История появления бумаги датируется временами третьего тысячелетия до нашей эры.
С чего всё начиналось
Древние египтяне обнаружили растение на берегах рек, папирус, из которого изготовлялся материал для письма с одноимённым названием. Его стволы разрезались на тонкие полосы, складывались в несколько слоёв вдоль и поперёк, сжимались под большим грузом и оставлялись на солнце сушиться. Таким образом, получались гибкие листы, которые резались по определённым размерам, их полировали и склеивали в свитки. Это был первый писчий материал, который сохранился и до наших времён.
Во II веке производство папируса заменилось изготовлением бумаги, более похожей на ту, которой мы пользуемся в нынешнее время. Изобретателями первой бумажной технологии являются китайцы. Сырьём послужили отходы коконов шелкопряда, но из-за недостаточного их количества, перешли на коноплёвую крапиву. Бумага, изготовленная из неё, была не качественной: листы разные по толщине, шершавые и не ровные, что и послужило поводом отказаться от данной технологии. Для усовершенствования производства взяли иное направление: луб тутового дерева. Бумага из него была, по качеству, на несколько порядков выше, а сам секрет изготовления держался в строжайшей тайне. Но прошло время, и данный секрет стал явным, перешёл к арабам и, уже от них, распространился по всему миру.
В начале ХIII века первая бумажная фабрика появилась в Европе, а к концу ХVII её изготовлением начали заниматься и в России.
Новый этап развития
Ввиду того, что ничто в этом мире не стоит на месте, сырья для производства не хватало, а бумаги требовалось всё большее и большее количество. Это послужило поводом для поиска новых технологий. Впервые, для изготовления бумаги начали использовать древесину, а точнее, произведённую из неё древесную целлюлозу. Для получения данного сырья подходят все виды деревьев как мягких, так и твёрдых пород.
Если внимательно разглядеть клочок бумаги в микроскоп, можно, практически с точностью, сказать, из какого дерева делают бумагу для тех или иных целей.
Например, упаковочная бумага обладает не только определённой прочностью, но и является грубой. Её производят из пород мягкого дерева, коими являются сосна, кедр, ель. Но вот интересный факт. Бумага, сделанная из Канадской ели, имеет все качества прочности, но плюсом является её эластичность.
Клён с дубом относятся к твёрдым породам дерева, а вот бумага из них менее прочная. Но, ввиду того, что она имеет гладкую поверхность, её используют для типографской печати.
Но если смешать производные сосны и дуба, провести ряд химических превращений, то можно получить качественный, прочный и эластичный лист, из которого делается книга.
Бумага настолько прочно вошла в нашу жизнь, что используя ее, мы не задумываемся о ее происхождении и производстве. Хотя каждый человек знает, из чего делают бумагу. Но сам процесс превращения дерева в тонкие белые листочки известен не многим. Итак, как делают бумагу?
Изготовлением бумаги занимается бумажно-целлюлозная промышленность. Самым распространенным является ее производство из дерева. Древесную целлюлозу вырабатывают из дерева лесных пород. Для того, чтобы понять, как делают совершим виртуальную экскурсию на фабрику.
Сырье поступает туда в необработанном виде. Здесь с дерева обдирают кору, а затем измельчают его на специальных машинах в щепку. Дальше есть несколько бумаги. Самый простой механический. При этом способе, измельченные щепки смешивают с водой и делают дальнейшую их обработку. В итоге получается бумага не очень высокого качества, которая используется для выпуска газет. Для того, чтобы получить сырье хорошего, высокого качества применяют химический способ его производства. При этом способе щепки отбирают по размеру и варят. Происходит этот процесс с использованием кислоты в специально предназначенных для этого машинах. После варки полученную массу промывают и удаляют посторонние вещества. Полученное сырье подвергают последующей обработке для производства определенного
Для того, чтобы получить в сырье добавляют клей. Это придает ей водоотталкивающий эффект. Смолы, добавленные в процессе производства, не дают чернилам растекаться, и делают написанное легко читаемым. Бумага, предназначенная для печати, не требует таких добавок, потому что краски, используемые для этого, не имеют водной основы.
