紙
筆記、印刷などのための素材
紙
トイレットペーパー
紙製品：本、トイレットペーパー、罫線入り紙、カートン、卵パック
材質セルロース、多くの場合リグノセルロース
導入西暦105年、中国
製造元

紙
繁体字（上）と簡体字（下）の中国語の「Paper」
繁体字中国語紙
簡体字中国語紙
転写
標準中国語
漢語ピンインzhǐ
IPA[ʈʂɨ̀]
広東語
イェールローマ字表記jí
蔡英文zi2
閩南語
福建 語（POJ）choá
Tâi-lôtsuá

紙は、セルロース 繊維が絡み合った薄いシートです。主にリグノセルロースから作られ、パルプをスラリーに溶かし、水切りして乾燥させてシート状にします。紙の種類は、構成繊維、製紙用パルプ、サイズ剤、コーティング、紙のサイズ、紙の密度、坪量によって定義されます。

東アジアでは、少なくとも紀元105年頃、漢の宮廷宦官 蔡倫によって製紙技術が開発されましたが、紀元前2世紀には中国で紙のような素材が存在していたという考古学的証拠が存在します。製紙産業化以前は、最も一般的な紙はぼろ紙で、ぼろ拾いによって集められた廃棄された天然繊維 織物から作られていました。1843年の木材パルプの発明と第二次産業革命により、パルプ紙が今日まで主流となっています。[1]

語源

「紙」という言葉は語源的にはラテン語の 「パピルス」に由来し、これはギリシャ語の 「πᾰ́πῡρος（パピュロス）」 （カヤツリグサ科の植物）に由来します。[2] [3] パピルスは、カヤツリグサ科の植物の髄から作られる厚手の紙のような素材で、紙が導入される前の古代エジプトやその他の地中海文化では、筆記具として使われていました。 [4] 「紙」という言葉は語源的にはパピルスに由来していますが、この2つは異なる材料と製造方法を用いた別々の技術開発です。パピルスは天然の植物繊維の積層体であるのに対し、紙は浸軟によって特性が変化した繊維から製造されます。[5]

歴史

先駆者

紙は、パピルス、羊皮紙、上質紙、樹皮布、樺の樹皮、ヤシの葉、竹や木の写しなど、他の初期の筆記具に先行し、共存していました。

パピルスは表面的には紙に似ていますが、いくつかの欠点があり、最終的に紙に取って代わられました。地理的にエジプトで主に栽培されている植物に限られていたこと、紙に比べて製造コストが高く手間がかかったこと、そして湿気に弱く脆いため、湿った環境では破れやすかったことです。[6]

発明と開発

麻の 包装紙、中国、紀元前 100年頃

現代の紙の直接の先駆けであるパピルスの最も古い考古学的断片は、紀元前2世紀の中国に遡ります。パルプ製紙のプロセスは、紀元2世紀の漢の宮廷宦官、蔡倫に帰せられます。[5] [7]

13世紀には、紙に関する知識と用途が中東から中世ヨーロッパへと広がり、そこで最初の水力製紙工場が建設されました。[8]紙はバグダッドの街を通して西洋に導入されたため、最初はバグダティコスと呼ばれていました。[9]

19世紀には、工業化によって紙の製造コストが大幅に削減されました。1844年、カナダの発明家チャールズ・フェネルティとドイツの発明家フリードリヒ・ゴットロープ・ケラーは、それぞれ独立して木材繊維をパルプ化するプロセスを開発しました。[10]

タラスの戦い

一般的な歴史では、製紙がイスラム世界に広まったのは西暦751年のタラスの戦いであるとされており、唐代の製紙業者が捕虜として捕らえられ、製紙の「秘密」を聞き出すために使われたと主張しています。[11]しかし、西暦313年のサマルカンドでの考古学的発見は、何世紀も前に中国国外に紙が存在していたことを示唆しています。[12]

製紙

パルプ

パルプは、孤立した繊維のリグノセルロース混合物です。ぼろ布やコウゾなどの伝統的な低リグニンパルプ源は機械的に分解できます。工業的なパルプ製造では、主に化学的または機械的にパルプ化できる パルプ材が使用されます。

化学パルプ化

木材からパルプを作るには、化学パルプ化工程でセルロース繊維からリグニンを分離します。蒸解液を用いてリグニンを溶解し、その後セルロースから洗い流します。これにより、セルロース繊維の長さが維持されます。化学パルプから作られた紙は、木材不使用紙（樹木不使用紙と混同しないでください）とも呼ばれます。これは、化学パルプから作られた紙には、経年劣化するリグニンが含まれていないためです。パルプを漂白して白い紙を作ることもできますが、この場合、繊維の5%が消費されます。綿花から作られた紙は、既に90%がセルロースであるため、化学パルプ化工程は使用されません。

