Несмотря на бурное развитие компьютерных технологий и разнообразной электронной запоминающей техники, бумага остается наиболее распространенным и активно используемым материалом для хранения информации. Переоценить ее место в обыденном использовании сложно. Она нужна в делопроизводстве, печати, быту.
Бумага из древности
История производства бумаги уходит в далекую старину. Еще древние египтяне использовали для письма прообраз современной бумаги, изготавливая свои папирусы из измельченных и спрессованных в тонкие листы волокон тростника. Стебли этого водяного растения состоят из тонких и прочных целлюлозных нитей, которые освобождали при помощи специальной обработки. Добавление клейких веществ позволяло сформировать из полученной массы достаточно тонкий слой, который после просушивания приобретал нужные характеристики. Древняя бумага была довольно плотной, шершавой на ощупь и не имела той белизны, которая присуща современным писчим материалам.
Кожаные рукописи
В Древней Европе вместо бумаги использовался пергамент. Для его изготовления вычинялись тонкие и эластичные шкуры мелкого рогатого скота. Снятая с овец и коз кожа обрабатывалась по специальным технологиям, после чего она становилась мягкой и гладкой. Пласты подготовленного материала обрезались по размеру будущей книги и сшивались в переплетных мастерских. Разрозненные документы транспортировались и хранились в виде свитков. В таком случае кожа не сминалась и не имела сгибов, на которых могла перетираться.
Дерево, на котором можно писать
Современные технологии изготовления различных сортов бумаги предполагают использование разнообразных видов древесины. В процессе производства ее измельчают до нужных размеров. Полученная масса замачивается в емкостях, куда добавляются необходимые для процесса высвобождения целлюлозных волокон химические реактивы.
Подготовленная бумажная масса, отбеленная или окрашенная, при помощи бумагоделательных машин формуется в полотно. Его пропускают через целый ряд катков, которые выравнивают и высушивают бумажную заготовку. В результате получается готовый материал, имеющий необходимые характеристики:
- толщину;
- плотность;
- цвет;
- качество поверхности.
Разные сорта бумаги предназначаются для разного использования – для офисной техники нужна более плотная и прочная бумага, для газет она не такая качественная. К туалетной и салфеточной бумаге предъявляются свои требования.
Альтернативное производство бумаги
Использование только древесины для изготовления бумажной продукции может довольно быстро привести к полному уничтожению лесов на планете. Поэтому уже давно разрабатываются и используются альтернативные технологии.
Целлюлозу, которая является основой бумажной массы, получают из соломы зерновых сельскохозяйственных культур. На полях ежегодно скапливается огромное ее количество. И чаще всего она просто оставляется на земле, чтобы послужить удобрением.
Источниками волокнистой массы могут стать и другие культуры:
- конопля;
- тростник.
В нашей стране, как и во всем мире, проводится активный сбор макулатуры, которую используют как вторичное сырье. Старые книги, газеты, упаковку измельчают, отбеливают, смывая типографскую краску и чернила, и из полученной массы вновь делают бумагу. Она не столь качественна, но вполне годится для печати.
Бумага из всего
В некоторых странах для изготовления писчей продукции освоили переработку ткани – тряпье обрабатывается по сходным технологиям. Хлопковое и льняное волокно, синтетические нити обладают нужными свойствами, что позволяет применять их для изготовления прочной качественной бумаги.
В отрасли сегодня работают компании, полностью отказавшиеся от использования древесины при производстве бумаги. Они нашли совершенно необычные источники сырья для своей продукции. В ход идут банановые и пальмовые листья, все виды растительных волокон, шерсть, даже отходы жизнедеятельности травоядных животных.
Специальные виды бумаги могут быть изготовлены из минеральных волокон, таких как асбест, например.
Применение подобных инноваций помогает сберечь существующие сегодня леса, сохранив их для следующих поколений землян.
СМОТРЕТЬ ВСЕМ!
О ЧЁМ СТАТЬЯ?
