Informácie o papieri

PAPIER, TECHNICKÝ MATERIÁL

Mgr. Miloš Viglašský, 2010

Na prvý pohľad obyčajný, všedný a pre málokoho zaujímavý - no napriek tomu už viac ako dvetisíc rokov používaný materiál dennej potreby má v našej spoločnosti nezastupiteľné miesto. Význam papiera podčiarkujú slová Vargovej v práci Materiály a technológie, kde uvádza, že „už v najstaršej dobe bol papier tlmočníkom myšlienok človeka a hlavným prostriedkom ich rozširovania a zachovávania pre ďalšie generácie.“ (Vargová, 2002, s. 50) V práci LCM – Lignocelulózové materiály, Šutý (2009) hovorí o papieri ako o technickom plošnom materiále  vytvorenom uložením rastlinných, živočíšnych alebo syntetických organických i anorganických vlákien. Hlavné zložky papiera pritom tvoria vlákna, plnidlá, glejidlá, retenčné prostriedky, optické zjasňovacie prostriedky, prostriedky na zvyšovanie pevnosti za mokra,  prostriedky na zvyšovanie pevnosti za sucha, nátery a fólie. V Ústredí umeleckej ľudovej kultúry (ÚĽUV, 2009) je papier definovaný ako tenký, hladký materiál vyrábaný zhutnením vlákna. Použité vlákna sú obvykle prírodné a založené na celulóze. Najobvyklejší materiál je drevovina z vláknitého dreva, ale môžu byť použité aj rôzne rastlinné vláknité materiály ako bavlna, plátno a konope.

