ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ OBOR GEODÉZIE A KARTOGRAFIE KATEDRA MAPOVÁNÍ A KARTOGRAFIE. Kartografický papír

Transkript

1 ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ OBOR GEODÉZIE A KARTOGRAFIE KATEDRA MAPOVÁNÍ A KARTOGRAFIE Kartografický papír semestrální práce Jaroslav Bušta Eva Fiedlerová V Praze dne Kartografická polygrafie a reprografie

2 Úvod Pro naši semestrální práci jsme si zvolili téma Kartografický papír, který je nedílnou součástí tvorby map. Papír nás provází řadu století a má pro nás i v době počítačové nezastupitelný význam. S historií papíru, jeho výrobou a dalšími zajímavostmi Vás seznámíme v následujícím textu. 1 Historie Jako všude jinde, tak i v případě papíru je nutno začít od Adama. Kde, kdy a jak papír vznikal a jak se prvně vyráběl? To jsou otazky, na které najdeme odpověd hned v první kapitole. 1.1 Egypt Papír získal své jméno podle papyru, který byl vyroben a užíván v Egyptě již před lety. Surovinou k výrobě byla stébla šáchoru papírodárného, který dorůstá výšky až 4 m. Na papyrus se psalo násadkami ze seříznutého rákosu. Staré svitky se nevyhazovaly, písmo se z nich jednoduše oškrábalo a mohlo se psát znovu. 1.2 Čína Papír tak, jak ho známe dnes, byl vynalezen v Číně asi roku 105 n. l. Do Evropy se dostal prostřednictvím Arabů. První papírny proto vznikaly ve Španělsku, odkud se pak šířily do Itálie a Francie ( století). Od 16. století se pak začaly objevovat papírny i v českých zemích. Papír se vyráběl z rostlinných vláken, která se rozdrtila a povařila na kaši. Poté se rozmíchala ve vodě a nabírala na rámeček z bambusových štěpin a proutků. Přebytečná voda odkapala a vlhký list se sušil na slunci Používané suroviny Konopí, ramie, bambus, dřeň z kmene arálie papírodárné Odpad vzniklý při výrobě hedvábí, staré hadry 1.3 Japonsko Tajemství výroby papíru se do Japonska dostalo z Číny přes Vietnam, Tibet a Koreu. Tam se během 8. století za panování císařovny Šotuky v masivní míře tiskly modlitby - dharani - na individuálních listech papíru. Výroba tradičního japonského ručního papíru washi se na mnoha místech Japonska dochovala dodnes. 1

3 1.3.1 Používané suroviny Vlákna brusonecie papírodárné - kozo papír Dřeviny Wikstroemia canescens - gampi papír rýžová sláma, bambusová stébla, vlákna malých, lýkovcům příbuzných keřů Edgeworthia papyrifera - Nepál 1.4 Evropa Už v 8. století (r.751) vyzvěděli tajemství výroby papíru od Číňanů Arabové. Znalost výroby papíru se rozšířila do Evropy, a to nejprve do Španělska (v Toledu se papír začal vyrábět roku 1085). Odtud pronikla tato technika do Itálie, Francie, Německa a do ostatních zemí. Do té doby se používal pergamen vyrobený ze zvířecích kůží. Byl ovšem velmi drahý - na výrobu jedné bible se spotřebovalo 300 ovčích kůží. Ruční výroba papíru v Evropě trvala přes 700 let. Masivní rozšíření výroby (spíše spotřeby) papíru je spojeno až s rokem 1456, kdy Johann Gutenberg vytisknul první bibli Používané suroviny Staré hadry (později i bavlna) Postup výroby Surovinou pro výrobu papíru ve středověkých papírnách byly staré hadry. Sesbírané hadry se třídily, někdy také praly, a pěchovaly do vykopaných jam. V nich se nechaly po nějakou dobu zahnívat. Potom už nebyl problém je rozvláknit ve stoupách. Co to byly stoupy? Kladiva (někdy i okovaná), která byla poháněna vodními koly (i větrnými nebo zvířaty). Kladiva dopadala do žlabů, kde se hadry rozmělňovaly tak dlouho, dokud z nich nevznikla jemná suspenze vhodná k výrobě papíru. Suspenze se nalévala do mírně vyhřívaných kádí, ze kterých se nabírala na síto. Listy papíru se ze síta vyklápěly, prokládaly vlněným suknem nebo plstí. Na ručním lisu se z nich odstranila Obr. 1: Výroba přebytečná voda a pak se papír sušil (obvykle volným vysoušením na půdě papírny). Vysušené listy se ještě klížily, aby se na nich nerozpíjel inkoust. Klih si většinou vařil každý papírník sám. Zaklížený papír se opět sušil a pak hladil. Každý list prošel rukama papírníka až 33 krát. 2