Из чего делают бумагу
Основой для производства бумаги является целлюлоза и вода. Волокна целлюлозы получают из растительного сырья. Чаще всего это древесина, но также используют солому, хлопок и макулатуру. После получения волокон целлюлозы их выпрямляют и отбеливают, вся масса высушивается и разглаживается. Также для получения цветной бумаги добавляют красители. Бумага наматывается в рулоны и разрезается. Далее мы более подробно расскажем о каждом этапе изготовления бумаги.
Для получения волокон целлюлозы древесина проходит долгий путь. Во первых для этого подойдут только некоторые породы дерева. Чаще всего это ель, сосна, тополь и береза. Иногда применяют эвкалипт, тростник и каштан.
Производство на заводе
Начинается процесс обработки древесины с окорения, то есть избавления от коры. Бревна загружают в специальный барабан, который имеет грубую поверхность с выступлениями. Одна партия крутится в нем около 20 минут, после чего кору сжигают.
Окоренная древесина перекладывается на конвейер, по которому она попадает в специальные пилы, измельчающие её до примерно одинаковых фрагментов, называемые щепой. Щепа может хранится долгое время.
Процесс обработки щепы начинается с промывки. После чего она измельчается в труху. Затем она подвергается щелочной обработке. Происходит это в больших чанах с водой и химикатами, в которых вариться длительное время. Это делают для разрушения связи между волокнами целлюлозы, которые представляют собой своеобразный природный клей. Всю смесь фильтруют и тщательно промывают. После чего в нее добавляют различные наполнители, пропитки, красители. Вещества зависят от типа будущей бумаги.
В результате получается готовая целлюлозная смесь, которая состоит на 99% из воды. Полученную массу подают в бумагоделательную машину. В первую очередь целлюлозная смесь попадает на движущуюся сетку с очень мелкими ячейками, которые пропускают только воду. После чего влажное бумажное полотно попадает на ленту из войлока, дальше на цилиндрические прессы, в результате чего количество воды значительно уменьшается.
Следующий этап, после которого воды остается всего несколько процентов, это сушка. Полотно прогоняют по нагретым крутящимся барабанам, благодаря чему выделяется большое количество влаги и масса сохнет.
Время заключительного процесса производства бумаги. Она поступает на нагретые и отполированные тяжелые валы, которые называются каландры. Между ними бумажный пласт сдавливается с большой силой, в результате чего она становится окончательно сухой и гладкой.
Дальше бумагу скручивают в большие рулоны, например рулоны для приготовления листов А4 имеют массу около 35 тонн и в нем будет 50 километров бумаги. Для того чтобы сделать офисную бумагу катушки разрезают на более мелкие и отправляют на бумагорезательные устройства. На этих автоматизированных устройствах, производство достигает скорости в 55 000 листов в минуту. А за час такая фабрика производит около 7000 упаковок.
Как делают бумагу из макулатуры.
Принцип производства бумаги из макулатуры остается тем же — это получение целлюлозы. Технология производства бумаги из макулатуры отличается от производства бумаги из растительного сырья только до момента получения волокон целлюлозы из исходного материала.
Первым этапом макулатуру загружают в гидровзбиватель, который работает по принципу кухонного блендера. Под действием механического процесса и воды макулатура разделяется на волокна и превращается в жидкую бумажную массу. Далее происходит химический процесс отделения чернил и примесей. Последующий процесс изготовления идентичен с любым другим сырьем. Добавляются вещества, отправляется в бумагоделательную машину, в рулоны и режется.
В Китае в 105 году нашей эры, однако в середине ХХ века обнаружили более древние гробницы, где нашлись небольшие обрывки.
В те давние времена её делали из шелка, пуская на производство отбракованные коконы тутового шелкопряда. Сейчас такие дорогие материалы, конечно, не используют – годится все, что содержит длинные волокна, а это целлюлоза, тряпье, уже использованная бумага, некоторые виды текстиля. Смешиваясь с водой, они образуют пластичную массу – сырье.
История развития технологии создания бумаги
Итак, первый этап создания бумаги – это подготовка бумажной массы. У изобретателя технологии Цай Луня это была смесь шелковых волокон, золы, пеньки и тряпок, тщательно растолченная и смешанная с водой. Её он выложил на форму и высушил на . Долгое время такой ручной способ производства оставался единственным – менялись только ингредиенты.