História papiera

História papiera sa začala písať v Číne. Decker (1956) tento začiatok spája s Ts´ai Lunom. Bol to človek, ktorý ako prvý na svete zhrnul a zdokonalil už existujúce pokusy výroby papiera. Od jeho čias sa splstený papier v zásade vyrába dodnes tak, ako to opísal. Ako surovinu pre výrobu papiera Ts´ai Lun použil kôru morušového stromu a bambusové vlákno, odpadky z handár a starých sietí. Decker uvádza zaujímavú informáciu o najstaršom nájdenom papieri: „Známy bádateľ Sven Hedin našiel na jednej z výskumných ciest, ktorá ho viedla čínskym Turkenstanom, v zrúcaninách mesta Lou-lan zvyšky papierov, o ktorých sa zistilo, že pochádzajú z roku 150-200 n.l. Sú to doposiaľ najstaršie známe zachované splstené papiere čínskeho pôvodu a sú uložené v kráľovskej knižnici v Stockholme.“ (Decker, 1956, s. 5) Zástupkyňa ručnej výroby papiera na Slovensku, Mária Podhradská, opísala počiatky výroby papiera v Papiernickom info-inzerte 1/1998 nasledovne: „Pred objavením papiera písalo ľudstvo na hlinené a drevené doštičky, neskôr na papyrus a pergamen. Prvý papier na svete vôbec, ktorý bol priamym predchodcom dnešného priemyselne vyrábaného papiera, vyvinuli ešte v 2. storočí pred n. l. v Číne.“ (Podhoranská, 1998) Ambrušová vo svojom článku Z histórie papiera uvádza: „Vynález splsteného papiera sa síce pripisuje Ts'ai Lunovi, ale isté je, že už pred ním boli pokusy nahradiť drahý hodváb materiálom lacnejším, ale rovnako dokonalým. Eunuch a neskôr minister Ts´ai Lun tieto pokusy len zhrnul a zdokonalil. Tak boli rastlinné vlákna, dovtedy používané ako základný materiál, nahradené starými handrami.“ (Ambrušová, 2003) SCP Papier a. s. Ružomberok, v súčasnosti najväčší výrobca papiera na Slovensku, na svojom internetovom portále v časti história papiera informuje o histórií papiera . „Vynález výroby splsteného papiera sa oficiálne pripisuje vysokému štátnemu úradníkovi menom Ts'ai Lun, ktorý slúžil v Číne za panovania cisára Ho Ti z dynastie Han, pretože v roku 105 n. l., v provincii Hunan v južnej Číne na základe chronologických záznamov vynašiel výrobu papiera z textilného odpadu.“ (SCP PAPIER, 2010) O histórii papiera a jeho vzniku informuje aj čínske ministerstvo kultúry na svojom oficiálnom internetovom portáli. Informácie potvrdzujú, že papier bol vynajdený v Číne. Prvé papiere sa našli v hrobkách, v provincií Gansu a boli z obdobia Han dynastie 206 BC – 23 AD. (Ministry of Culture P.R.China, 2003) Georgia Tech, Robert c. Williams Paper Museum z Atlanty (2010) uvádza, že nedávne archeologické prieskumy priniesli nové poznatky v tejto oblasti. Boli objavené starodávne papierové kusy z Xuanquanzhi, zrúcaniny z Dunhuang v Číne, severozápadne od provincie Gansu spadajúce do obdobia cisára Wu, ktorý vládol medzi 140 BC a 86 BC, čo predstavuje posun o dvesto rokov pred Ts´ai Lunov objav papiera. Z dostupných informácií je zrejmé, že výrobu papiera vynašli v Číne, kde výrobné postupy dlhé roky zdokonaľovali a zároveň tajili pred okolitým svetom. Čínska technika výroby papiera sa začala šíriť až s rozpínaním čínskeho impéria, keď sa okolo roku 384 n. l. dostala do Kórey a  okolo roku 550 n. l. až 610 n. l. bola zavedená výroba papiera aj v Japonsku, kde