紙の微細構造：紫外線照射下で自己蛍光を発するティッシュペーパーの顕微鏡写真。このサンプルの個々の繊維の直径は約10μmです。

主な化学パルプ化プロセスは3つあります。亜硫酸法は1840年代にまで遡り、第二次世界大戦前は主流の方法でした。クラフト法は1870年代に発明され、1890年代に初めて使用され、現在では最も一般的に実践されている方法です。その利点の1つは、リグニンとの化学反応によって熱が発生し、発電機の稼働に利用できることです。クラフト法を用いたパルプ化作業のほとんどは、電力網への純貢献者となっているか、隣接する製紙工場の稼働に電力を使用しています。もう1つの利点は、このプロセスがすべての無機化学試薬を回収して再利用することです。ソーダパルプ化は、わら、バガス、ケイ酸塩含有量 の高い広葉樹をパルプ化するために使用されるもう1つの特殊なプロセスです。

機械パルプ化

機械パルプには、サーモメカニカルパルプ（TMP）と砕木パルプ（GW）の2種類があります。TMPプロセスでは、木材をチップ化し、蒸気加熱されたリファイナーに送り込み、チップを2枚の鋼板の間で圧搾して繊維に変換します。砕木プロセスでは、樹皮を剥いだ丸太をグラインダーに送り込み、回転する石に押し付けて繊維にします。機械パルプ化ではリグニンが除去されないため、収率は95%以上と非常に高くなります。しかし、リグニンは製造された紙を黄色く変色させ、時間の経過とともに脆くします。機械パルプは繊維が短いため、紙の強度が弱くなります。機械パルプの製造には大量の電気エネルギーが必要ですが、化学パルプよりもコストが低くなります。

リサイクルと脱墨パルプ

再生紙から印刷インクを除去するプロセスは、1774年にドイツの法律家ユストゥス・クラプロートによって発明されました。今日では、この方法は脱墨と呼ばれています。[1]

紙のリサイクルプロセスでは、化学的に製造されたパルプまたは機械的に製造されたパルプを使用できます。水と混合し、機械的な作用を加えることで、紙の水素結合が切断され、繊維が再び分離されます。ほとんどの再生紙には、品質向上のためにバージン繊維が含まれています。一般的に、脱墨パルプは、原料となった紙と同じかそれ以下の品質です。

再生繊維には主に3つの分類があります

  • 工場廃棄物または工場内廃棄物 – 製紙工場内で製造された規格外紙や等級変更紙を含み、製造システムに戻されて再び紙にパルプ化されます。このような規格外紙は販売されないため、純粋な再生リサイクル繊維として分類されないことがよくあります。しかし、ほとんどの製紙工場は、リサイクルが普及するずっと前から、長年にわたり自社の廃繊維を再利用してきました。
  • プレコンシューマー廃棄物 – ギロチンの切れ端や封筒の白紙廃棄物などの端材や加工廃棄物です。製紙工場の外で発生し、埋め立て処分される可能性があり、真のリサイクル繊維源です。脱墨されたプレコンシューマー廃棄物（印刷されたが本来の最終用途に至らなかったリサイクル材、印刷機の廃棄物や売れ残った出版物など）が含まれます。[13]
  • 使用済み廃棄物 - これは、本来の用途で使用された紙の繊維であり、事務廃棄物、雑誌用紙、新聞用紙が含まれます。これらの材料の大部分は、デジタル印刷、またはリソグラフィーやグラビア印刷などの従来の方法で印刷されているため、印刷紙としてリサイクルされるか、最初に脱墨処理されます。

再生紙は、100％再生材料から作ることも、バージンパルプと混合することもできますが、（一般的に）バージンパルプから作られた紙ほど強度も光沢もありません。

紙の生産

フィンランド、マンタ・ヴィルプラの製紙工場

パルプは抄紙機に供給され、そこで紙ウェブとして形成され、プレスと乾燥によって水分が除去されます

シートを押すと、強制的に水分が除去されます。シートから水が押し出された後、伝統的なフェルトとは混同しないように、特殊なフェルトを使用して水分を集めます。手作業で紙を作る場合は、代わりに吸取紙を使用します。

乾燥は、空気または熱を使用して紙のシートから水分を除去することです。製紙の初期には、洗濯物のようにシートを吊るすことで行われていましたが、近代では、様々な形態の加熱乾燥機構が使用されています。抄紙機では、蒸気加熱缶乾燥機が最も一般的です。これは93℃（200℉）を超える温度に達することができ、40個以上の缶を長い列で使用して、発生する熱によって紙を水分6%未満まで簡単に乾燥させることができます。

