Кто и когда изобрёл бумагу? Где это произошло? Изготовление бумаги - основные этапы Кто делает бумагу профессия

02.10.2019

Бумага - это материал на основе растительных волокон, дополненных различными добавками и наполнителями.

Этот материал причисляют к важнейшим изобретениям человечества, и неспроста. Без него не был бы возможен такой высокий уровень прогресса, какой существует сейчас.

Изготовление бумаги ведется на целлюлозно-бумажных комбинатах. Эти предприятия располагаются невдалеке от водоемов, поскольку технология изготовления бумаги предполагает использование значительных объемов воды.

Сырье для производства бумаги

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).

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;

• 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.

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.

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.

Но как из огромного дерева получается красивая тетрадь, книга или пачка белых листов? Разберемся в этом вместе.

Как делают бумагу

Бумага производится на бумажных фабриках. Из леса на фабрику привозят бревна. Чаще всего используют сосну, ель, березу, а также эвкалипт, тополь, каштан.

На специальной площадке из бревен сдирают кору и измельчают на щепки. Затем на конвейере осколки транспортируют на целлюлозный завод, где они варятся в специальном растворе. В результате получается целлюлоза - основное сырье для изготовления бумаги.

Интересно! Из одного дерева получается 2857 тетрадей на 12 страниц. Чтобы вырастить взрослое дерево, нужно 60 лет. Вот почему важно бережно пользоваться учебниками и тетрадями, ведь все это - срубленные деревья.

Самый экономный способ получить древесную целлюлозу - механический . Деревообрабатывающее предприятие измельчает лесоматериалы в крошку и смешивает с водой. Так изготавливают бумагу низкого качества - например, для газет.

А вот для изготовления высококачественной бумаги - для журналов, книг и брошюр - применяют химический способ . С помощью сит осколки сортируют по размеру. Дальше измельченная древесина с добавлением кислоты варится в специальных машинах.

Затем целлюлоза проходит через фильтры и промывается, освобождаясь от примесей. На этом этапе к сырью могут добавить макулатуру, однако предварительно ее непременно очищают от чернил.

Следующий этап - добавление клеев и смол. Первые - отталкивают влагу, вторые - предотвращают растекание чернил, которые часто изготавливаются на водной основе. Именно благодаря этим процессам написанное в Твоей тетради не размазывается и легко читается. Бумага для печати такой проклейки не требует, ведь печатные краски не готовят на водной основе.

Но и это еще не все. Потом к бумажному сырью добавляют пигменты и красители. Например, белый цвет бумаги получается благодаря добавлению каолина.

После этого бумажная масса попадает в бумагоделательную машину на ленточный конвейер. Здесь с помощью крошечных пористых отверстий и отжима различными валиками из бумаги удаляется влага и образуется сплошная рулонная лента.

На этапе «мокрого прессования» бумагу окончательно высушивают, обезвоживают и уплотняют. Результат - ровная белая лента наматывается на огромный рулон. Бумага готова! Можно отправлять на книжные фабрики. Там бумажное полотно разрезают, создавая книги и тетради.

Узнать все тонкости производства бумаги можно из видеоролика.

Как делают книги?

Итак, после того, как автор напишет текст, а редактор издательства его утвердит, начинается процесс корректуры . Произведение проверяется на наличие ошибок. В идеале команда корректоров вычитывает текст несколько раз. После этого книге подбирают иллюстрации.

Затем начинается верстка . С помощью специальной компьютерной программы верстальщик выбирает формат книги, размер полей, виды и размеры шрифтов, определяет расположение иллюстраций и текста.

Следующий этап называется цветоделением . Знаешь ли Ты, что для того, чтобы напечатать обложку модного журнала, нужно всего четыре краски: голубая, розовая, желтая и черная? Поэтому сейчас дизайнер должен разделить все иллюстрации на четыре составляющие.

Самый ответственный этап - печать книги . Краска с помощью валиков на печатной машине раскатывается до тоненького слоя, подается на печатную форму, которая вращается и наносит изображение на сплошной виток бумаги.

Интересно! За одну смену работники типографии могут напечатать несколько тысяч листов.