sa stala základným znakom japonskej kultúry. V Japonsku je papier ešte aj dnes vyrábaný vo veľkej miere ručne ako súčasť starej tradície. (Papírenská manufaktura Velké Losiny, 2009) Podľa Deckera (1956) sa do okruhu arabskej kultúry dostala výroba papiera v roku 751, keď Arabi v bojoch o Tibet porazili čínsku armádu. Následne sa výroba papiera rýchlo rozšírila, takže v Bagdade už bola v roku 793 prvá papiereň. Výroba papiera sa sústredila hlavne v meste Samarkand, odkiaľ sa papier vyvážal do viacerých arabských štátov. Od 8. storočia mali Arabi (Maurovia) pod svojou zvrchovanosťou veľkú časť Španielska a cez Sicíliu prenikali častými nájazdmi aj do Talianska, ktorého niektoré časti mali tiež vo svojej moci. Takáto situácia bola priaznivá pre vznik dielní na výrobu papiera aj v Európe. Informácie o výrobe papiera v Európe potvrdzuje aj internetový portál rucni-papir.cz: „Prvé dielne na výrobu papiera v Európe, zakladané Arabmi, sa teda začali objavovať na území dnešného Španielska (Xativa roku 1144, Alberells v Katalánií roku 1193) a tiež na území dnešného Talianska (Fabriano roku 1268). V XV. storočí sa začal papier vyrábať tiež na území Švajčiarska, Rakúska, Čiech, Poľska a Anglicka.“ (Papírenská manufaktura Velké Losiny, 2009) Autori Gruska, Havel, Wiedermann a Zelený vo svojej práci Počítačová revolúcia uvádzajú, že „už v roku 1370 povolal Karol IV. papierenských majstrov z Talianska do Chebu, kde tak vznikla prvá papiereň v Strednej Európe a severne od Álp vôbec. V Nemecku začali vyrábať papier v roku 1390, vo Švajčiarsku v roku 1411, v Anglicku 1494, v Rusku 1576,.v Amerike 1690 a v Turecku 1745. Prvá slovenská papiereň vznikla v roku 1530 v Levoči.“ (Gruska - Havel - Wiedermann - Zelený, 2009) Podľa Staviarskeho sa k nám, na Slovensko, dostal papier v 14. storočí, čo dokazuje výrokom, že „najstaršia papierová listina napísaná na území dnešného Slovenska je list kardinála Gentileho z r. 1301 alebo 1310, ktorý bol napísaný v Bratislave a je adresovaný sedmohradskému biskupovi Benediktovi.“ (Staviarsky, 2002) Informácie o najstaršej papierovej listine na Slovensku môžeme nájsť aj na internetovom portáli Ústredia umeleckej ľudovej výroby na Slovensku (ÚĽUV, 2009), v sekcii papierníctvo.Prvé papierne na Slovensku stavali odborníci z Rakúska a Nemecka. O papierni v Levoči píše vo svojom denníku mešťan Konrád Sperrfogel už v roku 1530. Rozvoj papierenského priemyslu v tomto období potvrdzujú aj papiereň v Bardejove z roku 1532, či papiereň vo Veľkej, ktorú postavil roku 1633 papierenský majster Nekl z Nemecka, alebo papiereň v Kláštore pod Znievom, ktorú postavili papierenskí majstri z Grazu v Rakúsku. Podľa Deckera boli skúmaním na Slovensku v posledných rokoch zistené viaceré papierne zamerané na ručnú výrobu papiera. Vo svojej práci spomína 81 papierní, pričom vyjadruje názor, že toto číslo by mohlo byť ešte oveľa vyššie. (Decker, 1956, s.7) Deckerove slová potvrdzuje aj Podhoranská (1998), ktorá sa vyjadrila, že „ručná výroba papiera sa postupne na Slovensku natoľko udomácnila, že slovenský papier putoval do Budapešti, Miškolca, Debrecína a ďalších miest. V druhej polovici 19. storočia bolo na našom území úctyhodných 105 ručných papierní.“

