Paperi – monikäyttöinen tuote
KUVITTELE materiaalia, joka on niin monikäyttöistä, että siitä voidaan juoda, tehdä vaatteita ja huonekaluja, sillä voi niistää nenänsä, sille voi kirjoittaa, sitä voi käyttää kääreenä ja siltä voi jopa syödä. Tuntuuko mahdottomalta? Ei pitäisi, sillä tällainen tuote on jo olemassa ja sillä on pitkät perinteet.
Tämä monikäyttöinen tuote on paperi. Tavalliselta paperilta ehkä puuttuu tekniikan huipputuotteisiin liittyvä hohto. Silti paperilla on merkittävä vaikutus meidän elämäämme. Ennen paperin keksimistä kirjoittaminen oli vaivalloista kirjainten kiveen hakkaamista ja sanojen savitauluihin kaivertamista. Näin kirjallinen tieto säilyi silloin vain harvojen etuoikeutena. Paperin ansiosta tilanne kuitenkin muuttui aivan toiseksi.
Kaikki alkoi siitä, kun egyptiläiset keksivät papyrus-nimiselle kaislalle erikoista käyttöä. Kaislanvarret leikattiin ohuiksi suikaleiksi, jotka ladottiin vierekkäin ja samalla hieman limittäin. Päälle levitettiin kerros liimaa, ja sen päälle ladottiin uusi suikalekerros ristikkäin. Sen jälkeen levy nuijittiin tasaiseksi ja jätettiin kuivumaan aurinkoon. Lopuksi papyruslevy vielä kiillotettiin, jotta pinnasta tuli tasainen ja sille oli helppo kirjoittaa.
Papyrusta käytettiin ilmeisesti jo Raamatusta tutun patriarkka Aabrahamin päivinä. Vaikka sen valmistaminen ei silloin ollutkaan helppoa, sitä pidettiin silti parempana kuin tekstien kiveen hakkaamista. Sen tähden siitä tuli vanhalla ajalla tärkeä tietoväline. Itse asiassa Raamattua jäljennettiin aluksi papyrukselle. Luonnollisesti alettiin käyttää myös muita kirjoitusmateriaaleja, kuten esimerkiksi pergamenttia, joka yleensä tehtiin vasikan nahasta. Papyrus oli kuitenkin jo jättänyt jälkensä, sillä nimi ”paperi” on lähtöisin siitä.
Lumpuista puupölkkyihin
Saattaa kuulostaa oudolta, että lumppuja on joskus käytetty paperin raaka-aineena, mutta ne olivat seuraava askel kehityksessä kohti nykyajan paperia. Lumput nimittäin sisälsivät selluloosaa, tärkeintä paperin aineosaa. Vuoden 105 paikkeilla kiinalaiset keksivät menetelmän paperin valmistamiseksi puuromaisesta seoksesta, joka oli tehty lumpuista, puunkuoresta, hampusta ja jopa kalaverkoista.
Kiinasta paperinvalmistustaito levisi vaivalloisesti muualle, mutta 1100-luvulla se tuli Eurooppaan. Kun Gutenberg alkoi 1400-luvulla painaa kuuluisaa Raamattuaan, paperia oli jo saatavissa. Näin paperi antoi sysäyksen tiedon nopealle leviämiselle renessanssiaikana. Mutta paperinvalmistus oli vielä muuttuva suuresti uusien keksintöjen myötä.
Kasvavaa paperin kysyntää ei voitu enää tyydyttää lumpuilla. Niinpä alettiin pohtia, voitaisiinko pääraaka-aineena käyttää puuta. Ongelmana oli kuitenkin se, miten puu saataisiin helposti hienoksi sulpuksi. 1800-luvulla tähän keksittiin kemiallinen menetelmä. Kehitettiin myös paperikone, jolla paperia voitiin valmistaa pitkinä nauhoina. Oli luotu puitteet nykyiselle paperinvalmistuksen mullistukselle: massatuotannolle.