4 2 Současná výroba 2.1 Složení dřeva K tomu, abychom se dostali k výrobě samotného papíru, je nutné si představit složení suroviny, která je základním zdrojem látek k výrobě papíru. A tou surovinou je dřevo Dřevo Otázka Co je to vlastně dřevo? se může jevit značně jednoduše, všichni přece dřevo známe a setkáváme se s ním denně, ale dokážeme na tuto otázku uspokojivě odpovědět? Jedna z nejjednodušších definic by mohla vypadat následovně: Dřevo je pevné pletivo, tedy soubor buněk o stejném tvaru a funkci, stonků vyšších rostlin, které označujeme jako dřeviny. Obr. 2: Dřevina Složení Hlavní složkou dřeva je celulóza, zaujímající asi procent z celkové hmotnosti pevné složky dřeva: Celulosa, dříve též buničina je hlavní stavební látkou rostlinných buněčných stěn a zároveň nejrozšířenějším biopolymerem na zemském povrchu Jsou to rovná vlákna - přírodní polymer - polysacharid jehož základní stavební prvek je D-glukosa V menším jsou pak zastoupena vlákna hemicelulózy asi procent: Různě dlouhé, občas i rozvětvené řetězce přírodního polymeru složeného z glukózy a jiných sacharidů Při výrobě celulózy se rozpouští a vyplavují. Lignin (20-30 procent) je po celulóze druhou nejčastější organickou sloučeninou na Zemi: Vytváří trojrozměrnou síť z polymerů, která drží pohromadě vlákna celulózy a hemicelulózy Je to vlastně lepidlo, které zabezpečuje dřevnatění buněčných stěn rostlin 3

5 Doprovodné složky Tuky, vosky, pektiny, steroly, pryskyřice a anorganické látky, které po spálení tvoří popel Poslední, avšak ne nevýznamnou složkou, je voda Množství vody ve dřevě se velmi mění, např. v závislosti na druhu dřeva, ročním období 2.2 Výroba celulózy V první fázi je nutné oddělit ze dřeva celulózu, která je základním prvkem při výrobě papíru. Papír lze však vyrábět i z textilu, pak je zdrojem suroviny tzv. hadrovina Zdroje celulózy Dřevo Sběrový papír Jednoleté rostliny Mechanická výroba celulózy Postup Vlákna jsou získávána mechanickou cestou - celé kmeny jsou rozemílány za současného přidávání vody Výsledný papír se pak označuje jako dřevitý Zvýšení efektivity výroby lze dosáhnout působením vyššího tlaku, teploty a chemikálií Výhody Vysoká výtěžnost dosahující i více než 90 procent z hmoty dřeva Vynikající tiskové vlastnosti Nevýhody Nízká pevnost, díky krátkým vláknům a vysokému množství nežádoucího ligninu Nažloutlost papíru díky obsahu ligninu Nejběžnější použití výsledného papíru Papír na noviny, periodika, prodejní katalogy, obaly 4

6 2.2.3 Chemická výroba celulózy Postup Dřevní štěpky se rozvaří ve velkých kotlích, kde se za pomoci chemikálií rozpustí lignin, vlákna se tak uvolní Podle použitých chemikálií pak můžeme rozdělit postup na sulfitový (kyselé chemikálie nižší pevnost papíru) a sulfátový (zásadité chemikálie vyšší pevnost papíru) Dřevěná vlákna se po tomto rozpouštění nepoškozují Papír, který je vyráběn z celulózy připravené chemickou cestou je potom označován jako bezdřevý Nejčastější výroba celulózy - pomocí sulfátové metody, která je šetrnější k životnímu prostředí Výhody Dobré pevnostní vlastnosti Odolnost vůči žloutnutí Energeticky soběstačná výroba Nevýhody Nízká výtěžnost - pod 60 procent Velké množství výrobního odpadu, který musí být likvidován Nejběžnější použití výsledného papíru Bezdřevé papíry, psací papíry, kopírovací, obálkový (všeobecně výrobky nazývané fine papers) Chemická celulóza sulfátová Nižší výnos než v případě mechanické celulózy Velmi dobrá pevnost V porovnání se sulfitovou celulózou obtížnější bělení Dobrá potiskovatelnost Energeticky více než soběstačná výroba 5