Любую книгу трудно представить без обложки. Поэтому следующий этап - создание «лица» будущей книги. Если обложка готова, ее накладывают на книжный блок и подрезают. Если изготавливается твердая обложка, книгу обрезают до приклеивания обложки.

Вот и все - книга готова радовать глаза восхищенных покупателей, осталось лишь запаковать. Увидеть воочию, как делают книги, Ты можешь в следующем видео.

Из чего делали книги и бумагу в древности?

Когда-то не было книг в таком виде, в котором Ты видишь их на витринах магазинов или в библиотеках сегодня. А все потому, что люди не умели их изготавливать. Вместо бумаги человечество использовало стены пещер, камни, посуду, кору деревьев …

Прошли годы, и люди придумали делать записи на сырой глине . Однако такие книги были слишком тяжелы, неудобны и недолговечны.

Спустя некоторое время тяжелое глиняное полотно сменили книги из телячьей или козьей шкуры - легкие и практичные. Поскольку первую такую книгу создали в древнем городе Пергаме, «бумагу» из кожи животных назвали пергаментом.

Однако такой материал был слишком дорогой, ведь чтобы создать одну книгу, надо было забить много телят. Поэтому люди продолжали искать более дешевые и легкие способы создания книг. И это им удалось.

Вдоль рек Африки растет высокое болотное растение - папирус . О его удивительных свойствах люди догадались не сразу. Сначала растение использовали при строительстве домов. Но однажды один мужик чинил свой дом. Разрезал стебель, вынул волокнистую середину и положил на солнце. Каково же было удивление мужчины, когда он заметил, что волокна превратились в сухие узенькие ленточки. А когда он увидел, что папирус еще и хорошо впитывает краску, то понял: на папирусе можно писать! Так появились книги из папируса.

Но кто и когда изобрел бумагу такой, какой мы видим ее сейчас? Исследователи уверяют: пальма первенства принадлежит китайцам. Они додумались производить бумагу из молодых побегов бамбука.

Интересно! …А до того времени китайцы писали на шелке или бамбуковых дощечках. Таинство изготовления шелка китайцы ревностно берегли. Однако шелк был очень дорогим, а значит - недоступным большинству населения, а бамбук - слишком тяжелым. На одной доске помещались всего 30 иероглифов. Сохранились сведения: для того, чтобы перевезти некоторые произведения, китайцам необходима была целая телега.

Китайские летописи сообщают, что бумагу изобрел в 105 г. н. е. Цай Лунь .

«Всякий высоко ценит деятельность Цай Луна: он изобрел бумагу, и слава его живет до сих пор...» - говорит летопись.

ІV век сталпереломным в истории изготовления бумаги. После совершенствования технологии ее производства бумага навсегда вытеснила бамбуковые дощечки. Новые эксперименты доказали: бумагу можно производить из дешевого растительного сырья: коры деревьев, тростника, бамбука. Последнему китайцы были особенно рады: бамбука в их стране - пруд пруди.

Как ни старались китайцы сохранить тайну производства бумаги, им это не удалось. В 751 году во время борьбы с арабами несколько китайских мастеров попали в плен. От них арабы узнали секрет создания загадочного товара и в течение пяти веков выгодно сбывали его в Европу.

Как ни странно, но европейцы последними из цивилизованных народов научились изготавливать бумагу - где-то в XI-XII ст. Первыми позаимствовали технологию производства бумаги испанцы, потом - итальянцы, немцы, англичане...Интересно, что долгое время бумагу изготавливали не только с размоченных волокон деревьев, но и с тряпок и другого лохмотья.

Первую производственную машину по выпуску бумаги промышленным способом изобрели во Франции в 1798 году.

На территори и украинских земель производство бумаги началось в XIII веке в Галиче. Однако документально подтвержденные сведения об украинских бумажных «фабриках» сбереглись начиная с ХVІ века. Исследователи истории украинской бумажной промышленности нашли материалы о 200 «фабриках», действовавших на территории Украины с XVI до начала ХХ века, что свидетельствует о высоком культурном уровне тогдашнего населения.

Замок Радомысль в Радомышле, Житомир щина - первая в Центральной Украине бумажная фабрика, построенная в 1612 году.

