La storia della carta
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La storia della carta
La storia della carta La carta è nata in Cina, agli inizi della nostra era, e ha impiegato quindici secoli a diffondersi in tutto il mondo civilizzato. Il disegno delle varie filigrane ci permette di conoscere le peregrinazioni e le origini di un dato tipo di carta La vicinanza di un centro abitato, l'esistenza delle materie prime e la presenza dell'acqua favorirono l'installazione delle cartiere in determinate località. Queste tre condizioni si trovarono riunite in Cina fin dal I secolo d.C., mentre in Europa una simile favorevole congiuntura si presenterà soltanto per gradi, dal XII al XVI secolo. Nel 751, durante una spedizione militare verso le frontiere della Cina, il governatore generale del Califfato di Bagdad catturò a Samarcanda due fabbricanti di carta cinesi; valendosi del loro aiuto, impiantò una cartiera in quella città, località propizia perché v'erano acqua, canali di irrigazione e campi di lino e di canapa. Nacquero così le manifatture di Samarcanda. Si trattava di una carta fatta di stracci, già perfezionata in confronto a quella cinese. Gli Arabi perfezionarono la fabbricazione della carta non solo riguardo la composizione del materiale, ma soprattutto grazie alla loro conoscenza delle tecniche idrauliche. La Spagna, che subì l'invasione degli arabi fin dal 711, fu la prima grande regione europea dove si utilizzassero le nuove tecniche di cui poco dopo tutta l’Europa avrebbe beneficiato. Molti documenti attestano che, già nel XIII secolo, in Italia si consumavano grandi quantità di carta. La carta, di provenienza sia araba che spagnola, faceva parte dei commerci che i Genovesi e i Veneziani intrattenevano con Barcellona e Valenza. L'Italia ebbe le sue prime cartiere ad Amalfi nel 1220 e a Fabriano nel 1276. Di qui la produzione si diffuse a Bologna, Padova, Genova, poi in Toscana, in Piemonte, nel Veneto e nella Valle del Toscolano (Brescia). Fabriano mantenne tuttavia a lungo la supremazia grazie soprattutto ad alcuni perfezionamenti tecnici. I cartai italiani furono i primi a servirsi di filigrane per contrassegnare la propria carta, usanza assolutamente sconosciuta ai Cinesi e agli Arabi. Per 200 anni almeno l'Italia dominò il mercato della carta, sostituendosi nell'approvvigionamento dell' Europa alla Spagna ed a Damasco. Nel XIV secolo la carta italiana s'era conquistata una supremazia incontestabile sui mercati di Francia, Svizzera, Belgio, Paesi Bassi, Germania, Moscovia e nell'intero bacino del Mediterraneo. L’invenzione della carta ottenuta dalla macerazione di stracci o di materiali vegetali che secondo fonti storiografiche risale a Ts’ai Lun dal 105 d.C. costituisce il nuovo mezzo preferito dall’uomo per comunicare con il mondo che lo circonda. La via della carta: la diffusione parte dalla Cina nell’anno 105 d.c. e giunge nel mondo Arabo nel VII secolo e precisamente a Samarcanda nell’anno 751 ed a Bagdad nel 793. A Samarcanda la carta realizzata con gli stracci per la segretezza di cui era circondata la fabbricazione l’invenzione restò a lungo concentrata a Samarcanda. Nel X secolo attraverso Bagdad, la carta raggiunse la Siria e l’Egitto e da qui si diffuse in Tunisia a Fez nel XII secolo. Nel 1220 da Fez, dove erano in funzione 400 cartiere, la carta raggiunse Palermo e contemporaneamente penetrò in Spagna dove nel 1151 a Sativa sorse la prima cartiera d’Europa. Gli Arabi perfezionarono la fabbricazione della carta, inventarono la ruota dentata ed utilizzarono la forza idraulica per la movimentazione dei macchinari. In Italia sorsero le prime cartiere a Palermo dal XII secolo, ad Amalfi nel 1220 ed a Fabriano nel 1276. I maestri fabrianesi realizzarono una serie di scoperte come ad esempio l’invenzione della filigrana, quella della pila a magli per la preparazione della pasta dagli stracci e l’impiego della gelatina animale per rendere la carta resistente all’inchiostro. Dalla Spagna l’invenzione della carta giunse a Genova nel 1235 e da qui a Villa Basilica ed a Pescia