В XVII веке изобрели ролл – механизм, который размалывал сырье автоматически и потому мог производить намного больше бумажной массы. Но сами листы формировали все равно вручную, зачерпывая формами, поэтому объемы получаемой продукции оставались все равно низкими.
Наконец, в самом конце XVIII века, в 1799 году, во Франции догадались, как сделать отлив бумаги автоматическим – Н. Робер применил для этих целей движущуюся сетку. Еще через семь лет в Англии запатентовали полноценную бумагоделательную машину. С этого времени масштабы производства заметно увеличились.
Этапы производства бумаги
Как и много веков назад, производство бумаги начинается с
1) Приготовление бумажной массы.
Сюда входит не только размол компонентов ролами (рафинерами, мельницами) и их смешивание. В современную бумагу для улучшения её свойств добавляют множество вспомогательных веществ.
Происходит так называемая проклейка – добавляются средства для того, чтоб волокна лучше слипались, а сама бумага не так боялась воды. Это глинозем, канифольный клей, парафиновая эмульсия.
Чтобы увеличилась жесткость, в массу вводят крахмал, формальдегидные смолы, животный клей. Минеральные наполнители вроде мела или талька помогают сделать бумагу более гладкой. Анилиновые красители прибавляются для отбеливания. Состав и количество дополнительных присадок определяется тем, для каких целей будет использоваться конечный продукт.
2) Выработка бумажной массы.
Когда бумажная масса готова, её нужно очистить от загрязнений и разбавить водой. С этим справляется специальное оборудование - очистители вихревые и центробежные, песочница. Из подготовительного отдела насос закачивает её в мешательный бассейн, и уже оттуда она поступит в бумагоделательную машину.
Сырьевая масса льется непрерывным потоком на сетку. В этой части машины полотно отливается, обезвоживается и начинает уплотняться. Но воды еще очень много, она продолжает удаляться в прессовой части.
Окончательно жидкость исчезает из листов в сушильной части, испаряясь, когда полотно прижимается к нагретым цилиндрам. После этого она поступает на механизмы наката, где сматывается в огромные рулоны. Бумага готова к следующей стадии.
3) Окончательная обработка.
Полученное бумажное полотно еще не совсем однородно по толщине. Чтобы выровнять его, сделать более гладким и плотным, его пропускают через каланды, то есть металлические валы. Вот теперь бумагу можно сортировать, резать и упаковывать – она полностью готова.
Вот так истолченная древесная кора, обрезки и опилки дерева, обрывки бумаги, тряпки и солома – вещи не самые красивые и выглядящие, прямо скажем, не слишком эстетично, передаваясь от одного цеха к другому, от узла к узлу, от машины к машине, превращаются в гладкие белые листы.
Ответ на вопрос о том, как делают бумагу сегодня, лежит в плоскости технологий. Но стоит заглянуть в историю. Прототип материала - древнеегипетский папирус - растение, из которого делали писчий материал. Размоченную сердцевину соединяли, накладывая слои перпендикулярно друг другу. После выдерживания под прессом листы высушивали на солнце, разрезали и полировали. Готовые гибкие свитки были прочными - некоторые из них сохранились до XXI века.
Изготовление бумаги из привычных нам материалов поставили на поток в Китае. Со II века н. э. технология обработки луба тутовых деревьев постепенно начала распространяться по миру. Сначала она перешла из Китая на арабский Восток, а затем - в Европу.
Первые мануфактуры по производству бумаги появились в Европе в XIII веке. С XVII века изготовлением бумажных материалов занялись российские промышленники.
Некоторые листы пергамента хорошо сохранились
Виды бумаги
Чтобы понять, как изготавливают бумагу, надо сначала определить ее вид, ведь состав сырья может быть разным.
Различают такие разновидности материала:
- Офсетная. Широко используется в типографском деле - для печати книг и массовой полиграфической продукции. Бумага устойчива к сырости, что важно, так как при офсетной печати используют увлажнители.
- Упаковочная. Прочная, невосприимчивая к влаге. К цвету и гладкости не предъявляют повышенные требования.
