Paperi

Tyhjä A4-paperiarkki

Paperi on ohut ja litteä kuiduista puristamalla valmistettu yleinen kulutustavara. Yleensä paperia valmistetaan puumassasta, mutta muitakin kasvikuituja, kuten puuvillaa ja hamppua, voidaan käyttää. Monissa kielissä käytetty sana paperi juontuu papyruksesta.

Paperia valmistetaan niin graafiseen käyttöön (kirjoittaminen, piirtäminen, kopiointi, tulostaminen), hygieniaan (WC- ja talouspaperi) kuin pakkausmateriaaliksi. Paperin jalosteita ovat muun muassa sanomalehdet, kirjat, mehu- ja maitotölkit ja jotkin keksi- ja makeiskääreet. Myös tapetit valmistetaan vahvasta paperista. Setelit ja muut arvopaperit valmistetaan erittäin korkealaatuisesta paperista, johon voidaan käyttää puuvillaa tai lumppua. Lumppupaperi kestää hyvin aikaa ja kulutusta, ja sen pH-arvo on neutraali, joten se sopii erityisen hyvin arkistokäyttöön.

Paperinvalmistuksessa käytetään termiä grammapaino, joka tarkoittaa paperin painoa grammoissa neliömetriä kohti. Paperin ja kartongin välinen standardinmukainen erottelu kulkee grammapainossa 125 g/m², jonka yli olevia laatuja kutsutaan kartongiksi. Kartonkeja käytetään useimmiten pakkauksiin. Muita kartonkien käyttökohteita ovat imukartongit, joiden valmistuksessa käytetään pellavaa imun muodostamiseen. Paksuimpia monista kartonkikerroksista koostuvia lajeja taas kutsutaan pahveiksi.

Paperiarkkien ohuet reunat voivat vahingoittaa ihoa johtaen paperihaavoihin.

Paperiarkeista käytetään seuraavia kappalemittoja:

• kirja = 25 arkkia
• riisi = 500 arkkia (= 20 kirjaa)
• pakka = 5 000 arkkia (= 10 riisiä)

Historia

Pääartikkeli: Paperin historia

Oksyrhynkhoksesta, Egyptistä löydetty papyrus. Reiät ovat tuhohyönteisten tekemiä.

Paperin valmistusprosessin kuvasi kirjallisesti ensi kerran Kiinassa valtion virkamies Cai Lun vuoden 105 paikkeilla. Paperin valmistustaito levisi Koreaan ja Japaniin 600-luvun alussa. Muslimit oppivat valmistamaan paperia lumpuista 760-luvulla, kun taito levisi kalifaattiin Kiinasta. Paperin valmistustaidon uskotaan levinneen arabien mukana Kiinasta islamilaiseen Espanjaan 1100-luvulla ja edelleen tästä Eurooppaan 1300-luvun tienoilla. Ibn Battutan mukaan Marokon Fès al Balissa oli 1300-luvulla "400 myllynkiveä paperin valmistusta varten". Paperia vietiin täältä Al-Andalusiin Iberian niemimaalle, kunnes paperin valmistus levisi myös Eurooppaan. Paperin ohella kirjoitusmateriaalina oli pergamentti. Suomeen paperia tuotiin jo 1300-luvun puolessa välissä, varhaisin säilynyt suomalainen paperiasiakirja on vuodelta 1350. Keisari Napoleon otti Ranskassa paperin standardikoot käyttöön 1800-luvun alussa. Nämä standardit eivät levinneet laajalle.

Paperi säilyi suhteellisen kalliina vuosisatojen ajan, kunnes teolliset paperikoneet mullistivat valmistusprosessin ja oivallettiin, että paperia pystytään valmistamaan edullisemmin puumassan kuiduista. Paperikoneiden kehitys tapahtui erityisesti 1800-luvun alussa. Tuolloin raaka-aineena käytettiin yhä lumppuja. Menetelmä puuhiokkeen käyttöön kehitettiin Saksassa 1840-luvulla. Puuhiokkeen ohella tarvittiin edelleen myös lumppuja sitomaan massaa. Seuraava kehitysaskel oli kemiallisen menetelmän kehittäminen: puuhiokkeesta siirryttiin sellun käyttöön raaka-aineena.

Halvan paperin esiinmarssin myötä kirjat ja sanomalehdet yleistyivät teollistuneissa maissa, jolloin informaationlevitys mullistui lähes kaikkien lukutaitoisten saataville ja pakkaukset muodostuivat kulutuksen luontaiseksi osaksi. Sveitsi standardoi paperin koot 1921. Suomen kansallinen standardisoimisjärjestö SFS vakioi A- ja B-sarjojen paperikoot 1927. Paperikoot olivat neljä vuotta aiemmin perustetun järjestön ensimmäisiä standardeja.