nel XIII secolo con le cartiere Turini e poi con la cartiera “Le Carte” i cui primi documenti l’attestano esistere fin dal 1481. Se dovessimo raccontare il ciclo produttivo di una cartiera d’altri tempi, dovremmo iniziare proprio dalla raccolta e selezione degli stracci, di lana, di cotone, cotonina o di seta provenienti dall’intera regione. Gli stracci selezionati erano di ogni tipo, dalle forme più strane a quelle più convenzionali, di foggia umile o nobile, dalle giubbe di qualche aristocratico decaduto, alle camice al busto con le stecche di balena. Le balle colme di stracci arrivavano in fabbrica. La lavorazione della carta Il foglio di carta in passato si otteneva tramite un complicato e affascinante processo che prevedeva la lavorazione di stracci e panni di cotone. Questi, di prevalenza bianchi oppure artificialmente sbiancati, venivano posti al macero. Da qui venivano presi e buttati in pile di pietra serena - che presero il posto del mortaio a mano degli arabi dove una serie di pestelli, alla cui testa erano fissati dei denti di bronzo, azionati da una ruota idraulica, li battevano fino a sfilacciarli sfibrandoli. tini di pietra serena dove veniva continuamente tenuta in sospensione affinché le fibre non si fondo e l’impasto conservasse densità omogenea. depositassero sul A questo punto entravano in azione due operai: il “lavorente” ed il “ponitore”. Il lavorente immergeva nel pesto la “forma”, un arnese di forma quadrangolare costruito con piccole assi di legno a cui era fissata una rete, coperto da un altro riquadro ligneo detto “cascio”; estraeva la forma dal pesto e con abili mosse teneva in equilibrio l’impasto sulla forma facendovelo distendere uniformemente. Poi passava la forma al ponitore, sito di fronte a lui il quale, tolto il cascio, ribaltava l’impasto in parte già solido su un panno di feltro, poggiato su una particolare struttura chiamata “dorso a sella d’asino”, così detto per la sua caratteristica inclinazione convessa. I fogli umidi di carta venivano alternati ai panni di feltro fino a costituire una “pila” o “posta” che, raggiunta una certa mole, veniva posta sul piano base di una pressa in legno (torchio di pressatura). La vite veniva manovrata manualmente esercitando una forte pressione (strizzatura) che serviva a far uscire acqua dai fogli e a dargli maggiore compattezza. A questo punto la pila veniva portata all’ultimo piano della cartiera: qui i fogli venivano separati dal feltro e, tramite uno strumento di legno a forma di “T” chiamato “aspetto”, venivano stesi sullo spanditoio, una sorta di grande stendino . Qui i fogli si asciugavano grazie alla corrente creata dal grande numero di finestre dalla particolare forma stretta e lunga che si aprono all’ultimo piano delle cartiere.Così asciutti i fogli erano pronti per i successivi processi di finitura . Gli strumenti: L'Aspetto Manca nei lessici, nei quali il significato di aspo più assimilabile a quello del suo ovvio diminutivo aspetto è riferito allo strumento che, nella trebbiatura, colloca orizzontalmente gli steli sul trasportatore. Negli antichi opifici da carta l’aspetto era lo strumento che serviva per adagiare due fogli di carta per volta sulle corde di fune di canapa che componevano lo “spanditoio” La rigatrice Macchina manuale francese dei primi anni del secolo XX per ottenere linee parallele di diversi colori su fogli di carta per uso commerciale La Taglierina Antica macchina manuale tedesca utilizzata per tagliare i fogli di carta. Il Cilindro Olandese E' una macchina ciclica inventata nelle cartiere olandesi alla fine del diciassettesimo secolo. In una vasca di forma ovale, la parete centrale forma due canali in cui il cilindro munito di lame ruota sfiorando le altre lame fisse disposte in basso su un supporto detto “platina”. La massa acquosa di fibre circola continuamente e, passando tra le lame, subisce un’azione di schiacciamento e taglio per essere così raffinata fino ad ottenere l’idoneo impasto da carta. I Martelli Strumento ad azione idraulica, che serviva a battere ripetutamente gli stracci (canapa, lino o cotone) fino ad ottenere una sorta di poltiglia molto densa. Il Pillo Macchina ciclica costituita da una massiccia ruota in pietra serena che gira intorno ad un asse di acciaio verticale su un fondino anch’esso in pietra o granito dentro una vasca a base circolare. Si introduce acqua e carta di recupero, facendo lavorare fino ad ottenere una densa e omogenea soluzione acquosa. il cascio Sorta di telaio mobile che si collocava sulla forma di tela metallica per la fabbricazione della carta a mano e che, secondo l’altezza dell’orlo, tratteneva una precisa quantità di pasta, determinando di conseguenza lo spessore del foglio. https://www.youtube.com/watch?v=6AayItsQa4I https://www.youtube.com/watch?v=sTBNkXC9-_4 l'evoluzione della carta L'era industriale: Dopo due anni di ricerche, nel dicembre del 1798, il francese Louis-Nicolas Robert depositò un brevetto di machine à papier à long (macchina per fare una carta lunghissima). Il brevetto fu acquistato da Didot SaintLéger, proprietario della cartiera di Essonnes, con la promessa di una grossa somma prelevata dagli utili. Didot fece invece perfezionare il progetto dal cognato, tal Gamble, il quale a sua volta fuggì in Inghilterra, dove depositò il brevetto. Perfezionata ulteriormente nel 1803, la nuova macchina diede il via alla produzione industriale della carta. Durante la prima metà del XIX secolo i continui miglioramenti ridussero sempre più i costi di produzione, ma la limitata offerta della materia prima, gli stracci, impose la ricerca di nuove fonti. La sola introduzione della macchina a vapore raddoppiò la produzione nel decennio 1850-1860. Furono fatti tentativi con l'ortica, la felce, il luppolo e il mais, ma nessuno dei surrogati riuscì a competere in qualità e costi con gli stracci. Nel 1844 un tessitore di Heinicken, in Sassonia, di nome Friedrich Gottlob Keller[10], depositò un brevetto per una pasta preparata dal legno. Il tedesco Heinrich Voelter nel 1846 lo migliorò con l'invenzione di un apparecchio per la sfibratura costituito da una grossa mola in gres che sminuzza il legno. Il prodotto ottenuto era mediocre ma adatto ad un utilizzo nascente: la stampa periodica. Lo sfibratore si imporrà solo dopo il 1860 quando ad esso verrà affiancato un altro trattamento: quello chimico. I primi trattamenti furono con soda e potassa a caldo, seguiti da sbianca con cloro. Emicellulosa e lignina si sciolgono, mentre la cellulosa rimane intatta. Soda e potassa vennero presto sostituiti da bisolfito che opera in ambiente acido. Dal 1880 un nuovo procedimento al solfato permise di ottenere una carta molto robusta chiamata carta Kraft che rivoluzionerà il mondo dell'imballaggio. Con l'arrivo della pasta di legno, la produzione diventò di massa e la caduta del prezzo trasformò la carta in un prodotto di largo consumo. In Inghilterra, ad esempio, la produzione passò dalle 96.000 tonnellate del 1861 alle 648.000 tonnellate del 1900. I paesi ricchi di foreste come quelli scandinavi, il Canada e gli Stati Uniti diventarono i nuovi riferimenti del mercato. La carta industriale abbondante e a basso costo diversifica gli utilizzi: nel 1871 la prima carta igienica in rotoli, nel 1906 le prime confezioni del latte in cartone impermeabilizzato, nel 1907 il cartone ondulato e poi giocattoli, capi d'abbigliamento, elementi d'arredo, isolamenti elettrici. Prima di quest'epoca, un libro o un giornale erano oggetti rari e preziosi e l'analfabetismo era enormemente diffuso. Con la graduale introduzione della carta economica, giornali, quaderni, romanzi e altra letteratura diventarono alla portata di tutti. La carta offrì la possibilità di scrivere documenti personali e corrispondenza, non più come lusso riservato a pochi. La stessa classe impiegatizia può essere considerata nata dalla rivoluzione della carta così come dalla rivoluzione industriale. Con la contemporanea invenzione della penna stilografica, della produzione di massa di matite, del processo di stampa rotativa, la carta ha avuto un peso notevole nell'economia e nella società dei paesi