- Газетная. Применяется для печати на высокоскоростном оборудовании. Ее особенность - повышенная впитываемость красок.
- Мелованная . Отличия от других видов - белизна, гладкость. Из нее печатают качественные иллюстрированные издания.
- Целлюлозная. Состоит из чистой целлюлозы плюс 1-3 % добавок. Используется для печати банкнот и ценных бумаг.
Дизайнерская бумага для упаковки подарков
Из чего делают бумагу?
Сырьем служат растительные вещества с длинными волокнами. Смешиваясь с водой, они образуют податливый, однородный полуфабрикат. Его делают из:
- дерева - масса называется целлюлозной;
- однолетних растений: из конопляной или рисовой массы изготавливают материал повышенной белизны, из соломы и тростника - прочную и плотную;
- вторичного сырья - макулатуры, тряпок;
- сырья для производства бумаги специального назначения - шерстяных, асбестовых и прочих волокон.
Основной материал в бумажной промышленности - древесина. На комбинаты поставляют стволы целиком. Там с них снимают кору, разрезают. Далее сырье измельчают в муку - до волокон-фибрилл.
В таком виде древесина поступает на измельчение в муку
Для производства бумаги используют:
- сосну, кедр - мягкие породы пригодны для изготовления упаковочных материалов;
- клен, дуб - основа из твердых пород гладкая, но менее прочная;
- канадскую ель - из нее делают прочный, но эластичный материал;
- каштан, березу и так далее.
Смешивая дубовое и сосновое сырье, получают книжную бумагу. Она прочная, эластичная.Для улучшения качества продукции древесный материал сортируют, фильтруют, обрабатывают химическими составами.
Производственные этапы
Технология состоит из таких этапов:
- обработка массы - размол, окрашивание, смешивание растительных и химических составляющих;
- разбавление массы водой, очищение, прессовка и сушка;
- каландирование;
- резка, сортировка и упаковка.
Процесс изготовления бумаги начинается с размалывания сырья в непрерывно действующих аппаратах. На фабриках используют роллы, мельницы конического и дискового типов, рафинеры.
Полученную муку очищают, добавляют связующее вещество и наполнитель:
- парафиновые эмульсии;
- глинозем, каолин;
- мочевино-, меламино-формальдегидную смолу;
- канифольные и животные клеи;
- тальк, крахмал и пр.
Жидкий состав выливают на плоскую сетку бумагоделательной машины. После уплотнения и формовки цельное полотно покрывают клеевыми пигментами (так производят мелованную бумагу) или другими составами.
Следующий этап - просушка при повышенной температуре с помощью шлифовочных цилиндров. Волокна застывают, образуя бумажное полотно. После обезвоживания оно попадает в каландры. Это массивные цилиндры, объединенные по 5-8 штук. Проходя между ними, бумага становится гладкой, выравнивается, уплотняется.
Так происходит сушка бумаги
Готовая лента наматывается на накат - вращающийся цилиндр с прижимным валиком. Он собирает полотно в рулон. Технология производства бумаги также предполагает постобработку - глянцевание, окрашивание, резку.
По тому же принципу производят картон - материал плотностью от 250 г/м². Из него изготавливают обложки книг, папки, упаковку и другую подобную продукцию.
Упаковка и резка
Способ резки рулонов бумаги отличается в зависимости от планов на ее использование. Рулоны разрезают в бобинорезке, затем сматывают в несколько рулонов меньшего объема и диаметра. Потом разделяют на готовые листы для печатного цеха - например, лазером (края аккуратны, на них нет нагара).
Готовые рулоны бумаги
Последний этап изготовления бумаги - упаковка. Ее самые распространенные виды:
- фасовка в пачки из 250-1 000 листов, обернутые крафт-бумагой или другим плотным и водостойким материалом;
- паллетирование - перенос листов на плоские прямоугольные подставки с выемками для захвата и крепления;
- смешанный способ - сначала листы собирают в пачки, а затем помещают на паллеты;
- упаковка «калачами» (свертками до 10-15 кг) - подходит для технической, упаковочной бумаги увеличенного формата (может переносится вручную, без пандусов и спецтехники).