Сейчас бумага окружает нас повсюду, ежегодно завоевывая все новые и новые сферы применения. Именно поэтому так важно помнить, что изготавливается она из деревьев - лесных ресурсов, которые с каждым годом на планете катастрофически уменьшаются.

Бережно относиться к книгам, экономно использовать бумагу, сдавать макулатуру, сажать деревья - самое малое, что может сделать каждый для сохранения лесов. А один изобретательный мальчик, чтобы сохранить лесные насаждения, даже отказался писать сочинение. =)

Бумага настолько прочно и так давно вошла в нашу повседневную жизнь, что технология ее производства давно перестала быть секретом. Каждый знает, что бумагу делают из дерева, но это не совсем так. Чтобы ответить на вопрос, из чего сделана бумага, следует углубить свои знания об особенностях этого материала.

Состав

Действительно, основной для производства бумаги может служить получаемая механическим способом из древесины (иногда из конопли и риса) целлюлоза. Таким образом ее можно даже сделать самому в домашних условиях. Но при использовании только этих компонентов и способов бумага получится низкокачественной.

В современной же промышленности целлюлозу добывают чаще всего химическим путем, а качественные сорта бумаги имеют в своем составе:

• гидрофобную проклейку (например, канифольный клей), препятствующую излишнему растеканию чернил и их проступанию с оборотной стороны;
• смолы, крахмал или различные клеи, повышающие долговечность бумаги и ее устойчивость к механическим воздействиям и влажности;
• тальк/мел и каолин, делающие бумагу более плотной и непрозрачной;
• красители.

Разнообразие типов

Конечно, определенный тип бумаги подразумевает использование тех или иных наполнителей в разной пропорции. Например, использующаяся в трансформаторах бумага не содержит проклейки для обеспечения электроизоляции, а страницы же глянцевых журналов будут включать в свой состав и мел, и смолы, и другие компоненты.

Кроме того, бумага может содержать и вовсе не влияющие на плотность и гидрофобность компоненты. Так, качественная туалетная бумага часто пропитывается такими целебными веществами, как масло алоэ и антисептики.

БУМАГА (от итал. bambagia - хлопок), тонколистовой волокнистый материал. Бумага с массой 1 м 2 более 250 г наз. картоном. Различают бумагу общего назначения (массовую и немассовую) и специальную. Принято также разделять бумагу на ряд классов: для печати (газетная, офсетная и др.); для письма, машинописи, чертежно-рисовальная; для аппаратов (перфокарточная, телеграфная лента и др.); электротехническая (кабельная, конденсаторная и т.д.); оберточная и упаковочная и т.п.

Получение. Бумагу изготавливают из волокнистых полуфабрикатов: древесной целлюлозы ; древесной массы - продукта истирания древесины ; т. наз. термомех. древесной массы, получаемой механическим измельчением (размолом) пропаренной древесной щепы; полуцеллюлозы - продукта хим. и последующей мех. обработки древесины ; волокон хлопка, льна, пеньки, джута. Широко применяется также в произ-ве бумажная макулатура. Спец. виды бумаги изготавливают из синтетич. полимеров (см. Бумага синтетическая), минеральных волокон (стеклянных, базальтовых, асбестовых) и др. материалов (шерсть, слюда , металлич. "усы").

Производство бумаги включает ряд последовательных стадий: приготовление бумажной массы, изготовление бумаги на бумагоделательной машине; ее отделку, обработку, переработку и упаковку.

Приготовление бумажной массы сводится к размолу, составлению композиции и очистке массы. Размол - механо-хим. обработка волокнистых полуфабрикатов в воде , обычно в конич. и дисковых мельницах непрерывного действия; при этом изменяются форма и размеры волокон, происходит их набухание , от наружной пов-сти отделяются тонкие волоконца - фибриллы. Композиция бумажной массы определяется видом получаемой бумаги. Обычно в состав бумаги входит неск. видов волокнистых полуфабрикатов (включая оборотный брак), минеральные наполнители , проклеивающие и вспомогательные в-ва. Так, композиция газетной бумаги содержит 70-85% древесной массы и 15-30% древесной целлюлозы . Затем полученная масса разбавляется и подвергается т. наз. сортированию. В результате удаляются сгустки волокон, волокна равномерно диспергируются в воде , предотвращается образование ассоциатов волокон (флокул), обеспечивается послед. хаотичное переплетение волокон.

