| 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 |
| メーカー | |
| 紙 | |||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
繁体字(上)と簡体字(下)の「紙」 | |||||||||||||||||||||
| 繁体字中国語 | 紙 | ||||||||||||||||||||
| 簡体字中国語 | 紙 | ||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||
紙はセルロース繊維を絡ませた薄いシートです。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することで紙が作られます。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
東アジアにおける製紙技術は、紀元前105年頃、漢の宮廷宦官蔡倫によって既に確立されていたが、紀元前2世紀には中国において紙に似た素材が存在していたという考古学的証拠が存在する。製紙産業が発達する以前は、最も一般的な紙はぼろ紙であり、ぼろ拾いによって集められた廃棄天然繊維から作られていた。1843年の木材パルプの発明と第二次産業革命により、パルプ紙が今日に至るまで主流となっている。[ 1 ]
「紙」という単語は語源的にはラテン語の「パピルス」から来ており、これはギリシャ語の「πᾰ́πῡρος ( pápūros )」から来ており、これはパピルスという植物を意味する。[ 2 ] [ 3 ]パピルスは、パピルスという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た。 [ 4 ] 「紙」という単語は語源的にはパピルスから来ているが、この2つは異なる素材と製造方法を使用する別々の技術開発である。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る。[ 5 ]
紙は、パピルス、羊皮紙、上質紙、樹皮布、樺の樹皮、ヤシの葉、竹簡や木簡といった他の初期の筆記具に先行し、共存していました
パピルスは表面上は紙に似ていますが、最終的に紙に取って代わられる原因となったいくつかの欠点があります。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、そしてより脆く湿気に敏感で、湿った状態では破れやすかったことです。[ 6 ]

現代の紙の直接の起源となるものに関する最古の考古学的断片は、紀元前2世紀の中国に遡ります。パルプ製紙の製紙工程は、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に広がり、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じて西洋にもたらされたため、最初はバグダティコスと呼ばれていました。[ 9 ]
19世紀には工業化が進み、紙の製造コストは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 ]
一般的な歴史では、製紙がイスラム世界に広まったのは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されています。[ 11 ]しかし、サマルカンドで313年に発見された考古学的発見は、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 ]
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原料は機械的に分解できます。一方、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
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、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保たれます。化学パルプから作られた紙は、上質紙(無垢紙と混同しないでください)とも呼ばれます。これは、時間の経過とともに劣化するリグニンを含まないためです。パルプを漂白して白い紙を作ることもできますが、繊維の5%が消費されます。綿から作られた紙は、すでに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

化学パルプ化には主に 3 つの方法があります。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戦略です。その利点の 1 つは、リグニンとの化学反応で熱が発生し、その熱を利用して発電機を稼働させることができることです。クラフト法を使用するパルプ化作業のほとんどは、電力網に純電力を供給しているか、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、この方法ではすべての無機化学試薬が回収され、再利用されることです。ソーダパルプ化は、わら、バガス、およびケイ酸塩含有量 の高い広葉樹をパルプ化するのに使用されるもう 1 つの特殊な方法です。
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、蒸気加熱リファイナーに送り込みます。そこでチップは2枚の鋼板の間で圧搾され、繊維に変換されます。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、紙質が弱くなります。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
再生紙から印刷インクを除去する方法は、 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と機械的に製造されたパルプの両方が使用されます。パルプを水と混合し、機械的な作用を加えることで、紙中の水素結合が切断され、繊維が再び分離されます。ほとんどのリサイクル紙には、品質向上のため、バージン繊維が一定量含まれています。一般的に、脱墨パルプは、原料となった回収紙と同等かそれ以下の品質です。
リサイクル繊維には主に 3 つの分類があります。
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して作ることもできますが、後者から作られた紙ほど強度や光沢はありません (一般的に)。
パルプは抄紙機に送られ、そこで紙ウェブとして形成され、圧縮および乾燥によって水分が除去されます。
シートを押さえると、水分が強制的に除去されます。シートから水分が押し出された後、特殊なフェルト(従来のフェルトとは別物)で水分を吸収します。手漉きの場合は、代わりに吸取紙を使用します。
乾燥とは、空気または熱を用いて紙のシートから水分を除去することです。製紙の黎明期には、紙を洗濯物のように吊るすことで行われていましたが、近代では様々な加熱乾燥装置が用いられています。抄紙機において最も一般的なのは、蒸気加熱缶乾燥機です。この乾燥機は93℃(200℉)を超える温度に達することもあり、40個以上の缶を連続して使用することで、発生する熱によって紙の水分を6%未満まで容易に乾燥させることができます。
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織り紙です。つまり、ウェブを搬送する金網は、紙目に沿って、また紙目に沿って同じ密度の模様を残します。機械の後段で適切なローラーを使用することで、 手漉きのレイド紙を模倣したテクスチャ仕上げ、透かし模様、金網模様を作成できます
ウォーヴ紙には「レイドライン」が見られません。これは、金属線や竹を並べたデッケル型で紙を手漉きする際に残る、規則的な小さな線です。レイドラインは非常に密集しており、「チェーンライン」と直交し、チェーンラインはより間隔が空いています。手漉き紙にも同様に「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 ]