Критерии качества бумаги
- Прочность - сопротивляемость разрыву и сжатию при высокоскоростной печати должна быть высокой.
- Плотность - для глубокой печати используют тонкие листы, для упаковки - толстые (диапазон - от 60 до 300 г/м²);
- Гладкость - чем она выше, тем лучше воспроизводятся детали изображения, плотнее контакт листов с формами для печати;
- Белизна - показатель попадает в диапазон 60-98 %;
- Непрозрачность - чем меньше просвечивается лист, тем меньшей будет степень проявления изображения с обратной стороны (для обычной офисной бумаги - от 89 %);
- Пористость - на пористом материале лучше фиксируется краска, но отпечатки теряют насыщенность.
- Сопротивляемость истиранию - если она мала, вязкие печатные краски «выщиплют» волокна с листов, и это загрязняет детали печатного оборудования.
- Впитываемость - чем она выше, тем быстрее краски закрепятся на поверхности листа.
- Наличие проклейки - с ней верхний слой будет прочным, устойчивым к воздействию влаги, клея.
Смотрите интересный репортаж из завода по производству бумаги:
Итоги
- Первые писчие материалы из растительного сырья появились в Древнем Египте и Китае.
- Сегодня бумагу разных видов производят из древесины, однолетних растений, вторичного сырья.
- В бумажной промышленности используют целлюлозу из хвойных пород, дуба, березы, каштана.
- Технология производства бумаги предполагает размол, подготовку массы, прессование, сушку, каландирование, намотку в рулоны. Постпроизводственные этапы - резка и упаковка.
- Качество материала определяется его плотностью, непрозрачностью, гладкостью и другими параметрами.
Бумага - это давно используемый и очень известный материал. С бумагой в человеческой жизни связано очень многое: от косметики, оберток и упаковок. До книг и других предметов, используемых повседневно. И, как известно, бумагу производят из дерева.
Этот замечательный материал впервые появился в Китае, где и были разработаны первые методы бумажного производства, хотя в древность не существовало таких мощных технологических решений, как сейчас. В настоящее же время процесс может показаться очень интересным, поэтому стоит рассмотреть его подробнее.
Такой материал, как бумага, сейчас производится на специализированных бумажных фабриках, куда поставляют спиленные деревья для дальнейшей обработки. Основа бумаги - целлюлоза, которую получают из некоторых лесных пород. Таким образом, станки срывают с деревьев кору, и измельчают древесные волокна в мелкие щепки, или даже муку.
После измельчения муку смешивают с водой и подвергают термообработке, а затем прессуют и отглаживают, придавая фотку очень тонких листов. Так получается низкосортная, но более чистая, бумага. Этот способ хоть и экономичен, но позволяет производить бумагу низкого сорта, которая чаще всего называется газетной.
Для получения бумаги более высокого качества, целлюлозу обрабатывают специальными химическими материалами. Такая бумага уже годится для использования в книгах, тетрадях и других печатных целях.
Для производства качественной бумаги, древесный материал сортируется по размерам, и в него добавляются различные химикаты, после чего варится, а затем промывается и фильтруется, чтобы в сырье не присутствовало примесей.
После варки, сырье прессуется, раскатывается и разглаживается, а потом сушится при большой температуре, чтобы волокна приняли нужную форму и застыли, образовав непосредственно бумагу. Таким образом, получается скорее рулонная лента, нежели листы. Но в дальнейшем, рулоны подлежат разрезке и дальнейшей подготовке. К дополнительной подготовке можно отнести дальнейшее глянцевание бумаги, окраска и другие процедуры.
Также, при производстве может использоваться краска, или специальные примеси. Это все и отличает бумагу по качеству, сорту и другим свойствам. Получаются такие типы бумаги, как книжная, газетная, офсетная, упаковочная, и так далее.
Как может показаться, производство бумаги является очень простым. Но на самом деле, это сложный технологический процесс, для которого требуются специальные станки и приспособления, а также наличие огромного количества людей, которые следят за производством и работой станков. В целом, производство бумаги очень даже интересный процесс.
Загрузка...
