הנייר
השם "נייר" papier בלשונות האירופאיות השונות ו- paper באנגלית מקורו ביוונית, משם הצמח "פאפירוס" שהקדמונים היו מכינים מגבעוליו חומר לכתיבה לפני שהומצא הנייר.
לפני עידן הנייר
- עם התפתחות הכתב ניצל האדם, כחומר לכתיבה, חומרים שונים אשר בטבע. תחילה הרבה להשתמש בלוחות אבן. נוחים מהם היו לוחות חומר (טין, טיט, חרס), בהם היו חורטים או מבליטים את הכתוב בשעה שהחומר היה לח ורך, ורק לאחר מכן היו אופים אותו ומייבשים בשמש או שורפים בשיטות שונות, כדי לקבע ולשמר את הכתובות. בהמשך הוכנסו לשימוש חתיכות עץ בצורה גולמית, או לאחר שמשחו אותן בשעווה. במקרה האחרון היו חורטים בהן בחרט. תוצר הפאפירוס כחומר לכתיבה היה ידוע כבר במצרים מהאלף השלישי. מאוחר יותר החל השימוש בקלף, ובעור, אותם החליף לבסוף הנייר.
המצאת הנייר
רגילהתפשטות הנייר העממי, הפשוט והזול בעולם כולו דחקה את יתר החומרים וחוללה מפנה בהתפתחות התרבות האנושית ובתולדות הכתיבה. את המצאת הנייר מייחסים לסיני טסאי-לון בשנת 105 לספירה. מאות בשנים שמרו הסינים את סוד ייצור הנייר. רק בשנת 600 התפשט הסוד לקוריאה וליפן. בכבוש הערבים את סאמרקאנד (אז פרס), הם למדו את סודות ייצור הנייר מפי שבויים סינים. הערבים הפיצו את התורה בכל ארצותיהם ואף השביחו את התוצר בנצלם צמחים סיביים וסמרטוטים, בייחוד פשתן. דרך ספרד הגיעה מלאכת הנייר לאיטליה, ומשם התפשטה באירופה כולה. המצאת הדפוס על ידי גוטנברג, במחצית המאה ה-15, העניקה תנופה רבה לתפוצת הנייר.
הייצור הידני של הנייר
במשך למעלה מאלף שנים נעשתה מלאכת ייצור הנייר בעבודת כפיים בלבד. כך החלו בה הסינים, והמשיכו בה בכל ארצות הייצור. סיבים מפורדים של צמחים שונים היו ונשארו עד היום בסיס לייצור הנייר. עד אמצע המאה ה-19 השתמשו בנוסף גם בסמרטוטים, ישנים ובלויים (אך לא רקובים), כבחומר גלם. אלה היו זולים יותר מחומרי הגלם הראשוניים, סיבי הצמחים עצמם, שבהם השתמשו הסינים. את הסמרטוטים היו בוררים תחילה לפי טיבם וצבעיהם מסלקים כפתורים, רכסים, אבזמים וכיוצא באלה, מנקים ומכבסים. אחר כך היו מנפצים ומרסקים אותם היטב, ומערבבים במים בגיגית של עץ. לפי הצורך הוסיפו גם סיד לשם ריכוך והלבנה. כך נתהווה תרחיף או בליל סיבי דליל. את התרחיף היו מסננים, והסיבים הנותרים התלכדו לשכבת נייר – אותה היו מוציאים, כובשים ותולים לייבוש.
כדי לאפשר את הכתיבה על הנייר היו "מורקים" אותו, היינו טובלים את הדפים היבשים בחומרי דבק, שנעשו תחילה מעמילן ומהמאה ה-14 מעצמות בעלי חיים וחוזרים ותולים אותם לייבוש. בהעדר מריקה, הדיו והצבע נספגים בנייר ומתפשטים, כמו בנייר סופג.