Tietokoneiden siirtyessä kuvaputkinäyttöihin ja rivikirjoittimien kadotessa ennustettiin paperittoman toimiston ja jopa paperittoman yhteiskunnan tuloa, mutta päinvastoin tietotekniikan aikakaudella kulutus on moninkertaistunut. 1980-luvulla jotkut ennustivat jopa paperisen kirjan katoamista ja korvaamista sähköisillä näytöillä, mutta 2000-luvulla tällaista ei ole ollenkaan näkyvissä. PDAt ja kännykkäkalenterit ovat tulleet muistilehtiöiden rinnalle, mutta paperin katoamista ei ole silti näköpiirissä.

Valmistus

Paperinvalmistusta 1500-luvun Saksassa

Pääartikkeli: Paperikone

Nykyään valtaosa paperista valmistetaan teollisesti puukuiduista pitkälle automatisoidulla prosessilla. Eräät muutkin kuidut sopivat, mutta metsäteollisuus ei ole panostanut niiden tutkimukseen, koska puun riittävyys on vaikuttanut turvatulta. Taloudellinen ja ympäristöystävällinen tulevaisuuden vaihtoehto puulle on olkisellu. Olkea syntyy vuodessa ruuantuotannon ohessa 2 500 miljoonaa tonnia. Paperia valmistetaan maailmassa 350 miljoonaa tonnia vuodessa.

Kuitupuu tuotiin ennen tavallisemmin uittamalla proomujen avulla, nykyisin maanteitse rekoilla, laivoilla tai rautateitse. Kuorimarummuissa puista poistetaan kuori. Rungot jatkavat matkaansa; kuoret poltetaan energiaksi tai käytetään maanparannusaineena. Osa puunrungoista haketetaan lastuiksi (puuhakkeeksi), jotka varastoidaan, osa hiotaan hiomakoneilla hiokemassaksi.

Lastuista voidaan valmistaa puumassaa lähinnä kahdella eri tavalla: hake keitetään lipeässä, jolloin puusta liukenee ligniini, mutta runsaasti muutakin. Näin saadaan sellumassaa. Vaihtoehtoisesti hake hierretään mekaanisesti. Käsittelyjen tuloksena puusta muodostuu massaa (hioke, hierre tai sellu), joka pestään ja useimmiten valkaistaan (valkaisematonta massaa josta syntyy ruskeaa paperimateriaalia, käytetään lähinnä pakkauspaperien ja -kartonkien valmistukseen).

Paperimassaan voidaan myös lisätä erinäisiä täyteaineita esimerkiksi kaoliinia, talkkia, kalsiumkarbonaattia ja erilaisia väriaineita. Täyteainelisäyksen pääasialliset edut ovat opasiteetin (läpinäkymättömyyden) kasvaminen, matta-, kiiltopintaisuuden, värin säätely ja raaka-ainekustannuksien halventuminen.

Syntynyt oikeaan sakeuteen laimennettu, paineistettu paperimassa syötetään perälaatikosta viiralle, joka muodostetaan "huulen" avulla ohueksi tasaiseksi rainaksi. Sen jälkeen prosessin suurin tehtävä on poistaa vesi eri keinoin. Ensin viiralla vettä imetään pois mm. alipaineistetuilla imulaatikoilla. Muodostuva paperiraina otetaan ylös puristinosalle ottotelan avulla, seuraavaksi raina puristetaan suurien telojen läpi, "nippien" (märkäpuristus) avulla, ja viimeksi paperiraina kulkee kuivatusosalla. Se menee eri kuivatusryhmien välein, höyryllä paineistettujen, eri lämpöisten telojen "kuivatussylinterien", pitkin huomattavan matkan, jolloin loput tasapainokosteuden ylittävästä vedestä poistuu haihtumalla (kuivatus).

Näiden jälkeen paperi rullataan isolle konerullalle "tampuurille". Kuivaan paperiin voidaan lisätä erilaisia päällysteitä ja pintakäsittelyaineita, jotka parantavat paperin ominaisuuksia paremmin sen käyttötarkoitukseen soveltuvaksi.

Kierrätys

Paperin voi kierrättää raaka-aineena noin viisi kertaa. Kotikeräyspaperin kierrätysaste on Suomessa noin 85 prosenttia.

Paperiarkkien koot

Pääartikkeli: ISO 216

A-sarjan paperikoot

Kansainväliset paperiarkkien koot on määritelty ISO 216 -standardissa. Standardin mukaisia paperikokoja käytetään useissa maissa, merkittävinä poikkeuksina ovat mm. Yhdysvallat ja Kanada.