Чтобы сделать бумагу белой и непрозрачной, сырье окрашивают специальными красителями и пигментами. После всех проведенных операций начинается процесс производства сырья. Машины перемещают полученную кашицу с одного вала на другой, на которых натянута сетка. При этом происходит образование бумажного листа. Вода, которая находилась в сырье, постепенно вытекает через отверстия в сетке. Волокна переплетаются и образуют рулоны. Далее полотно подвергается ряду операций, в результате которых получается бумага, которую мы привыкли иметь в своем обиходе. Валики, через которые проходит сырое полотно, прессуют его, сушат и подвергают полировке. После этого его дополнительно прессуют и сушат. На выходе получают рулоны бумаги, которые используют уже по их прямому назначению. Их нарезают или отправляют в рулонах для дальнейшего использования. В процессе того, как делают бумагу, используется много специальных машин. Весь труд механизирован. Но, тем не менее, это очень ценный материал. Поэтому, зная, из чего и как делают бумагу, начинаешь воспринимать ее более бережно. Ведь для производства 1 тонны бумаги необходимо 17 деревьев.
Для производства бумаги используют и Раньше в стране был организован массовый сбор макулатуры. Ее, после очистки от чернил, добавляют в бумажное сырье в процессе производства. Бумага является необходимым атрибутом современной жизни. Даже трудно себе представить, что ее первыми изобретателями были китайцы. Долгое время они не открывали секрет, как делают бумагу.
Бумага используется в различных областях нашей жизни. Из нее изготавливают салфетки, тетради, книги, игрушки, обои, деньги. Пожалуй, невозможно перечислить весь список того, где применяется бумага. В некоторых случаях она просто незаменима и является единственно подходящим материалам. Новые раскрывают все больше возможностей для ее применения.
Изготовление бумаги ведется на целлюлозно-бумажных комбинатах. Эти предприятия располагаются невдалеке от водоемов, поскольку технология изготовления бумаги предполагает использование значительных объемов воды. Основной материал, используемый для производства бумаги - древесина разных (больше – хвойных, потому что они на 40–50% состоят из целлюлозы) сортов и макулатура. В особых случаях используется хлопок. Еще один вид сырья, появившийся относительно недавно, - синтетические волокна. Также основой для производства бумаги может стать ветошь, волокна однолетних растений, шерсть, асбест.
Для изготовления бумаги чаще всего используются такие полуфабрикаты, как целлюлоза и древесная масса в разных соотношениях.
Заготовленная древесина проходит специальную обработку: химическую и механическую.
Целлюлозу получают в процессе варки древесины в химическом растворе. Именно она придает материалу белизну и высокую прочность. Целлюлоза в полусыром виде может быть сразу отправлена на дальнейшую переработку в цех, а может быть спрессована, высушена и в виде серых листов отправлена на продажу другим предприятиям. В чистом виде целлюлоза используется для производства высококачественной бумаги дорогих сортов.
Механическая обработка, помол древесины, приводит к образованию древесной массы - частиц диаметром два-три миллиметра. Этот полуфабрикат содержит не только целлюлозу, но и лигнин - полимер, скрепляющий волокна растений. Именно из-за этого вещества полиграфическая продукция, напечатанная на газетной бумаге, с течением времени становится желтовато-коричневой под воздействием света. Древесная масса в чистом виде может применяться только для производства бумаги недорогих сортов (газетная, упаковочная).
Древесная масса после помола древесины
Как изготавливают бумагу
Производство начинается с изготовления бумажной массы, которая представляет собой смесь воды, целлюлозы и древесной массы (соотношение целлюлозы и д. м. определяет будущие характеристики продукции) с добавлением различных веществ для проклейки, окраски, улучшения свойств материала (клея, смолы, крахмала, мела, каолина и прочего). Соотношение воды и волокон таково, что бумажная масса представляет собой 2,5–3% суспензию.
Предварительно очищенная бумажная масса поступает в бумагоделательную машину - сложный агрегат огромных размеров (длина - свыше 100м, ширина - 15-18м). За одну минуту полуфабрикат успевает пройти через все части БДМ;NOTE_MOBILE_740#
Бумагоделательная машина
- Сеточная часть. Под напором этот состав непрерывно поступает на движущуюся проволочную сетку бумагоделательной машины. Технология изготовления бумаги такова, что волокна располагаются и переплетаются вдоль движения сетки, создавая машинное направление, которое в дальнейшем будет играть важную роль при использовании готового продукта. По мере движения сетки вода постепенно уходит и осуществляется формование бумажного полотна.
- Прессовая часть. В процессе прессования полотно проходит между несколькими парами прессов-валов, уплотняясь и отдавая большую часть влаги.
- Сушильная часть. В ней бумага-основа высушивается нагретыми паром цилиндрами. Но даже после этого в полотне остается до 8% влаги.
- Каландры. Предварительно остуженное холодными барабанами полотно проходит каландрирование - пропускается между тяжелыми полированными валами - каландрами для придания ему большей гладкости и прочности. Каландрированная бумага сматывается в рулон и подвергается резке на меньшие рулоны или размотке и резке на листы.