7 Chemická celulóza sulfitová Atmosférické emise, znečišťování vodních toků Nižší pevnost než sulfátová celulóza Nižší výnos než v případě mechanické celulózy Jednoduchý způsob bělení Recyklovaná celulóza Postup Vlákna jsou získávána ze sběrového papíru - po rozvláknění a zbavení nečistot a tiskové barvy Proces výroby není úplně dokonalý, tzn. nikdy se nepodaří vlákna zbavit všechny barvy - čím vícekrát recyklováno, tím nižší bělost a pevnost (vlákna jsou více opotřebovaná) Nejběžnější použití výsledného papíru Balící papíry a kartony, novinový, obálkový papír Obr. 3: Značka: recyklováno 2.3 Výroba papíru Samotná výroba papíru se skládá ze tří částí, které jsou uvedené níže. Zpracování je provedeno v tzv. papírenském stroji Mokrá část Vláknitá suspenze, ve které obsah celulózy dosahuje hodnoty pouhého 1 procenta a zbytek je voda, natéká na tzv. podélné nekonečné síto, kde dochází k odstraňování vody tak, že vlákna se usazují na povrchu síta a voda protéká do sběrné vany. 6

8 Síto je tkanivo ze syntetických vláken skládající se s osnovy a útku. Osnovou síta se nazývají vlákna v podélném směru a útkem vlákna příčná. Po nátoku papíroviny na síto začíná intenzivní odvodňování. Z nátokové skříně vychází papírovina o obsahu asi 0,5 procenta sušiny - na konci síta již kolem 40 procent Lisová část Papírový list se snímá ze síta pomocí plstěnce do lisové části (několik válcových lisů za sebou), kde se lisováním odstraní další množství vody z papírového listu Sušící část Protože již není možné mechanicky odstranit zbylou vodu v papírovém listu, musí se papírový list sušit na válcích, které jsou vytápěny párou. Ve středu sušící části může být umístěno natírací zařízení pro povrchové úpravy papíru (povrchové klížení nebo natíraní) Další úpravy Chemické úpravy - do vlákniny se přidává kationický škrob (zvýšení pevností papíru), barvy, klížidlo (proti rozpíjení tiskových barev nebo inkoustu), plniva - kaolin nebo uhličitan vápenatý (aby nebyl papír průsvitný), retenční prostředky (pro zvýšení výtěžnosti), a další chemické prostředky. Na konci papírenského stroje může být kalandr. Jedná se o zvláštní lis, kde se papír povrchově uhlazuje, pak následuje navíječ, na který se papírový list navíjí do rolí nebo řeže na formáty. 7

9 3 Druhy tiskových papírů V následující sekci najdete vybrané druhy papírů s jejich vlastnostmi. Akcidenční - nejčastěji bezdřevé, psací nebo tiskový papír, má dobrou potiskovatelnost a popisovatelnost, je bílý nebo barevně tónovaný, používá se na obchodní formuláře, faktury apod. Bankovkový - trvanlivý papír a vysokou pevností v přehýbání a vlastnostmi, které znesnadňují padělání (průsvitky, tenké proužky fólií zapracované do struktury papíru) určený k tisku platidel. Biblový = slovníkový - tenký, bezdřevý, bělený tiskový papír, co nejméně průsvitný, určený pro tisk knih o velkém stranovém rozsahu. Vyrábí se strojně hladký, bílý nebo v jemných tónech, v plošných hmotnostech g/m 2. Ceninový - bezdřevý, bělený papír zajištěný vlákninovým složením nebo průsvitkou proti padělání, používá se k tisku losů, kupónů, kolků, známek atd. Kartografický - bezdřevý papír, často s přísadou hadroviny, používá se pro tisk vícebarevných map. Plošné hmotnosti g/m 2. Dle terminologického slovníku zeměměřictví a katastru nemovitostí je kartografický papír: bezdřevý, bělený, hlazený a plně klížený papír, vyhovující optimálně pro tisk vícebarevných map; papír musí vyhovovat požadavku minimální srážlivosti a nejvyšší pevnosti, především v ohybu Kulér - barevný hlazený tiskový papír, používaný na obchodní a organizační tiskoviny, na tisk vstupenek apod. Vyrábí se v barvě sytě rudé a v tónových odstínech až do žluté. Plošné hmotnosti 50, 60 a 120 g/m 2. Novinový - papír pro tisk novin na rychloběžných strojích, v plošných hmotnostech 45 a 48,8 g/m 2 (trendy směřují k nižším hmotnostem 43 a 40 g/m 2 ). Ofsetový - bezdřevý nebo středně jemný, zpravidla strojně hladký, rozměrově velmi stálý tiskový papír určený pro ofsetový tisk. Plošné hmotnosti g/m 2. 8

10 4 Zdroje informací Wikipedie [online]. [2009] [cit ]. Dostupný z WWW: < Sdružení Arnika [online]. [2009] [cit ]. Dostupný z WWW: < V Praze Jaroslav Bušta Eva Fiedlerová 9