Основные способы производства бумаги

Как делают бумагу: история, технология изготовления, характеристики

Вы когда-нибудь задавались вопросом…

• Из чего делают бумагу?
• Как делают бумагу из дерева?

Задолго до появления Всемирной паутины практически вся письменная информация распространялась в печатном виде. Идея получения информации с раскрашенных листов бумаги начинает казаться немного старомодной, но это не значит, что мы собираемся перестать использовать бумагу в ближайшее время.

Люди предсказывали появление «безбумажного общества» на протяжении десятилетий, и оно все еще кажется не близко; во всяком случае, мы используем больше бумаги, чем когда-либо прежде, и не только для печати. Огромное количество бумаги и картона по-прежнему используется для упаковки продуктов, в полотенцах и подгузниках, а также в широком ассортименте строительных материалов. Вероятно, не будет преувеличением сказать, что бумага — самый любимый материал в мире.

ВсеЗнаешь.ру предлагает внимательнее посмотреть, что это такое и как это сделано!

Кто изобрел и из чего делали бумагу раньше?

3000 г. до н.э.: Древние египтяне начинают писать на папирусе, сделанном из тростника, растущего на берегах реки Нил. Это первая легкая портативная поверхность для письма.

105 г. н. э.: Китаец Цай Лунь — изобрел бумагу из хлопка для императора Китая. Технология производства бумаги постепенно распространяется по всей Азии.

1100-е годы: Мавры внедряют технологию изготовления бумаги в Северной Африке и Испании, откуда она переходит в остальную часть Европы. Их бумага сделана из конопли и льна.

1450-е годы: Иоганн Генсфляйш цур Ладен цум Гутенберг (Иоганн Гутенберг) — изобретает способ книгопечатания подвижными литерами и печатает около 180 экземпляров своей знаменитой Библии Гутенберга. Это изобретение значительно увеличивает спрос на бумагу.

1799 год: Первую бумагоделательную машину (БДМ) непрерывного действия изобрёл француз Луи-Николя Робер (1761—1828).

1809 год: Англичанин Джон Дикинсон (1782–1869) изобрел и запатентовал альтернативное устройство для изготовления бумаги, называемое цилиндровым устройством.

1840 год: В Германии разработан метод получения механической или химико-механической древесной массы, применяемой в качестве исходного материала для изготовления бумаги или картона, и может быть использован в целлюлозно-бумажной промышленности.

1883год: Немецкий изобретатель Карл Ф. Даль разрабатывает химический метод изготовления прочной бумажной массы, называемый крафт-процесс («прочность»). Он представляет собой способ превращения древесины в древесную массу, которая состоит из почти чистых целлюлозных волокон, основного компонента бумаги.

1890 год: Американская компания Scott Paper Company из Филадельфии, Пенсильвания, производит первый бумажный рулон туалетной бумаги; в 1907 году компания разработала бумажные салфетки для улучшения общественной гигиены. В 1931 году Scott Paper производит первые бумажные полотенца ScottTowels и продает их в продуктовых магазинах.

Виды бумаги

Чтобы понять, как изготавливают бумагу, надо сначала определить ее вид, ведь состав сырья может быть разным.

Различают такие разновидности материала:

1. 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.
2. Упаковочная. Прочная, невосприимчивая к влаге. К цвету и гладкости не предъявляют повышенные требования.
3. Газетная. Применяется для печати на высокоскоростном оборудовании. Ее особенность — повышенная впитываемость красок.
4. Мелованная. Отличия от других видов — белизна, гладкость. Из нее печатают качественные иллюстрированные издания.
5. Целлюлозная. Состоит из чистой целлюлозы плюс 1—3 % добавок. Например, хлопковые волокна часто используются для изготовления бумаги, на которой печатают деньги.

Из чего делают бумагу?

Большая часть бумажной массы изготавливается из деревьев (в основном быстрорастущих вечнозеленых хвойных деревьев), хотя она также может быть изготовлена ​​из бамбука, хлопка, конопли, джута и широкого спектра других растительных материалов.

• Гладкая бумага, используемая для журналов или упаковки, часто содержит такой материал, как фарфоровая глина, поэтому она печатается с более ярким глянцевым покрытием.
• 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 изготовления бумаги

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.

Древесная масса

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;

1. 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.

Сеточная часть БДМ

2. Прессовая часть

В процессе прессования полотно проходит между несколькими парами прессов-валов, уплотняясь и отдавая большую часть влаги.

3. Сушильная часть

В ней бумага-основа высушивается нагретыми паром цилиндрами. Но даже после этого в полотне остается до 8% влаги.

4. 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.

Рулон готовой продукции

После и/или перед каландром могут быть установлены устройства для мелования бумаги. Мелование — нанесение покрытия из каолина или диоксида титана для увеличения гладкости бумаги и улучшения ее печатных свойств, оно бывает одно- или двухсторонним, однократным и многократным.