Paperinvalmistus nykyään
Vaikka paperinvalmistusmenetelmissä on kaiken aikaa tapahtunut kehitystä, muutoksia on loppujen lopuksi tapahtunut vain vähän. Lähtökohtana ovat joko luonnonmetsät tai paperitehtaitten omat istutukset. (Eräs eteläafrikkalainen paperinvalmistaja istuttaa vuosittain 12 miljoonaa puuntainta.) Puut kaadetaan, hienonnetaan lastuiksi ja keitetään sen jälkeen paperimassaksi. Massa puhdistetaan, valkaistaan ja johdetaan paperikoneeseen.
Miten se toimii? Vedensekainen paperimassa johdetaan ensin metallilankaverkosta tehtyä hihnakuljetinta pitkin koneen viiraosaan. Puukuidut pyrkivät järjestäytymään hihnan kulun suuntaisiksi, mikä selittää sen, miksi valmis paperi repeää parhaiten vain yhteen suuntaan. Lisäksi hihnaa ravistellaan sivusuuntaisesti, jotta kuidut huopaantuisivat toisiinsa. Tämä antaa paperille lujuutta. Paperimassasta poistuu vettä hihnan läpi painovoiman vaikutuksesta, ja veden poistumista autetaan myös alla olevilla imulaatikoilla.
Tämän jälkeen paperimassa siirtyy koneen puristinosaan. Tässä vaiheessa paperin kuiva-ainepitoisuus on vasta 15–20 prosenttia, ja sen kulkiessa useitten telaparien läpi siitä poistuu lisää vettä ja se puristuu samalla tiiviimmäksi. Paperi siirtyy nyt kuivausosaan, höyryllä kuumennettaville sylintereille, jotka vuorostaan poistavat paperista vettä haihduttamalla. Onko paperi nyt valmista? Ei välttämättä. Eräitä paperilaatuja valmistettaessa kuivatun paperin täytyy kulkea vielä telasarjan välistä, joka silittää paperista kaikki epätasaisuudet ja antaa sille sileän pinnan. Valmis tuote kierretään nyt hylsyn päälle ja leikataan lopuksi halutun levyiseksi.
Joku voi ihmetellä, miten valmistusta pystytään valvomaan paperikoneen käydessä suurella nopeudella. Nykyään on olemassa koko joukko erilaisia tuotannonvalvontalaitteita, joilla voidaan koneen käydessä valvoa tuotteen laatua. Liikkuvaa paperia tarkkaillaan koko ajan erilaisin mittauslaittein. Paperin neliömetripainon määritys voi tapahtua betasäteillä, ja paperin paksuutta tarkkaillaan ajamalla paperi magneettikentän läpi. Kosteuspitoisuus määritellään mittaamalla paperista infrapunavalon heijastuma. Lisäksi paperin matkaa eri tuotantovaiheiden läpi valvotaan tietokoneilla.
Paperin monikäyttöisyys
Mihin paperin monikäyttöisyys sitten perustuu? Suurin osa paperista tehdään puumassasta, mutta raaka-aineena käytetään myös espartoheinää, bagassia (sokeriruokojätettä) ja bambua. Pellavasta, puuvillasta ja hampusta valmistetaan kirjoituspaperia ja muita erikoispapereita, kuten raamattupaperia. Mitä tapahtuu, kun tällaisten erilaisten kuitujen paljoussuhteita muutetaan? Saadaan ominaisuuksiltaan hyvin erilaisia paperilaatuja.