הייצור התעשייתי של הנייר
עד המאה ה-19 לא היתה התקדמות משמעותית בייצור הנייר. הטכניקה העיקרית לריסוק הסמרטוטים היתה בטחנת נייר, שפעלה כמו טחנת קמח רגילה, והותנעה בכח המים או הרוח. מפנה בטכניקה של הריסוק חל עם המצאת ההולנדר בשנת 1670 על ידי אלמוני בהולנד. עקרונותיה של ההמצאה יפים עד היום. זוהי בריכה, שבה מסתובב גליל עץ מזויין בסכינים כנגד הקרקעית. להולנדר היו מכניסים את הסמרטוטים, ושם נטחנו במים בין הסכינים עד לדייסה לפי הצורך.
המעבר המשמעותי של ייצור הנייר לעידן המיכון החל עם המצאתה של מכונת הנייר הראשונה על ידי ניקולה לואי רובר בצרפת בשנת 1799, ועם שכלולה על ידי האחים פורדרינייר באנגליה בשנת 1803. עקרונות המכונה, מתקיימים עד היום. במקום גליונות שנשאבו קודם לכן אחד לאחד מהגיגית, נשפך מעתה הבליל הסיבי המהול בהרבה מים על נפה אינסופית המונעת קדימה ללא הפסק, והסיבים משתזרים בה כיריעה נעה ואינסופית של נייר, ללא תפר וללא חיבורים. סיומו של התהליך הוא מעבר בין גלילי סחיטה ותופי ייבוש, דרך מערכת של גלילי החלקה מיוחדים הנקראת "מעגילת הנייר" או "קלנדר" החלקה מעולה של שני צדדיה של היריעה, ועד לגלילה בגלילים או חיתוך לגליונות.
חומרי הנייר וייצור נייר מעץ
רוב הסיבים המשמשים לייצור הנייר באים מעולם הצומח, החשוב בהם הוא העץ. סוגים אחרים של חומרי גלם לסיבים כגון קש, סמרטוטים, כותנה, עשב אספארטו (מין גומא), קנה סוכר, ולאחרונה סיבים סינתטיים, נחותים באיכותם לעומת סיבי עץ.
ב-1844 עלה בידי הגרמני פרידריך קוטלוב קאלר ללבד לראשונה גיליון נייר מעץ, אחרי ששויף בול עץ וריסק אותו באבן ריחיים. בשנת 1846 נמכר הפטנט, ובכך ניתן האות להתקדמות עצומה בייצור הנייר. עד מהרה למדו להפיק מן העץ – בשיטות כימיות – את התאית (צלולוזה) הבנויה סיבים סיבים, והחיונית כל כך לייצור נייר באיכות גבוהה. לניצול העץ הוקמו טחנות ריסוק ענקיות בקרבת יערות גדולים, וכן מפעלים להפקת התאית. במפעלים אלה מעבדים את החומר – הן בצורת רסק עץ פשוט, המורכב באופן טבעי עם חומרים אחרים, והן בצורת תאית טהורה.
נייר שנעשה מעץ טחון, או מתערובת המכילה עץ טחון, נקרא "מכיל עץ". נייר זה מצהיב תוך זמן קצר בהשפעת האור והאוויר.
עיבוד כימי של העץ נעשה בשני תהליכים: בעזרת סולפיט, חומר חומצתי, או בעזרת נתרן וסולפאט, חומר בסיסי. בשני התהליכים מעבדים את שבבי העץ הגסים בלחץ ובחום כך שהשרפים והעצה שבעץ מסולקים החוצה. השבבים הרכים עוברים בישול והחומר הרך שמתקבל הוא התאית. לפי הצורך מעובדת התאית בהמשך בהלבנה, מנוקה, נשטפת ומסוננת כדי שייפלטו ממנה החומרים הכימיים. נייר שעשוי מתאית טהורה נקרא "נטול עץ".
החומר הסיבי צריך תוספות שונות בטרם ניגשים לעשות ממנו נייר: חומרי מילוי (להגדלת האטימות) דבקים שונים (כדי לצמצם ספיגה), אלום, צבעים וחומרי הלבנה שונים.