Критерии качества бумаги

1. Прочность — сопротивляемость разрыву и сжатию при высокоскоростной печати должна быть высокой.
2. Плотность — для глубокой печати используют тонкие листы, для упаковки — толстые (диапазон — от 60 до 300 г/м²);
3. Гладкость — чем она выше, тем лучше воспроизводятся детали изображения, плотнее контакт листов с формами для печати;
4. Белизна — показатель попадает в диапазон 60—98 %;
5. Непрозрачность — чем меньше просвечивается лист, тем меньшей будет степень проявления изображения с обратной стороны (для обычной офисной бумаги — от 89 %);
6. Пористость — на пористом материале лучше фиксируется краска, но отпечатки теряют насыщенность.
7. Сопротивляемость истиранию — если она мала, вязкие печатные краски «выщиплют» волокна с листов, и это загрязняет детали печатного оборудования.
8. Впитываемость — чем она выше, тем быстрее краски закрепятся на поверхности листа.
9. Наличие проклейки — с ней верхний слой будет прочным, устойчивым к воздействию влаги, клея.

Смотрите интересный репортаж с завода по производству бумаги:

Источник

Секреты производства: как делают бумагу сегодня

Наверняка каждый знает, что впервые бумага появилась в Китае – ее «пробную версию» делали из бамбука, пеньки и даже шелка, который считался баснословно дорогим и был доступен далеко не каждому.

Первооткрывателем настоящей бумаги, которой мы пользуемся и сегодня, был Цай Лунь – он заметил, что бамбуковая бумага получается очень тяжелой, а шелковую просто невыгодно производить, да и промокает она быстро. Именно тогда Цай Лунь был назначен советником и ему поручили придумать более дешевый и доступный метод производства.

Удивительно, но на правильную идею будущего изобретателя натолкнули … осы! Он присмотрелся к их гнездам, которые они строили из омертвелой древесины, растительных волокон, собранных в округе, и их собственной слюны, которая не только делала материал прочным, но и защищала его от влаги. Тогда советник решил использовать кору тутового дерева, конопляное лыко, старые рыболовные сети и волокна шелковицы, а также ветошь и древесную золу. Все ингредиенты он измельчил, вымочил и разложил в раме с бамбуковым ситом, а затем просушил на солнце и разгладил с помощью камней. Так родился первый лист бумаги и был запущен процесс совершенствования и упрощения технологии.

С годами ручной труд был полностью заменен на автоматику, и сегодня за создание бумаги отвечают машины, но базовые принципы и метод подбора сырья не так уж и сильно изменились.

Из какого сырья производится современная бумага

Основой для производства любой бумажной продукции служит растительное длинноволокнистое сырье – его смешивают с водой и получают однородную мягкую массу, из которой можно сформировать как лист, так и целую длинную бумажную ленту. Преимущественно используется целлюлозная масса из натуральной древесины, реже встречается бумага на основе однолетних растений (рис, конопля) – она имеет повышенную белизну.

Стволы деревьев доставляются на фабрики целиком – уже там они очищаются от коры, режутся и отправляются на измельчение. Тип готовой бумаги во многом зависит от того, какая порода древесины была взята за основу. Например, из сосны и кедра, как очень мягких пород, изготавливается гибкая упаковочная бумага. Из дуба и клена делают очень гладкую бумагу, а из канадской ели – прочную и очень эластичную. Для книжной бумаги чаще используют смесь дуба и сосны.

Интересный факт: Чтобы изготовить одну тонну бумаги нужно 5,6 кубометров древесины, а с учетом среднего объема бревна (примерно 0,33 кубометра), чтобы произвести тонну бумаги нужно целых 17 деревьев. А из одной тонны бумаги уже можно получить около 30 тысяч стандартных ученических школьных тетрадей.

Этапы производства бумаги в фабричных условиях

1. Подготовка и сортировка сырья

Древесину привозят на фабрику и очищают от коры, а затем измельчают в щепки, которые сортируются по размеру на специальных ситах.

2. Обработка и варка

Отсортированные щепки необходимо размельчить на волокна. Механическая обработка является самой экономичной, но в основном так производится газетная бумага , так как волокна целлюлозы получаются очень короткими, а само полотно имеет низкую прочность. Химическое измельчение древесины позволяет получить максимально длинные волокна и более прочную бумагу – для этого щепу отправляют в специальные машины для варки с добавлением кислоты. Готовую массу фильтруют и моют, чтобы избавиться от примесей.

3. Формовка волокна, добавление присадок и окраска

Волокнистая мокрая масса отправляется в специальную машину, которая изменяет форму и структуру волокна, а затем смешивает его с клеями для придания устойчивости к влаге, или смолы для работы с водными чернилами.

Затем бумага подвергается окрашиванию с помощью пигментов или красителей. Очень востребовано добавление вещества для мелования (например, каолина) – с его помощью получают гладкую и непрозрачную бумагу для принтеров и плоттеров . После этого бумага отправляется в бумагодельную машину.

4. Обработка в бумагодельной машине

Полученная после окраски кашица помещается на сетку, закрепленную на постоянно вращающихся валах – именно на ней в процессе продвижения начинает формироваться первичное бумажное полотно. Это происходит за счет удаления воды и уплотнения волокна.

5. Вальцевание

Сырая лента из целлюлозной массы прокатывается через систему валиков, которые сначала отжимают воду, затем высушивают полотно, а после полируют.

6. Прессование

В этом секторе бумага полностью обезвоживается и максимально уплотняется, а затем отправляется в намотку.

7. Намотка и резка

Готовая лента сматывается в огромный рулон, который отправляется в цех нарезки – здесь лента разрезается на отдельные листы определенного формата, чековые ленты , или ватманы , укладывается и упаковывается.

Если вам нужен более наглядный пример, то вот в этом видео рассказан и детально показан каждый этап производства бумаги:

Узнать больше о полном цикле и особенностях производства бумаги вы можете из этого видео:

Источник