Doölo dne 6. XII.1999 KlÌËov· slova: v˝ukovÈ experimenty, demonstrace v˝roby papÌru, zkouöenÌ vlastnostÌ papÌru ⁄vod PapÌr je jednÌm z nejv˝znamnÏjöÌch masovÏ vyr·bÏn˝ch produkt˘. SouËasn· svÏtov· produkce papÌru a lepenky dosahuje 300 mil. t, pr˘mÏrn· roËnÌ spot¯eba na obyvatele planety ËinÌ asi 50 kg (cit. 1 ). Spot¯eba papÌru v˝znamnÏ charakterizuje materi·lnÌ i kulturnÌ˙roveÚ spoleËnosti. Informace o v˝robÏ papÌru proto nespornÏ pat¯Ì do v˝uky chemie. Jsou obvykle za¯azov·ny do uËiva o

more »

... acharidech jako fin·lnÌ krok technicky nejv˝znamnÏjöÌho zp˘sobu chemickÈho zpracov·nÌ d¯eva. V˝roba papÌru navazuje na v˝robu vl·knin (p¯edevöÌm buniËiny), kter· m· p¯ev·ûnÏ charakter typickÈ chemickÈ v˝roby. VlastnÌ v˝roba papÌru b˝v· nepr·vem ch·p·na jako proces pouze mechanick˝, aËkoliv m· sv˘j chemismus a Ñchemizaceì tÈto v˝roby se neust·le prohlubuje. Nedostatkem ökolnÌ interpretace v˝roby papÌru je rovnÏû absence n·zornÈ demonstrace v˝robnÌho principu. P¯i sloûitosti a Ñnepr˘hlednostiì modernÌch v˝robnÌch postup˘a za¯Ì-zenÌ neb˝v· û·ky dob¯e pochopena podstata v˝roby papÌru ani p¯i exkurzÌch do papÌren. Ke zlepöenÌ˙Ëinnosti v˝uky tÈmatu v˝roba papÌru, navrhujeme jednoduchÈ demonstrace z·klad-nÌho v˝robnÌho principu a na nÏ navazujÌcÌ hodnocenÌ nÏ-kter˝ch vlastnostÌ p¯ipravenÈho papÌru. V˝robu papÌru lze bez zvl·ötnÌho vybavenÌ zn·zornit materi·lovÏ i ËasovÏ nen·roË-n˝mi pokusy, kterÈ jsou proveditelnÈ v podmÌnk·ch st¯ednÌ i z·kladnÌ ökoly 2 . Princip v˝roby papÌru Technologie v˝roby papÌru je struËnÏ charakterizov·na nap¯. v publikaci 3 , podrobnÏjöÌ informace p¯in·öÌ nap¯. literatura 4-6 . Proto uv·dÌme jen nezbytnou rekapitulaci z·kladnÌch princip˘, jejichû modelem jsou n·sledujÌcÌ demonstraËnÌ experimenty. PapÌr se vyr·bÌ zplstÏnÌm, odvodnÏnÌm a vysuöenÌm vl·ken z jejich vodnÈ suspenze zvanÈ papÌrovina. PapÌrovina vznik· mokr˝m rozvl·knÏnÌm a mletÌm vl·knit˝ch surovin (zejmÈna buniËiny) a n·sledujÌcÌm p¯id·nÌm p¯Ìsad pro˙pravu vlastnostÌ papÌru. Podstatu papÌrensk˝ch vl·knin tvo¯Ì celulosa. Roz-vl·knÏnÌ a mletÌ vl·knin spoËÌv· hlavnÏ v podÈlnÈm ötÏpenÌ nabotnal˝ch vl·ken na jemnÈ fibril·rnÌ svazeËky, coû lze p¯irovnat k rozplÈt·nÌ lana aû na jemn· vl·kÈnka. SvazeËky majÌ velk˝specifick˝povrch a velkÈ mnoûstvÌ obnaûen˝ch hydro-xylov˝ch skupin v makromolekul·ch celulosy (v kaûdÈ gluko-sovÈ jednotce jsou t¯i volnÈ hydroxylovÈ skupiny). Ty v hoto-vÈm vysuöenÈm papÌru vytv·¯ejÌ vodÌkovÈ vazby mezi vl·kny (obr. 1). Rozvl·kÚov·nÌ a mletÌ se v souËasnosti prov·dÌ zejmÈna ve v̯iv˝ch za¯ÌzenÌch p¯ipomÌnajÌcÌch dom·cÌ mixÈr a v za¯ÌzenÌch, kde suspenze vl·ken proch·zÌ mezi rotujÌcÌmi disky. P¯Ìsady do papÌroviny se liöÌ podle druhu papÌru. Jejich souËasn˝sortiment je velmi rozmanit˝. VÏtöina papÌr˘obsahuje klÌûidla na b·zi p¯ÌrodnÌch prysky¯ic Ëi syntetick˝ch l·tek. P¯ÌrodnÌ prysky¯ice se na vl·kna fixujÌ p¯Ìdavkem sÌranu hlinitÈho, kter˝mj. tvo¯Ì nerozpustnÈ hlinitÈ soli prysky¯iË-n˝ch kyselin a koaguluje volnÈ prysky¯iËnÈ kyseliny. KlÌûenÌ zvÏtöuje odolnost papÌru proti vodÏ (hydrofobnost). MnohÈ papÌry, hlavnÏ tiskovÈ, obsahujÌ plnidla (nap¯. kaolin), kter· mÏn̯adu jejich vlastnostÌ, mj. omezenÌm mezivl·kenn˝ch vo-dÌkov˝ch vazeb zvyöujÌ porÈznost papÌru. Pro v˝robu barevn˝ch papÌr˘se p¯id·vajÌ obvykle roztoky barviv, kter· jsou na vl·kna fixov·na r˘zn˝mi fixaËnÌmi prost¯edky (mj. sÌranem hlinit˝m). PapÌrovina z¯edÏn· obvykle na 0,5ñ1 % suöiny natÈk· na mokrou Ë·st papÌrenskÈho stroje. OdvodnÏnÌ papÌroviny a zpl-stÏnÌ vl·ken zpravidla probÌh· na nekoneËnÈm podÈlnÈm sÌtÏ (analogie p·sovÈho dopravnÌku) s p¯ÌËnou vibracÌ, a to nejprve gravitacÌ (cezenÌm), potom pomocÌ vakua (ods·v·nÌm). Mo-kr˝p·s papÌru se mezi v·lci ve styku s plstÏnou tkaninou lisuje a potom suöÌ na vyh¯·t˝ch v·lcÌch p¯i teplotÏ obvykle p¯es 100 ∞C. V suöicÌ Ë·sti papÌrenskÈho stroje se z papÌru odstranÌ nejen p¯ebyteËn· voda, ale vytvo¯Ì se zde zmÌnÏns ystÈm mezivl·kenn˝ch vodÌkov˝ch vazeb, zn·zornÏn˝na obr. 1b. (VodÌkov˝ch vazeb v mokrÈm papÌru se˙ËastnÌ voda, kter· je v obr. 1a zjednoduöenÏ zn·zornÏna monomolekul·rnÌ vrstvou.) V suöicÌ Ë·sti stroje se rovnÏû dokonËuje proces klÌûenÌ (po roztavenÌ Ë·steËek klÌûidla). ModelovÈ experimenty k demonstraci v˝roby papÌru V naöich pokusech vl·knitou surovinu p¯edstavuje fil-traËnÌ papÌr. Ten je sloûen pouze z bÏlenÈ buniËiny, tj. prak-Obr.