ISO 216 -standardi määrittää yleisesti käytössä olevat A-, B- ja C-sarjat, jotka eroavat toisistaan kokonsa puolesta. Yleisin käytössä oleva sarja on A-sarja, johon kuuluu Suomessa yleisin A4-paperi.

A0-arkin pinta-ala on tasan 1 neliömetri, B0-arkin lyhyempi sivu on pituudeltaan metri. Sekä A- että B-sarjoissa arkin lyhyemmän ja pidemmän sivun suhde toisiinsa on $1:{\sqrt {2}}$. A-sarjan eri kokoja käytetään muun muassa kirjoituspaperina, postikortteina ja käyntikortteina. B-sarjan kokoja käytetään esimerkiksi kirjoissa, piirustuksissa ja esitteissä.

C-sarja määrittelee kirjekuorien koot. C-sarjan kirjekuori on aina vastaavaa A-sarjalaista suurempi. C4-kirjekuoren sisälle mahtuu A4-kokoinen paperi taittamatta.

Paperin mineraalit

Paperin ydin on puukuiduissa. Kuituaineiden yhteensitomiseksi paperissa on myös erilaisia liima-aineita. Paperin painatusominaisuuksien parantamiseksi paperiin voidaan lisäksi laittaa kiviaineksesta peräisin olevia pigmenttejä. Joidenkin paperilaatujen koostumuksesta jopa kolmannes voi olla näitä mineraaleja. Tämän vuoksi koulukirjat, aikakauslehdet ja muut mineraalipitoisesta paperista valmistetut painotuotteet tuhkaavat poltettaessa normaalia paperia enemmän. Joissakin papereissa mineraaleja on täyteaineen lisäksi erityisenä pinnoitteena.

Mineraalien käytön tavoitteena on estää painovärien imeytyminen paperiin, jolloin teksti piirtyy terävämmin. Mineraalien tarkoituksena on myös heijastaa valoa niin, että teksti ei paistaisi paperin läpi. Näin syntyy voimakas kontrasti painomusteen ja valkoisen paperin välille. Pinnoitettu paperi heijastaa usein valoa niin voimakkaasti, että tekstin lukeminen saattaa vaikeutua. Tästä syystä kirjat, joissa on paljon luettavaa tekstiä, painetaan yleensä pinnoittamattomalle paperille. Mineraalit tekevät paperista myös hitaammin hajoavaa ja pidentävät näin paperin kestoikää.

Yleisimmin käytettyjä mineraaleja ovat kaoliniittisavi ja kalsiumkarbonaatti eli liitu. Myös hienoksi jauhettua kiteistä marmoria, kipsiä ja titaanioksidia käytetään. Syväpainatuksessa voidaan käyttää myös talkkia; offsetpainatukseen talkki ei sen sijaan sovi.

Paperilajit

• Puupitoiset painopaperit
  • sanomalehtipaperi
  • päällystämätön aikakauslehtipaperi
  • päällystetty aikakauslehtipaperi

• Puuta sisältämättömät painopaperit eli hienopaperit
  • päällystämättömät hienopaperit
  • päällystetyt hienopaperit
  • setelipaperit

• Piirustus-, maalaus-, grafiikka- ja taidepaperit
  • piirustuspaperi
  • litoposteri
  • akvarellipaperit
  • japaninpaperi
  • nepalinpaperit
  • ingres-paperit
  • kuultopaperit
  • hiilipaperi
  • skissipaperit
  • valokuvauspaperit
  • väripaperit

• Muita paperilajeja
  • etikettipaperit
  • krepatut paperit
  • leivinpaperit
  • kirjopaperit
    • nahkapaperit
  • lämpöpaperit (lämpöherkät paperit)
  • pakkauspaperit
  • pehmopaperit
  • pergamenttipaperi
  • pergamiini
  • rasvatiiviit paperit
  • suodatinpaperit
  • säkkipaperit
  • tapettipaperit
  • tarrapaperit
  • voimapaperit
  • voipaperi
  • vessapaperi (kuuluu pehmopapereihin)

Aiheesta muualla

• Paperinvalmistaja UPM yhtiön verkkosivu
• Paperinvalmistaja Stora-Enson verkkosivu (englanniksi)
• Metso yhtiön verkkosivu (englanniksi)
• Paperintuotantolaitteiden valmistajan Voith Paper yhtiön verkkosivu (englanniksi)
• Keräyspaperin tuottajayhteisön Suomen Keräystuote Oy:n verkkosivu