Výroba a vlastnosti papiera

 Zo všetkých materiálov, ktoré ľudstvo počas svojej existencie použilo na písanie a kreslenie, je  papier najrozšírenejší. V dnešnej dobe je pre nás taký samozrejmý a všedný, že si ani neuvedomujeme, kde všade ho používame a aké nám prináša výhody. Rozmanitosť a flexibilnosť papiera môžeme postrehnúť tak v odborných článkoch a prácach o papieri, ako aj priamo v bežnom živote. Šutý (2009, s.7) rozdeľuje operácie pri výrobe papiera na hlavné (prípravu papierenskej suspenzie - papieroviny, formovanie a odvodňovanie papiera na site, odvodňovanie papiera lisovaním, odvodňovanie papiera sušením, hladenie a navíjanie) a vedľajšie (plnenie, glejenie, natieranie). Podľa Vargovej (2002, s. 55) sú vlastnosti papiera ako farba, pevnosť, pružnosť, nasiakavosť a iné závislé od prídavných plnív, glejov a farieb. Štruktúra papiera sa zas môže meniť potlačením, farbením a premiešaním látok. Medzi úžitkové vlastnosti papiera patrí hladkosť, priehľadnosť, belosť, stupeň vyglejenia, obsah plnidiel a plošná hmotnosť. Na základe vlastností papiera, jeho použitia a iných kritérií sa nám ponúkajú viaceré varianty rozdeľovania tohto materiálu, podobne ako o tom píše Šutý: „Prostredníctvom vlastností papiera ho môžeme následne deliť podľa rôznych kritérií: podľa úpravy, plošnej hmotnosti, podľa vlákniny použitej na výrobu papiera, podľa povrchovej štruktúry,  podľa vláknitej povahy povrchu papiera, podľa účelu a použitia.“ (Šutý, 2009, s. 5) Za veľkým množstvom druhov papiera sa skrývajú rôznorodé potreby ľudí a ich vedomosti z oblasti prírodných vied. Preto je využiteľnosť papiera na školách často spájaná s odbornými a technickými predmetmi ako fyzika, matematika či technická výchova. „Fyziku dnes môžeme charakterizovať ako vedu, ktorá sa zaoberá vlastnosťami, štruktúrou a pohybom neživej hmoty, ako aj silami vyvolávajúcimi tento pohyb. Fyzika a technika sa počas stáročí vyvíjali, súčasne a vzájomne sa ovplyvňovali. Mnohé fyzikálne objavy podnietili konštrukciu mnohých technických zariadení.“  (Řešátko - Vachek - Fuka, 1979, s. 247) V súlade s učením prírodných vied by sme sa mali držať nadobudnutých poznatkov. Platí to nielen pri výrobe, ale aj pri používaní, či vzdelávaní. Je potrebné vyberať materiál na ďalšiu prácu s ohľadom na to, aby boli čo najefektívnejšie využité jeho vlastnosti. Či už ide o fyzikálne (hustota, teplota, vodivosť, rozťažnosť, magnetické vlastnosti), chemické (tepelná odolnosť, tepelná pevnosť), mechanické (vlastnosti materiálu pri ťahu, krute, šmyku, strihu, ohybe), alebo technologické (tvárnosť, obrobiteľnosť, odolnosť proti opotrebovaniu). Vplyv týchto vlastností je určujúcim faktorom pre jeho ďalšie použitie. Tento fakt ovplyvňuje primárne využiteľnosť papiera ako materiálu a sekundárne nám otvára nové možnosti využitia v pedagogicko-výskumnej rovine. Aj internetový portál projektu Infovek (Asociácia projektu Infovek, 2009), ktorý je zameraný na podporu vzdelávania, ponúka viacero príkladov využiteľnosti papiera pri výučbe technických predmetov formou zaujímavých pokusov. Na základe vyššie spomenutých informácií môžme konštatovať, že papier svojou variabilitou a rôznorodosťou je zaujímavým materiálom. Vlastnosti, ktoré papier má, je možné veľmi šikovne využiť vo viacerých, napríklad vzdelávacích projektoch, spájajúcich vzdelávanie s praxou.