השפעה חשובה על תכונות הנייר נודעת גם לאופן טחינתם של הסיבים. זו נעשית בין אבני ריחיים או בין זוגות של סכינים מסתובבות. ככל שהטחינה אינטנסיבית יותר, כן יתפרדו הסיבים לשערות עדינות, והנייר הנוצר נעשה חזק ויציב יותר מנייר עשוי מסיבים שנותרו שלמים, או לא התפרדו דיים.
משקל נייר נע בין 25 ל-180 גרם למ"ר. משקלו של קרטון דק מ-180 ל-250 גרם של קרטון עבה יותר מ-250 עד 600 גרם ושל לוחות קרטון עבים במיוחד – מעל 600 גרם.
חישובי משקל וכמות
מחיר הנייר נקבע ונמדד ביסודו לפי משקלו ולא לפי מספר הגליונות וגודלם.
הנייר נמדד בגרמים לכל מטר מרובע של שטח הנייר. שיטה זו נקרית "משקל מרחבי" ובלשון עממית "גרמז'". בדיבור יומיומי מקצרים ונוהגים לומר לדג': "משקל הנייר 80 גרם". הכוונה היא 80 גרם למטר מרובע. משקל מרחבי מהווה, כרגיל, גם סימן היכר לעוביו של הנייר, אך לא תמיד.
שקילה במאזני ריבוע
בבתי דפוס גדולים, נהוג להשתמש למדידת המשקל המרחבי במאזניים מיוחדים עדינים מאד. שוקלים ריבוע נייר בגודל 10 ס"מ X 10 ס"מ ומחוג מסוים מציין, ללא חישובים נוספים, את משקלו של מטר מרובע.
חישוב משקל מרחבי לפי גיליון:
אפשרות 1 – שקילת גיליון
בהעדר מאזני ריבוע שוקלים גיליון שלם במאזניים רגילים, אך עדינים ומדויקים, מחשבים את שטחו (אורך X רוחב) ואז מחלקים את משקל הגיליון בשטחו ומכפילים ב-1 מ"ר (10,000 סמ"ר).
הנוסחה היא:
משקל מ"ר=( אורך X רוחב )/( 10,000 X משקל הגיליון או הדף)
אפשרות 2 – שקילת פיסות נייר
שוקלים מספר פיסות נייר בגודל 10 X 10 ס"מ, שנגזרו מאותו גיליון. מחלקים את משקל הפיסות במספרן ומכפילים ב-100. לדג' 10 פיסות, שוקלות 8 גרם ביחד, החישוב הוא:
80 גרם למ"ר= 100 X (10 / 8)
אפשרות 3 – שקילת חבילה
במסחר מקובל החישוב לפי משקל חבילה, שיש בה מספר מסויים של גיליונות (500, 1000). במדידת המשקל המרחבי לפי החבילה, מחלקים את משקל החבילה בגרמים במספר הגיליונות המוכפל בשטחם, ומקבלים את משקלו המרחבי של גיליון בודד.
לדוג' משקל 10 חבילות בנות 500 גיליונות = 5,000 גיליונות הוא 280 ק"ג (או 280,000 גרם), ושטח הגיליונות 70X100 ס"מ. משקל מ"ר אחד של נייר הוא אם כן:
80 גר' למ"ר = 10,000 X (100 X 70 X 5000) X 280,000
חישוב מספר גליונות דרוש לקבלת משקל רצוי:
משקל גיליון הוא (היפוך הנוסחה):
משקל הגיליון = 10,000(סמ"ר) / (אורך X רוחב X משקל מרחבי)
לעיתים הזמנת נייר נערכת לפי משקלו, ולא על פי מספר הגליונות. כיצד מחשבים? מחשבים את משקל הגיליוןומחלקים בו את המשקל הכללי הנחוץ. לדוג' משקלו המרחבי של הגיליוןבגודל 70X100 ס"מ הוא 80 ג' למ"ר, והכמות הנקנית היא 1,000 ק"ג כמות הגליונות שתתקבל היא:
17,585 גליונות = 10,000 (סמ"ר) / (100 X 70 X 80 ) / 1,000 ק"ג.