Обойтись без бумаги в повседневности почти невозможно. Она задействована во всех сферах жизни: люди читают книги, пользуются документами, заворачивают в упаковку подарки, посылки. Бумагой утирают слезы и даже расплачиваются. Напрасно поклонники современных технологий пророчат ей скорое забвение. Этого не случится еще много веков. Из чего же ее делали раньше, и каковые технологии производства сегодня?
Как и из чего делали бумагу раньше?
Сколько человечество себя помнит, оно пишет свою историю. Сперва в виде наскальных рисунков, наглядно повествующих о быте древних племен. Позже в Египте листы для написания готовили из стеблей папируса. В ходу у римлян были дощечки, покрытые воском. А в Индии сохранились высушенные плитки слоновьего помета с витиеватыми письменами.
Создателями прототипа бумаги считаются китайцы (примерно в 105 г. н.э.). Первоначально ее делали из отходов шелковичных коконов путем размалывания, тщательной просушки и прессования. Но такое изготовление оказалось дорогим и трудоемким. Тогда внимание умельцев привлекла конопляная крапива. Однако листы, которые получались из нее, в готовом виде оставались слишком грубыми.
Наилучшим сырьем стала кора тутового (шелковичного) дерева. Ее волокна, смешанные с пенькой, золой и водой, толкли вручную, варили и укладывали на бамбуковое сито. После длительной просушки на солнце выравнивали с помощью камней. Получались прочные и тонкие листы. Для усовершенствования добавляли клей, крахмал и красители. Долгое время тонкости этого рукотворного изготовления хранились в секрете. По некоторым источникам, настойчивым арабам удалось выведать тайны у мастеров под пытками. Так бумага перекочевала в Азию, а оттуда уже в Европу. Первую фабрику поспешили открыть предприимчивые немцы уже в 13 веке.
Интересно:
Как газон на футбольном поле делают полосатым?
Современное производство
Раньше бумагу делали из хлопчатой, шелковой и льняной ветоши. Сегодня основным материалом служит древесина . Лидируют хвойные породы, береза, тополь, каштан, эвкалипт. Крупными предприятиями славятся Канада, Россия, США, Скандинавия, Япония, Германия. Комбинаты полностью автоматизированы.
Бревна доставляют в цеха, где агрегаты очищают их от коры. Полученный материал измельчают до тонких волокон (фибрилл). Смешивают с водой для набухания, и снова устраняют остатки щепы. Затем однородную массу помещают в специальные котлы, где она варится в смеси сильнодействующих кислот. Таким же образом отдельно обрабатывают кору и щепу, преобразуя в целлюлозу.
Потом ее смешивают с волокнами бревен, макулатурой (чернила предварительно выводятся) и продолжают обрабатывать в кислотном вареве. Чтобы придать будущей бумаге непрозрачность, добавляется каолин. Примеси клея способствуют гладкости поверхности и водоотталкивающим свойствам. Различные оксиды применяются при производстве особых сортов дорогостоящей бумажного полотна.
Настает черед самого главного механического гиганта комбината – бумагоделательной машины. Исполин достигает в длину 100 м, в ширину – 18-20 м. Между двумя его валами постоянно прокручивается металлическая сетка. На ее поверхность выкладывается сырье, прошедшее несколько этапов обработки. Сквозь ячейки стекает ненужная влага, а масса равномерно распределяется по поверхности.
Далее материал поступает под огромные валы прессов для формирования полотна. После них барабаны-утюги проглаживают гигантскую простыню, удаляя остатки воды. И в завершении огромные каландры прессуют бумажную поверхность, придавая ей готовый вид. Теперь можно отправлять рулоны на нарезку и фасовку в листы разных размеров.
Бумага потребляется людьми в огромных количествах. На одного человека в год приходится сто пятьдесят килограммов. Из чего и как делают бумагу, читайте в статье.
Исторические сведения
Давно, в 105 году до нашей эры, Цай Лунь - императорский подданный из Китая, изготовил бумагу из тутового дерева. Он сделал смесь из его древесины, пеньки, тряпья, добавил древесную золу и все это выложил на сито для просушки. После чего камнем отшлифовал высохшую массу.
Получилась бумага из древесины, а китайский евнух стал первым автором ее технологии. Так считают китайцы. Но у людей ученых иное мнение. Это связано с тем, что археологи часто находят на территории Китая бумажные обрывки, которые датируются более ранним периодом.
Сырье
Бумагу производят из древесной целлюлозы, других волокон растительного происхождения: тростника, риса, соломы, конопли, а также из тряпичных отходов, макулатуры и других материалов. Для получения целлюлозы используют древесину разных пород деревьев. Древесную целлюлозу можно получить несколькими способами.