Nové formy využitia papiera

Doba sa mení a význam papiera je čoraz väčší. Jeho využiteľnosť sa stáva čoraz rôznorodejšou. Papier dnes nie je už iba materiálom vhodným na písanie, ale svoje využitie si našiel aj v iných oblastiach života. Lars Berlund zo Švédskeho kráľovského technologického inštitútu v Štokholme dokázal zlepšiť mechanické vlastnosti svojho nanopapiera natoľko, že je pevnejší ako železo. Podľa Evansa (2008) „mechanické testy ukázali, že materiál má v ťahu pevnosť 214 MPa, čo je viac ako odlievané železo a takmer toľko, ako je pevnosť ocele. Normálny papier má v ťahu pevnosť 1 MPa. V testoch boli použité prúžky dlhé 40 mm, široké 5 mm a hrubé približne 50 mikrometrov.“ Papier hrá svoju významnú rolu aj vo výpočtovej technike. V počítačovej terminológií pribudli okrem technologicky dnes už zastaraných dátových záznamov v podobe papierových diernych štítkov nové technológie záznamu - papierové CD a DVD. Sú lacnejšou, efektívnejšou a ekologickejšou náhradou dnes používaných CD a DVD (Obr.7 DVD z papiera). „Dvojica japonských spoločností Sony a Toppan Printing predstavila novú technológiu, ktorá by mohla priniesť výrazné zníženie nákladov na výrobu optických záznamových nosičov - CD a DVD. Predpokladá sa, že na takéto médium bude možné zapísať až 50 GB dát.“ (Gigel, 2004), (Sony corporation, 2004) Zaujímavým a veľmi prínosným sa javí aj vynález papierovej batérie. (Obr.8 Batéria z papiera) Podľa odborného asistenta oddelenia Materials Science and Engineering Yi Cui zo Stanfordskej univerzity je „papierová batéria navrhnutá tak, že napriek jej ohýbaniu, stláčaniu či dokonca namáčaniu do kyslého roztoku je stále zaistená jej plná funkčnosť.“ Výskumný tím batériu vytvoril pokrytím kusa papiera atramentom vyrobeným z uhlíkových nanorúrok a strieborných nanovlákien. (Brůcha, 2009)Babak Ziaie z Purdueovej univerzity vo West Lafayette v štáte Indiana, USA, s dvomi doktorandmi oznámil nové možnosti využitia papiera v oblasti techniky. „Základom je impregnácia vhodného porózneho materiálu, ako je bežný papier vrátane novinového, zmesou minerálneho oleja a magnetických nanočastíc oxidu železa. S takto nadopovaným papierom, ktorý jeho vynálezcovia nazvali ferropapier, sa následne dá pohybovať pôsobením vonkajšieho magnetického poľa. Umožňuje to lacno vyrábať napríklad miniatúrne stereoreproduktory a miniroboty či minimotory, aj pre manipuláciu s jednotlivými molekulami a bunkami akoby pomocou drobučkých klieští, a pre nasadenie v minimálne invazívnej chirurgii.“ (Urban, 2010) Nové možnosti testovania autori tohto zaujímavého projektu pritom vidia v spojení s origami, vďaka ktorému chcú skúmať zložitejšie magneticky ovládané pohyby. Internetový portál Techpark tiež informoval o novej forme využiteľnosti papiera. Podali informácie, že „papier sa stáva novým, netradičným materiálom na výrobu elektronických súčiastok. Napriek tomu, že to znie neuveriteľne, spojenie vodivého polyméru a špeciálnej celulózy umožní integráciu súčiastok do odevov, biologických implantátov a obalov tovarov.” (TechPark, 2009)  Nech sa teda na papier pozeráme z ktorejkoľvek strany a v ktoromkoľvek období rozvoja našej spoločnosti, zdá sa, že svoje uplatnenie nestratil ani po viac ako 2000 rokoch. Sprevádza nás s vývojom našej civilizácie a je príjemným a užitočným spoločníkom našich životov. V súvislosti s papierom je preto dôležité myslieť aj na ochranu životného prostredia formou recyklácie papiera.

Papier a umenie

Okrem svojej praktičnosti nám papier ponúka aj možnosti v estetickej a umeleckej rovine. Maliari na papier maľujú, sochári z neho vytvárajú sochy, spisovatelia zhmotňujú cez slová svoje myšlienky, divadelníci využívajú papierové kulisy, architekti zas vytvárajú makety navrhovaných budov.Originálnym spôsobom využívania papiera (TriaxCZ, 2009) je predvádzanie modelov šiat z papiera ako tomu bolo napríklad na prestížnej akcii v brnenskom Divadle Reduta, kde sa v roku 2009 konala módna performácia dizajnéra Pavla Jevulu v spolupráci so siedmimi mladými umelcami.Papierové šaty z dielne Daniely Rajdovej (Rajdová, 2010) svojou dokonalosťou dokážu vyraziť dych rovnako ako netradičné topánky z papiera od módnej návrhárky Colin Lin (Petit Press, 2009), ktoré posúvajú hranice využiteľnosti papiera i originalitu environmentálnej výchovy. Ľudská kreativita a technická zručnosť s využitím papiera ako základným technickým materiálom, dala možnosť vyvinúť sa aj špeciálnym druhom umenia, akým je origami, kirigami, girligami a ďalšie. Papier a ľudská tvorivosť sú inšpiráciu aj školám, kde sa transformáciou originálnych myšlienok z praxe môže obohatiť tradičné vzdelávanie. Žiaci prostredníctvom rôznych akcií a projektov môžu mať zabezpečenú nielen aktuálnosť, ale aj atraktívnosť  vzdelávania prostredníctvom papiera. 

časť z kapitoly rigoróznej práce: Technická hračka ako prostriedok rozvoja osobnosti žiaka. UKF, PF, KTaIT Nitra

(c) 2010 Mgr. Miloš Viglašský

PROJEKT ORIGAMI-ORIZURU © 2010