materiaalkunde deel 10: papier - termen

papyrus

oudste soort “papier”, bijna 500 jaar oud en tot 2^de eeuw V.C. de belangrijkste schriftdrager in het oude Egypte

productie van papyrus

1. stengels verzamelen

2. stengels snijden

3. stengels op elkaar leggen

4. sap toevoegen als bindmiddel

5. lagen op elkaar kloppen met hamer

6. drogen en schuren

perkament

schriftdrager gemaakt van dierenhuid, ca. 200 V.C. ontwikkeld in Klein-Azië door de papyrus-schaarste, boost door erkenning Christendom

papier

uitgevonden in China rond 500 V.C., proces wordt geperfectioneerd door Ts’ai Lun in 105 V.C., pas in 750 komt deze kennis tot in het Midden-Oosten

evolutie van papiermolens

• 1264: gebruik van gelatine ipv stijfsel als verlijming, Fabriano (ITA)

• 1293: introductie watermerken, Fabriano (ITA)

• 1798: uitvinding papiermachine door Nicholas Robert (FR)

• 1815: verbeteringen door de gebroeders Foudrinier (FR)

• 1840/44: pulp op basis van hout (Keller, DU)

bestanddelen van papier

• cellulose

• water

• lijmstoffen

• vulstoffen, coatings, …

cellulose

hoofdbestanddeel van celwanden van planten (α-, β-cellulose en γ-cellulose), het is een polysacharide, glucosemoleculen vormen de basis van deze ketens

cellulose in papier: micro

Celluloseketens zijn onderling verbonden door waterstofbruggen, covalente bindingen tussen waterstof- en zuurstofatomen

cellulose in papier: macro

Macromoleculen → agglomeraten (samenhoping) → micellaire vezels of filamenten (plantenvezels/fibrillen)

hemicellulose

bestaat ook uit glucose, maar bevat andere suikers zoals xylaan en arabinoxylaan. De polymeerketens zijn kort en vaak vertakt. Ze kunnen geen strak netwerk vormen → minder geordend

lignine

de natuurlijke (lijm)stof die de houtvezels aan elkaar hecht en ervoor zorgt dat planten rechtop blijven staan. Het is een 3-dimensionaal polymeer opgebouwd uit ringen van 6 koolstofatomen

opbouw van cellulose

1. lignine

2. cellulose

3. hemicellulose

4. fibrillen

5. celwandlaag

6. hout cellen

soorten plantvezels

• zaadharen

• bastvezels

• bladvezels

• grassen

soorten houtvezels

• naaldhout

• loofhout

winning van cellulose

• aanvankelijk lompen → recyclage

• mechanische pulp: groot aandeel lignine “houthoudend”

  • sinds 1970: thermo-dynamische vervaardiging

• chemische pulp: “houtvrij”

• pulp obv recyclagepapier: chemische pulp

water in papier (H₂O)

• polair solvent, van groot belang tijdens productieproces (vorming waterstofbruggen)

• kwaliteit van water is van groot belang: hoog ijzergehalte en veel onzuiverheden kunnen versnelde veroudering veroorzaken

gebruik van lijmstoffen in papier

• papier beschrijfbaar/bedrukbaar maken

• vertraging van de hygroscopische werking van papier

• aanpassing van de sterkte wanneer vochtig

• vertraging van de opname van atmosferische vervuiling

lijmstoffen doorheen de tijd

• Arabieren: plantaardige lijmstoffen zoals zetmeel

• Europa: gelatine (dierlijke lijm, collageen)

• 1880: aluin-rosineverlijming (aluminiumsulfaat en rosine)

• vandaag: zowel plantaardig als synthetische lijnen

interne verlijming

in de massa verlijmd

externe verlijming

oppervlakteverlijming

vulstoffen/poriënvullers

minerale, fijn verdeelde stoffen die de lege ruimtes opvullen (in de massa toegevoegd), hebben invloed op de opaciteit en witheid van het papier + verhogen bedrukbaarheid

kleurstoffen en pigmenten

toevoegen om papier een bepaalde kleur te geven, worden in de massa toegevoegd

coatings

worden pas aangebracht wanneer het papier gevormd is, versterken het papier en passen het uitzicht aan

handgeschept papier

“raampapier” genoemd, proces in China uitgevonden, papier wordt met de hand gemaakt met schepramen

bereiding van handgeschept papier

1. bereiding van de pulp: sorteren en versnijden, wassen + rotten, hamerbakken of stamptroggen → witte brij, verdunning met water + ev. vulstoffen

