na początku do suszenia papieru stosowano żerdki, ale metoda ta powodowała zaginanie się kartek, co znacznie utrudniało późniejsze prasowanie papieru. Dlatego zaczęto przy suszeniu stosować drewniane klamry na których wieszano papier. W ostatniej fazie wytwarzania papieru poprawiane są jego właściwości użytkowe, usuwane są zanieczyszczenia, skazy, nierówności, papier jest zaklejany i barwiony powierzchniowo, impregnowany, powlekany mieszankami pigmentowo-klejowymi.
Cechą charakterystyczną papieru ręcznie czerpanego są nierówno postrzępione brzegi (zwane brodą), których nie można uzyskać przy produkcji maszynowej papieru. Kiedyś brzegi te przycinano nożycami podczas prac introligatorskich w drukarni, obecnie stanowią urok i nadają papierom ręcznie czerpanym unikatowe piękno. W Europie przyjął się zwyczaj zaopatrywania arkuszy papieru w filigran niejednokrotnie mylony ze znakiem wodnym wykonany był z cienkiego drutu uformowanego w znak graficzny, rysunek, herb lub inicjał identyfikujący papiernię z której pochodził papier. Za pierwszy papier krajowej produkcji uważa się papier pochodzący z końca XV w. z filigranem przedstawiającym krzyż podwójny.