Ajatellaan nyt vaikka voipaperia ja imupaperia. Vaikka ne ovat ominaisuuksiltaan täysin erilaisia, ne on tehty samanlaisesta kuidusta. Erilaiset ominaisuudet on saatu aikaan erilaisilla puhdistus- ja valmistusvaiheilla. Sitä paitsi paperin ominaisuuksia voidaan muuttaa erilaisilla täyteaineilla. Kaoliini antaa paperille sileän pinnan täyttämällä kuitujen välit. Valkaisuaineet ja väriaineet parantavat paperin ulkonäköä. Titaanidioksidi parantaa paperin opasiteettia eli läpinäkymättömyyttä, jotta painettu teksti ei näkyisi toiselta puolelta läpi. Formaldehydihartsit parantavat paperin lujuutta märkänä, sillä esimerkiksi teepussit eivät saa hajota märkänä. Myös sula parafiini voi olla tärkeä aineosa. Sitä käytetään vahapaperin pinnoitteena.
Paperille näyttää löytyvän loputtomasti käyttömahdollisuuksia. Muovipinnoitettua pahvia käytetään kirjahyllyjen ja tuolien valmistukseen. Tekokuiduista, kuten nailonista ja orlonista, saadaan sellaisenaan tai paperimassaan sekoitettuna paperia, joka muistuttaa kangasta, ja siitä voidaan tehdä vaatteita ja sitä voidaan käyttää eristysaineena sähkökojeissa.
Kasvavan kysynnän tyydyttäminen
On sanottu, että paperinkulutusta voidaan pitää eräänlaisena nykyaikaisen yhteiskunnan kehityksen mittarina. Esimerkiksi vuonna 1982 kulutettiin henkeä kohti paperia ja pahvia Suomessa 159 kg, Ruotsissa 195 kg ja Yhdysvalloissa 253 kg. Näin suureksi kasvanut kysyntä asettaa valmistajille uusia haasteita.
Ensinnäkin paperitehtaat käyttävät erittäin paljon vettä, 250000 litraa jokaista puumassatonnia kohden. Erään tilastollisen vuosikirjan mukaan ’suuri paperitehdas kuluttaa saman verran vettä päivässä kuin 50000 asukkaan kaupunki’ (Britannica 1983 Yearbook of Science and the Future). Ongelmana on myös se, mitä tehdä jätepaperille.
Valmistajilla on riittänyt tarpeen vaatiessa kekseliäisyyttä. Eräs suuri eteläafrikkalainen tehdas puhdistaa jätevetensä ja pesee sillä tehtaalle tulevat pölkyt. Tämä on vähentänyt suuresti vedenkulutusta. Nykyään kerätään myös yleisesti jätepaperia uuden paperin raaka-aineeksi. Yhdysvalloissa on reilu neljännes paperitehtaiden käyttämästä kuituaineesta peräisin jätepaperista.
Nähtäväksi jää, onnistuvatko paperinvalmistajat luonnonvarojen ehtymisen häämöttäessä näköpiirissä tyydyttämään tuhlaavaisen ihmissuvun tarpeet. Varmaa kuitenkin on, että paperin kysyntä tulee pysymään suurena. Tämän lehden julkaisijat tarvitsevat sitä valtavat määrät painaessaan Raamattuja ja raamatullista kirjallisuutta. Eikä heillä ole aikomustakaan lopettaa tätä tärkeää työtä. (Matteus 24:14) Samaten tulevat opettajat, teollisuus-, tiede- ja liikemiehet sekä perheenemännät vastaisuudessakin käyttämään paperia.
Kun siis seuraavan kerran otat käteesi kirjan, kirjoitat kirjeen tai syöt paperilautaselta, niin ajattele hetkinen, millaisesta materiaalista se on tehty: paperista, joka yksinkertaisuudestaan huolimatta on osoittautunut tärkeäksi, hyödylliseksi ja monikäyttöiseksi.
[Kuva s. 21]
Johannes Gutenberg ja hänen painopuristimensa. Hän ei olisi voinut painaa Raamattua ilman paperia
[Kuva s. 22]
Suuren, nopean tasoviirakoneen märkäpää
[Kuva s. 22, 23]
Tasoviirakone, jonka alkupää (märkäpää) näkyy vasemmalla