2. de bladen vormen: schepper dompelt schepraam onder in het schepvat, oneffen opp. wordt glad gemaakt, water enkele seconden uitdruipen, koetser zal zeef omkeren en legt vel op absorberende ondergrond → afgekoetst

3. de bladen drogen: stapel papier geperst in schroefpers, water afgevoerd, heffer haalt vellen los en maakt nieuwe stapel, daarna over touwen gehangen om te drogen

4. de bladen afwerken: externe verlijming, drogen en persen, … afgeteld per 25 (één hand) en verpakt per riem (20 hand = 500 vellen)

papier vergé

eerste schepramen zijn opgebouwd uit een houten lattenwerk dat een weefsel van koper- of messingdraden ondersteunt → deze structuur is te zien in het papier als kettinglijnen

velijnpapier

schepraam met een veel dunner weefsel, waardoor geen lijnenpatroon meer te zien is → naam van gelijkenissen met het perkament

Whatman

ontwikkelaar van het schepraam voor velijnpapier in 1775

watermerk

met een (meestal koper) draad wordt een figuur/letter/woord op de zeef van het schepraam genaaid → hierdoor is de vezellaag lokaal dunner en transparanter

machinaal papier

papier gemaakt met een machine, met een langzeefmachine, een continu proces

machinaal proces papierproductie

1. pulp en nat productie

2. nat persen

3. drogen van papier

4. afwerking

5. opdraaien en snijden

6. snijden of inpakken

gebroeders Foudrinier

uitvinders van de langzeefmachine in 1815

looprichting (MD = machine direction)

de papiervezels bij machinaal/industrieel vervaardigd papier richten zich in één bepaalde richting, namelijk evenwijdig aan de richting waarin de zeef zich voortbeweegt

manieren om de looprichting te bepalen

• buigproef

• vochtproef

• nagelproef

• scheurproef

vloeipapier

niet verlijmd papier zodat het een erg absorberende papiersoort is

zijdepapier

zeer dun, zacht en sterk papier, vaak gebruikt als verpakking

karton

papier dat bestaat uit meerdere lagen, met een grammage hoger dan 180g/m²

massiefkarton

vanaf 500g/m² → van oudsher verschillende lagen papier op elkaar om een stuggere drager te vormen

Japans papier/Oosters papier

“Washi” → vezels van lokale (éénjarige) plant, lange cellulosevezels (dun papier met grote sterkte) en vaak gebruikt bij restauratietechnieken

KOZO (Japans papier)

“Broussonetia kazinoki” → bastvezel van moerbeiplanten (meest gebruikt in restauratie)
kenmerken: zeer lange vezels, hoog cellulosegehalte, nagenoeg geen onzuiverheden, natuurlijke witte kleur, wellicht sterkste papiervezel

GAMPI (Japans papier)

“Diplomorpha Sikokiana” → bastvezels
kenmerken: door het hoge gehalte aan hemicellulose heeft een papier een ‘knisperend’ karakter

MITSUMATA (Japans papier)

“Edgewothia Chrysantha/Papyferia” → bastvezels
kenmerken: korte vezels, zachte structuur, natuurlijk oranje-gele kleur

MANILLA/ABACA (Japans papier)

“Musa textilis” → bladvezels van bananensoorten
kenmerken: verschil in taaiheid (van hard naar zacht) naargelang ze aan de binnen- of buitenkant liggen van het blad, hoge scheurweerstand

eigenschappen van papier

• papierdikte en gramgewicht

• scheursterkte

• maatvastheid

• opaciteit

• witheid/ISO-brightness

• waterabsorptievermogen en relatief vochtgehalte

• pH-waarden

CIE

Commission International de l’Eclairage, de internationale autoriteit op vlak van licht, lichtbronnen, kleur en kleurruimte

zuurvrij papier

pH 7 → nieuw geproduceerd papier heeft een min of meer neutrale pH, ongeacht de vezelkwaliteit

archivaal of gebufferd papier

papier van hoogwaardige vezels (bv. katoen) of chemisch behandeld houtpulppapier met neutrale tot alkalische pH

PAT getest papier

Photographic Activity Test → ISO 18916 – test inzake chemische interactie tussen papier en fotografisch materiaal na langdurig contact

identificatie van papier

• afhankelijk van situatie → sommige testen zijn destructief

• “nice to know” vs. “need to know”

visuele analyses en empirisch onderzoek

• datering via inscripties

• watermerken en looprichting op papier

• indicatie van degradatieprocessen

• …

destructieve testen

• pH-metingen

• vezelanalyse (microscopie)

• indicatoren

• …