industrializzati. Fabbricazione: In sintesi il processo di fabbricazione consiste in vari stadi che portano alla formazione della carta a partire dal legno. I principali stadi sono: Preparazione delle fibre: - spappolamento -Sbiancamento -Formazione del foglio e pressatura -Trattamenti superficiali vari -Essiccamento -Altri trattamenti Preparazione delle fibre: spappolamento: Considerando il processo partendo dal legno, in questa fase il legno viene scortecciato e ridotto in chip, successivamente si formano delle paste rompendo in vari modi il legame della lignina. La materia prima è trasformata in polpa, una miscela concentrata di fibre in sospensione nel liquido. La separazione delle fibre avviene con metodi sia fisici (sbattimento, calore) che chimici (alcali). Poiché le fibre derivano da fonti naturali, sono necessari diversi passaggi di separazione e lavaggio, quindi candeggio o tintura per alterarne l'aspetto fino ad ottenere quello del prodotto finale Macchinario per lo spappolamento del legno Chip di legno utilizzati per la produzione della carta Paste chimiche (processo Kraft): La lignina viene sfibrata chimicamente (con soda caustica e solfuro di sodio) e selettivamente, lasciando intatte le fibre di cellulosa: si ottiene una pasta marrone che richiede molti sbiancanti, ma la carta finale è molto resistente (kraft, che in tedesco significa forte). Il processo ha degli svantaggi ambientali (lo zolfo genera odore di uova marce, e ci sono molti scarti acquosi) e di resa (solo il 50% del legno viene trasformato in pasta, anche se molti scarti vengono bruciati e l'energia viene recuperata). Paste meccaniche e termomeccaniche: La lignina viene sfibrata con uno sminuzzamento esclusivamente meccanico (grinding), o termo-meccanico, e le fibre cellulosiche vengono liberate ma anche parzialmente danneggiate, e senza la completa separazione delle fibre, che possono rimanere raggruppate in mazzetti isolati. La polpa è molto impura, con la conservazione di tutte le sostanze insolubili del legno, comprese quelle incrostanti: le fibre poco raffinate rendono la carta così prodotta meno resistente alle sollecitazioni meccaniche, vista la difficoltà delle fibre a formare ponti idrogeno; inoltre, a causa dell'elevato residuo in lignina, il prodotto finale esibisce scarsa stabilità alla luce, con conseguente tendenza al facile ingiallimento. Il processo ha dei vantaggi di resa (il 95% del legno viene trasformato in pasta), ma richiede molta energia meccanica, anche se la pasta meccanica prodotta è più economica di quella chimica. Per queste sue caratteristiche, essa è generalmente usata in tutte quelle applicazioni in cui non è richiesta grande resistenza meccanica né fotostabilità: carta da giornale, elenchi telefonici ecc… Paste semichimiche: Il processo di formazione della pasta è intermedio: il legno viene trattato chimicamente (con processi più blandi) e trattato successivamente con vapore e meccanicamente Il trattamento separa buona parte delle fibre, ma la purificazione è solo parziale, in dipendenza dalla durata e dell'intensità.La carta prodotta è più forte di quella ottenuta da paste meccaniche e intermedia rispetto a quella prodotta con paste chimiche. Essa può essere utilizzata per produrre carte patinate. Sbiancamento: Le paste vengono sbiancate in genere con cloro o biossido di cloro. Sistemi a minore impatto ambientale utilizzano ossigeno e idrogeno perossido. Il pH finale della carta normalmente varia da 4 a 7. In genere la carta non sbiancata è chiamata "unbleached" (lett. non sbiancata) mentre quella sbiancata e poi ricolorata (di marroncino) viene detta "avana".Dopo questi trattamenti si è ottenuta una pasta che consiste in una sospensione di fibre epurate. Da qui si possono produrre balle di cellulosa (che saranno poi utilizzate come materie prime dalle cartiere, necessitando quindi di essere di nuovo miscelate in pulper) o si passa direttamente alla formazione dei fogli Formazione del foglio e pressatura: Anticamente la polpa preparata sottoponendo a lisciviazione stracci di lino e cotone era diluita