紙目

フォードリニア抄紙機などの抄紙機で生産される紙はすべてウーヴ紙です。つまり、ウェブを搬送する金網は、紙の繊維方向と繊維方向の両方で同じ密度の模様を残します。手漉きのレイド紙を模倣したテクスチャ仕上げ、透かし、金網模様は、抄紙機の後段で適切なローラーを使用することで作成できます。

ウォーヴ紙には「レイドライン」は見られません。レイドラインとは、金属線や竹の列で作られたデッケル型で紙を手作りした際に紙に残る小さな規則的な線です。レイドラインは非常に密集しており、「チェーンライン」と垂直に走っていますが、チェーンラインはより離れています。同様に、手漉き紙には「デッケルエッジ」、つまり粗く羽毛のような縁が見られます。[14]

サイズと仕上げ

低品質の紙（1991年に本の印刷に使用）には木片が見えます

紙の表面は、カレンダー加工やバーニッシュ加工によって磨かれることがあります。炭酸カルシウムやカオリンなどの薄い層を片面または両面に塗布してサイズ加工することで、紙をさらにコート紙に加工することができます。この処理により、紙の最終的な手触りが調整され、プリンター用紙でのインクのにじみを防ぐなど、特定の目的に合わせて特性が向上します。[15] [16]

その後、紙は輪転印刷機で使用する場合はリールに巻き取られ、他の印刷工程やその他の目的のためにシートに切断されます。シートは通常、「縦目」、つまりシートの長い方の寸法と平行になるように切断されます。連続用紙（または連続文具）は、幅に合わせて切断され、端に穴が開けられ、積み重ねられます。[要出典]

用途

各国の紙幣

世界の紙への情報保存容量は絶対値で8.7ペタバイトから19.4ペタバイトに増加したにもかかわらず、紙ベースのストレージソリューションは1986年には全体の0.33%、2007年にはわずか0.007%を占めたと推定されています。[17] 1986年には紙ベースの郵便物は世界の通信容量の0.05%未満を占めていたと推定されており、デジタル技術の大量導入後、急激に減少傾向にあります。[17]

紙は視覚芸術において重要な役割を果たしています。紙は単独で2次元および3次元の形状やコラージュを形成するために使用されます。[18] [19]また、家具デザインに使用される構造材料としても進化しています。[20] 水彩紙は長い製造と使用の歴史を持っています。

種類、厚さ、重さ

工芸用のカードや紙には、さまざまな質感と色があります。

紙の厚さは、多くの場合、キャリパーで測定されます。これは、米国では通常、1000分の1インチ、その他の国ではマイクロメートル（μm）で表されます。[21]紙の厚さは0.07～0.18ミリメートル（0.0028～0.0071インチ）です。[22]

紙は重量で特徴付けられることが多いです。アメリカ合衆国では、重量とは、最終顧客に販売されるサイズに裁断される前の、様々な「基本サイズ」の連（500枚の束）の重量を指します。例えば、20ポンド、8.5インチ×11インチ（216mm×279mm）の紙の連は、大きなシートから4つに裁断されているため、5ポンドの重さになります。[23]アメリカ合衆国では、印刷用紙は一般的に20ポンド、24ポンド、28ポンド、または最大で32ポンドです。表紙 用紙は一般的に68ポンドで、110ポンド以上のものはカード用紙とみなされます

ISO 216用紙サイズシステムを使用しているヨーロッパおよびその他の地域では、紙の重量は1平方メートルあたりのグラム数（g/m²、通常はgsm）で表されます。印刷用紙は通常60gsmから120gsmです。160gsmを超えるものは厚紙とみなされます。したがって、1連あたりの重量は紙の寸法と厚さによって異なります。

北米で販売されているほとんどの商業用紙は、慣用単位に基づいて標準的な紙サイズにカットされており、紙の長さと幅によって定義されます

他のほとんどの国で使用されているISO 216システムは、紙の幅や長さではなく、紙の表面積に基づいています。このシステムは1922年にドイツで初めて採用され、各国がメートル法を採用するにつれて広く普及しました。最大の標準紙サイズはA0（Aゼロ）で、1平方メートル（約1189×841mm）です。A1はA0の半分のサイズ（つまり594mm×841mm）で、A1を2枚並べるとA0の1枚に相当します。A2はA1の半分のサイズで、以下同様です。オフィスや家庭でよく使用されるサイズはA4とA3です（A3はA4の2枚分の大きさです）。

紙の密度は、ティッシュペーパーの250kg/m 3 （16ポンド/立方フィート）から、一部の特殊紙の1500kg  /m 3（94ポンド/立方フィート）まであります。印刷用紙は約800kg/m 3（50ポンド/立方フィート）です。[24]