Наиболее экономичным считается механический способ. На предприятии деревообработки древесина измельчается, получается крошка. Ее смешивают с водой. Бумага из целлюлозы, полученной таким способом, непрочная, из нее производят газеты. Высокое качество имеет бумага из целлюлозы, которую получают с использованием химического способа. Для этого из деревянного бруса нарезается мелкая щепа. Ее сортируют по размерам. Затем погружают в раствор с химическими препаратами и варят в специальной машине. После этого фильтруют и промывают, в результате чего лишние примеси удаляются. Так получается бумажное сырье, которое называется древесной целлюлозой. Из нее производится бумага для журналов, книг, брошюр, оберточных материалов большой прочности.
Бумага из опилок своими руками
Опилки из сосны или ели заливаются водой и варятся ровно сутки. В воду добавляется каустическая сода. За неимением таковой можно использовать соду пищевую. После варки смесь промывается водой и отжимается. Затем снова опилки высыпаются в кастрюлю с водой и ставятся на огонь. Как только закипят, кастрюля снимается с огня, ее содержимое измельчается с помощью миксера. Получается кашеобразная масса однородной консистенции.
Пока опилки варятся, делается рама, ставится на поддон, на нее натягивается марля. Масса выливается на приготовленную раму и равномерно распределяется по всей поверхности. Лишняя вода будет стекать в поддон. Но для быстрого удаления влаги ее следует промакивать впитывающими салфетками. Затем рама переворачивается и лист, полученный из массы, легко отделяется от нее.
Лист нужно прикрыть с обеих сторон бумагой или газетой и положить между досками, сверху прижать чем-нибудь тяжелым. Под таким прессом он должен пролежать минут пять. После этого лист аккуратно кладется на фольгу и сушится на солнце, в духовом шкафу, вблизи батареи.
Состав
Бумага из дерева изготавливается на основе древесной целлюлозы, полученной с использованием механического способа производства. Иногда за основу берутся другие материалы. Такую бумагу можно сделать даже дома. Но она будет иметь низкое качество.
В наше время целлюлозу получают химическим способом с использованием технологических процессов. Для получения бумаги высокого качества в ее составе должны быть следующие ингредиенты:
- Проклейка гидрофобная, которая препятствует растеканию чернил на бумаге. Они не проступают на обратную сторону листа. В качестве проклейки используют клей канифольный.
- Смола, клей или крахмал. Благодаря этим веществам бумага из дерева становится более долговечной и устойчивой к различным воздействиям на нее.
- Каолин, тальк или мел делают бумагу менее прозрачной, повышают ее плотность.
Виды древесины
Она бывает твердая и мягкая. Первый вид древесины получают из хвойных пород деревьев: сосны, пихты, ели, секвойи и тсуга. Мягкую древесину получают из широколиственных пород: бука, клена, тополя, березы, дуба. В регионах с тропическим климатом - из тика, черного и красного дерева.
Бумага из дерева этих пород высоко ценится. Но они, к сожалению, медленно растут. Их вырубают больше, чем воспроизводят. Поэтому в тропических лесах деревьев ценных пород становится меньше.
Производство бумаги сегодня
Настоящей бумагой считается та, что производится из массы, отдельные волокна которой получают, размачивая целлюлозное сырье. Масса сначала смешивается с водой, а потом вычерпывается формой, на которую натянута сетка. Лишняя вода стекает, масса высыхает, получается лист бумаги. Именно так китайский подданный Цай Лунь получил свой первый листок бумаги. За это время, хотя прошло около двух тысяч лет, существенных изменений не произошло.
Сегодня изготовление бумаги осуществляется на современных заводах с огромными цехами, на оборудовании которых выполняются разные операции. После получения древесной целлюлозы волокнам придают форму и структуру, для чего бумажное сырье смешивают с клеями и смолами. Клей отталкивает воду от бумаги, а смола предотвращает растекание чернил. Бумага из дерева, фото которой представлено для обозрения, не нуждается в такой обработке для печатных нужд, так как типографская краска не растекается.
На следующем этапе происходит окрашивание. Для этого бумага помещается в смеситель с пигментами или красителями. Затем кашеобразная масса поступает в машину, которая называется бумагоделательной. После всех этапов обработки в этой машине масса становится бумажной рулонной лентой, которая проходит много валиков: один отжимает воду, другой - высушивает ленту, третий - полирует.
На следующем этапе бумага направляется в цех для мокрого прессования. Здесь волокна обезжиривают и еще больше уплотняют. В результате получается сухая бумага из дерева белого цвета, смотанная в огромные рулоны, которые переходят в типографию. Там они режутся в соответствии с требуемыми размерами.