con acqua fino ad ottenere una poltiglia leggera. In questa sospensione era immersa la "forma", una sorta di setaccio, su cui si depositava un intreccio di fibre. In questa fase si poteva formare una filigrana quando sulla "forma" erano agganciati fili metallici opportunamente sagomati che impedivano il depositarsi uniforme della polpa generando così un'immagine visibile contro luce. A questo punto la carta era già pronta e doveva essere soltanto pressata ed essiccata. Nelle moderne cartiere in continuo si procede facendo drenare la soluzione di cellulosa dalla cassa di flusso (circa al 3% di cellulosa come residuo secco) attraverso una fessura larga quanto la macchina su una tela che scorre in continuo: le fibre si concentrano e si compattano (allineandosi preferenzialmente in senso macchina) formando il foglio iniziale (ca. 80% acqua). La velocità della tela in rapporto alla velocità di deflusso delle fibre dalla cassa di flusso determinano la "quadratura" della carta, cioè l'orientamento delle fibre e quindi le resistenze meccaniche trasversali e longitudinali. Segue la pressatura che viene eseguita in continuo nella seccheria con dei rulli dotati di feltri: le fibre si compattano maggiormente ed il foglio subisce una laminazione perdendo ancora acqua e arrivando ad una concentrazione del 3-4%. Da qui nascono i termini "lato feltro" e "lato tela" della carta. Trattamenti superficiali: La carta grezza ottenuta pressando la polpa è piuttosto assorbente e non presenta una superficie adatta per la scrittura o per altre applicazioni come la stampa (o ad esempio la siliconatura per le etichette autoadesive). Per questo motivo viene utilizzata un'ampia gamma di additivi per ottenere le proprietà desiderate. Questi vengono applicati come rivestimento sulla superficie, formando la patina. Gli agenti patinanti sono di solito polimeri studiati per ottenere una migliore superficie su cui scrivere. Sono impiegati l'amido, il Poliacetato di vinile (PVA) e molti altri prodotti per realizzare tipi diversi di carta. La patinatura può anche migliorare la superficie lisciandola. La matrice di fibra è rugosa e per renderla liscia si utilizza spesso il caolino. La carta patinata delle riviste per esempio, è ottenuta in questo modo. L'aspetto lucido (per esempio delle copertine delle riviste) è aggiunto successivamente alla stampa, applicando uno strato trasparente (come uno smalto) sulla pagina stampata, e non è quindi una caratteristica originale della carta. Altri additivi vengono aggiunti per migliorare altre caratteristiche specifiche della carta, a seconda delle applicazioni. Seguendo il percorso della carta in una macchina di cartiera vengono applicati dunque dei "primer" per modificarne le caratteristiche superficiali (sizing). Generalmente si applicano soluzioni di alcool polivinilico e carbossimetilcellulosa, oppure una soluzione con le cariche per le carte patinate. Essiccamento: La carta in genere esce dal trattamento di sizing con un'umidità ancora alta. Il foglio viene quindi essiccato facendolo passare ancora per una seccheria e poi calandrandolo attraverso uno o più rulli riscaldati (generalmente in acciaio) che impartiscono una certa pressione al foglio, rendendolo relativamente liscio dalla parte a contatto con i cilindri (carta calandrata). Altri trattamenti: carta acquisisce un aspetto traslucido (da cui il nome glassine che in lingua francese richiama la trasparenza del vetro). https://www.youtube.com/watch?v=MJnNFWOpeAI https://www.youtube.com/watch?v=ntmAnLkQGvc Problemi di conservazione: La necessità di incrementare la produzione di carta ha fatto sì che si sviluppassero macchinari e tecniche per renderne più celere la preparazione, cosicché quello che in origine era un prodotto di eccellente qualità, preparato con fibre lunghe di cellulosa ricavate quasi sempre da tessuti, cordami e abiti già utilizzati, prevalentemente di canapa e di lino, venduti agli straccivendoli e incollato con colla proteica, cambiò gradualmente le proprie caratteristiche merceologiche. La preparazione della polpa