紙の種類

紙は7つのカテゴリーに分類できます。[25]

  • 多種多様な印刷用紙。
  • 商品や商品を保護するための包装紙。ワックスペーパーやクラフトペーパーが含まれます。
  • 文房具の要件に適した筆記用紙。元帳用紙、銀行用紙、ボンド紙が含まれます。
  • サイズ剤がほとんどまたは全く含まれていない吸取紙。
  • 画家やデザイナーが使用する、通常は表面が粗い画用紙。薬莢紙も含まれます。
  • ほとんどの装飾紙、アングル紙、和紙、ティッシュペーパーなどの手漉き紙。すべて繊維の方向がないのが特徴です
  • 紙巻きたばこ用紙、トイレットペーパー、その他の産業用紙などの特殊紙

環境への影響

紙の生産と使用は、環境に多くの悪影響を及ぼします。

過去40年間で世界の紙の消費量は400%増加しました[説明が必要]。これにより森林伐採が増加し、伐採された木材の35%が製紙に使用されています。ほとんどの製紙会社は、森林の再生を助けるために植林も行っています。原生林の伐採は木材パルプの10%未満を占めていますが[26]、最も議論の多い問題の1つです

紙廃棄物は、米国で毎年発生する廃棄物全体の最大40％を占め、米国だけで年間7,160万トンの紙廃棄物が発生しています。[27]米国の平均的なオフィスワーカーは、毎日31ページを印刷します。[28]アメリカ人はまた、年間 約160億個の紙コップを使用しています。

木材パルプの従来の漂白法では、塩素化ダイオキシンを含む大量の塩素化有機化合物が生成され、環境に放出されます。[29]ダイオキシンは残留性環境汚染物質として認識されており、残留性有機汚染物質に関するストックホルム条約によって国際的に規制されています。ダイオキシンは非常に毒性が高く、ヒトへの健康影響には生殖、発達、免疫、ホルモンの問題が含まれます。発がん性があることも知られています。ヒトへの曝露の90%以上は、主に肉、乳製品、魚介類などの食品を介しており、ダイオキシンは食物連鎖の中で動物の脂肪組織に蓄積されます。[30]

紙パルプ産業と印刷産業は、2010年には世界の温室効果ガス排出量の約1% [31]、2012年には約0.9%を排出しました。[32]

現在の生産と使用

国連食糧農業機関（FAO）は、年次「パルプ・紙生産能力調査」の2022～2024年版において、アジアが北米を抜いてパルプ・紙生産量世界一の大陸になったと報告しています。[33]

FAOの2021年の数字によると、グラフィック用紙の生産量は2000年代半ばのピークから減少を続け、年間1億トンを下回っています。対照的に、段ボールや衛生用品を含むその他の紙と板紙の生産量は急増を続け、3億2000万トンを超えています。[33]

FAOは、紙と板紙の中で、2010年代以降の電子商取引の普及に応じて増加している段ボールの生産量を記録してきました。[33] FAOのデータによると、COVID-19関連のロックダウンによってさらに生産量が増加していることが示唆されています。[34]

参照

引用文献

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参考文献

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  • 「文書の二重性」アーカイブ - 序文 - 真実の探知、偽造、そして策略 - カナダ図書館・文書館 2017年4月12日アーカイブ カナダ図書館・文書館のバーチャル博物館展示「Wayback Machine」

参考文献

外部動画
ビデオアイコンマーク・カーランスキーとの対談「紙：歴史をめくる」、2016年6月12日、C-SPAN
  • カーランスキー、マーク（2016年）『紙：歴史をめくる』。WWノートン・アンド・カンパニー。ISBN   9780393239614.
  • メイ、スティーブン・W. 2023年。『イングリッシュ・ルネサンスの写本文化：紙革命』。オックスフォード：オックスフォード大学出版局
  • モンロー、アレクサンダー（2013年）『紙の軌跡：世界最大の発明の意外な歴史』ロンドン：アレンレーン、ISBN 9781846141898 OCLC  1040764924
  • 「紙の明るさ、白さ、色合い：定義と違い」デビッド・ロジャース著（2015年6月26日）
無料辞書のウィクショナリーで「紙」を調べてください。
ウィキメディア・コモンズには、 紙」に関連するメディアがあります。
  • パルプ製紙産業技術協会（TAPPI）公式ウェブサイト
  • メリーランド大学図書館のアーノルド・イェーツ紙コレクション
  • 「紙はどのように作られるのか？」The Straight Dope、2005年11月22日
  • Sappiによる現代の製紙システムに関する13分間のビデオ
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