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。さらに、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処理することで、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、印刷用紙でのインクのにじみ防止など、特定の用途に適した特性が向上します。[ 15 ] [ 16 ]
紙は、輪転印刷機で使用する場合はリールに巻かれ、他の印刷工程やその他の用途のためにシート状に裁断されます。シートは通常、「縦目」、つまり紙の長手方向と紙目が平行になるように裁断されます。連続用紙(または連続便箋)は、幅に合わせて裁断され、端に穴が開けられ、折りたたまれて積み重ねられます。
世界の紙に情報を保存できる容量は絶対値で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%を占め、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以降、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。紙はそれ自体で二次元や三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きました。[ 20 ]水彩紙は長い製造と使用の歴史を持っています。

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インチで表され、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。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」の紙を束ねた1連(500枚の束)の重量を指す。例えば、20ポンド、8.5インチ×11インチ(216 mm×279 mm)の紙を束ねた連は、大きな紙を4つに裁断するため、5ポンドの重量となる。[ 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32ポンドである。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る。
ヨーロッパなど、ISO 216規格の用紙サイズシステムを採用している地域では、紙の重量は1平方メートルあたりのグラム数(g/m 2、通常はgsm)で表されます。印刷用紙の重量は通常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市販用紙は、慣習的な単位に基づいて標準的な用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ています。
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では250 kg/m 3 (16 lb/cu ft) から、一部の特殊紙では1,500 kg/m 3 (94 lb/cu ft) までの範囲です。印刷用紙は約800 kg/m 3 (50 lb/cu ft) です。[ 24 ]
マーケティングとブランディングにおいて、紙の重量(坪量)は触覚フィードバックを通じて消費者の認識に影響を与えるために活用されます。感覚マーケティングの研究によると、重い紙は軽い紙に比べて、高い品質、専門家としての信頼性、そしてブランドプレシャスと関連付けられることが多いことが示されています。 [ 25 ] [ 26 ]
紙は7つのカテゴリーに分類できます。[ 27 ]
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、森林伐採の増加につながっています。伐採された木材の35%が製紙に使用されています。多くの製紙会社は、森林再生を促進す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[ 28 ]、最も議論の多い問題の一つです。
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ます。[ 29 ]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。[ 30 ]アメリカ人はまた、年間 約160億個の紙コップを使用します。
従来の木材パルプ漂白法では、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。[ 31 ]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。ダイオキシンは毒性が強く、人体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。また、発がん性があることも知られています。人体への曝露の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を通じて動物の脂肪組織に蓄積されます。[ 32 ]
製紙パルプ産業と印刷産業は、2010年に世界の温室効果ガス排出量の約1%を排出しました[ 33 ]。また、2012年には約0.9%を排出しました[ 34 ]。
国連食糧農業機関(FAO)は、2022〜2024年版の年次「パルプ・紙生産能力調査」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る。[ 35 ]
FAOの2021年の統計によると、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推移している。一方、その他の紙や板紙(段ボールや衛生用品を含む)の生産量は急増を続け、3億2000万トンを超えている。[ 35 ]
FAOは、紙と板紙の中で段ボールの生産が拡大していることを記録しており、これは2010年代以降、電子商取引の普及に応じて増加している。[ 35 ] 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が促進されたことが示唆されている。[ 36 ]
ブランドの感覚的な手がかり、例えば上質な紙の質感や重厚なパッケージなどは、高級感や特別感を伝える多感覚的なブランド体験を生み出すことができます。
例えば、重い名刺は、より重要な人物、または地位の高い人物を表す場合があります。…ビジネスの場面では、重さは真剣さやプロ意識と関連付けられることがよくあります
人間の曝露の90%以上は食物経由。
| 外部動画 | |
|---|---|