fu accelerata con l'introduzione della macchina olandese, che riduceva gli stracci in poltiglia con un impianto metallico. In seguito, già nel XVIII secolo, con l'aumentata disponibilità di stracci da usarsi come materia prima, furono introdotti sbiancanti a base di cloro. Infine, nel XIX secolo, si diffuse l'uso della collatura in macchina ad allume e colofonia, e vi fu l'introduzione delle prime paste prodotte dalla lavorazione e dallo spappolamento del legno, e non più delle fibre tessili. La qualità del prodotto era quindi sempre più scadente e la carta prodotta tendeva con estrema facilità ad ingiallire e a diventare fragile, a causa della maggiore quantità di lignina. Oltre a questi difetti "intrinseci" della fabbricazione della carta, possiamo ricordare ulteriori fattori di deterioramento: danni fisici, strappi usura; i raggi ultravioletti (es. luce solare, bulbi fluorescenti) che provocano l'ossidazione della cellulosa; polvere, che crea un ambiente accogliente per insetti e batteri; umidità, che favorisce lo sviluppo di muffe; inquinanti aggressivi, tra cui a volte gli stessi inchiostri chimicamente instabili ed i depositi lasciati dalle dita dei lettori; animali (es. topi) ed insetti (es. tarli, termiti) che si nutrono di carta; batteri, funghi e muffe. processi di ossidazione degli accumuli di materiali metallici (soprattutto ferro, ma anche rame) già presenti nel materiale cartaceo. A tali processi è probabilmente riconducibile la formazione di macchie pigmentate bruno-rossastre, note sotto il nome di foxing. Carta riciclata Produzione: Come tutti i rifiuti, la carta pone problemi di smaltimento. La carta è però un materiale riciclabile, poiché la cellulosa che contiene può essere sottoposta a ripetuti utilizzi. La carta recuperata può essere trattata e riutilizzata come materia seconda per la produzione di nuova carta. La raccolta differenziata della carta riguarda tutti i vari prodotti di carta. Partendo dalla fibra del rifiuto cartaceo, circa il 95% viene trasformato in nuova carta. Rispetto ad altre produzioni, quindi, il macero comporta grandi risparmi energetici, idrici e di legname. Infine, la carta riciclata che non ha più la consistenza sufficiente per produrre altra carta può essere ancora utilizzata come combustibile per produrre energia.La trasformazione della carta da macero in materia prima necessita di varie fasi: • Raccolta e stoccaggio; • Selezionamento, per separare la fibra utilizzabile dai materiali impuri, che normalmente sono incorporati nelle balle di carta da macero e per separare le diverse tipologie di carta da macero. Il valore tecnico ed economico del materiale aumenta quanto più definita è la selezione per tipologia e qualità: solitamente il processo di selezione è meccanico, una selezione più spinta deve essere eseguita a mano, facendo scorrere la carta sopra un nastro trasportatore, con operatori manuali che la dividono per tipologia; •Pressatura e legatura in balle; queste, inviate alle cartiere, subiscono il processo di riciclo vero e proprio; • Sminuzzamento; • Sbiancamento per eliminare gli inchiostri: disinchiostrazione; • Riduzione in poltiglia con aggiunta di acqua calda; • Affinamento: dall'impasto vengono sottratte le impurità e le scorie, fino a separare la pasta di cellulosa; • Aggiunta di cellulosa vergine, in proporzioni diverse a seconda dell’utilizzo futuro.A questo punto del ciclo, la cellulosa contenuta nella carta-rifiuto è ritornata ad essere una materia prima pronta a rientrare nel ciclo di produzione. La macchina cosiddetta “continua” provvede infine a stendere, disidratare, pressare l’impasto, con il passaggio attraverso vari rulli, fino all'avvolgimento finale in bobine, da inviare alle cartotecniche, dove la carta viene trasformata ulteriormente per ottenere i nuovi imballaggi e prodotti finiti. https://www.youtube.com/watch?v=glfTRKSTedE https://www.youtube.com/watch?v=0qi8SUQw-ko immagini di alcuni oggetti realizzati con materiale riciclato: Scuola media Marconi I.S.C. Marcori-Rodari ricerca carta prof. Mario STILE alunna Borriello