Изготовление бумаги включает подачу водной суспензии (дисперсии), содержащей 0,1-1,0% сухих в-в, в бумагоделательную машину, отлив бумажного полотна в сеточной части машины на движущейся непрерывной сетке (одной или нескольких), его прессование, сушку , каландрирование и намотку в рулон. В сеточной части машины б. ч. воды стекает и формируется полотно бумаги, к-рое уплотняется, проходя на сетке последовательно над разл. обезвоживающими (отсасывающими) элементами машины. Удаляемая вода используется в осн. для разбавления бумажной массы. В прессовой части машины полотно бумаги отжимается на специальном сукне неск. парами прессовых валов и уплотняется.

В сушильной части полотно бумаги прижимается сушильным сукном к пов-сти обогреваемых паром сушильных цилиндров. Иногда бумагу сушат на воздушной подушке .

Произ-во бумаги связано с использованием очень больших кол-в воды ; расход свежей воды в среднем составляет 150 м 3 /т, а при получении нек-рых видов бумаги - 4000 м 3 /т. Во 2-й пол. 20 в. благодаря переходу к созданию максимально замкнутых систем водопользования расход свежей воды при производстве, напр., тарного картона сокращен в десятки раз и составляет на некоторых предприятиях менее 10 м 3 /т.

Структура, свойства и применение. Бумага - композиционный материал . Кроме разл. волокнистых армирующих компонентов, создающих непрерывную матрицу , бумага может содержать минеральные наполнители , придающие ей непрозрачность и повышающие белизну и гладкость, а также красители , полимерные связующие и др. Проклеивающие в-ва (канифольный клей и др.) предотвращают растекание чернил и туши по пов-сти бумаги и их проникновение на противоположную сторону листа. Синтетич. смолы, латексы , сшивающие агенты обеспечивают влагопрочность. Обычные виды бумаги имеют капиллярно-пористую структуру, состоят из волокон, пучков фибрилл и отдельных фибрилл, связанных между собой водородными связями , силами Ван-дер-Ваальса и трения . Эти связи образуются при сушке бумаги, при к-рой в условиях значит, усадочных напряжений, стягивающих фибриллярные элементы структуры бумаги, происходит застекловывание полимерных компонентов бумагообразующих волокон (целлюлозы , гемицеллюлоз , лигнина). Гемицеллюлозы в условиях получения бумаги могут частично переходить в вязкотекучее состояние , а при сушке застекловываться. Такая структура обусловливает гидрофильность большинства видов бумаги, уменьшение прочности при увлажнении, зависимость св-в и размеров от относительной влажности воздуха .

На сетке бумагоделательной машины волокна бумажной массы ориентируются преим. по направлению движения, причем в большей степени на нижней (сеточной) стороне листа и в меньшей - на верхней (лицевой). Поэтому бумага анизотропна во всех направлениях. Анизотропия усиливается неравномерным распределением по толщине мелких волокон, наполнителей и проклеивающих в-в. Многослойную структуру имеют, напр., бумага и картон, получаемые на многосеточных машинах, а также бумага с покрытиями, напр. мелованная.

Объемная масса бумаги колеблется в пределах 0,40-1,35 г/см 3 , прочность - от < 10 до 160 мН/текс, сопротивление излому - от 1 до десятков тысяч двойных перегибов, уд. теплоемкость-от 1,21 до 1,32 кДж/(кг*К). Уд. объемное электрич. сопротивление электроизоляционных видов абсолютно сухой бумаги составляет 10-100 Ом*м, диэлектрич. проницаемость - 2,2-5,0.

Печатная и писчая бумага воспринимают печатную краску , чернила, тушь, карандаш ; обладают достаточной прочностью и долговечностью (последнее требование не относится к газетной бумаги). Упаковочные виды бумаги характеризуются хорошими физ.-мех. св-вами: высокой динамич. прочностью носитель информации в электронно-вычислительной технике, отличается высокой мех. прочностью (перфолента), плоскостностью (перфокарта), стабильностью размеров. Бумага, используемая в кач-ве регистрирующей в системах вывода и размножения информации, имеет "функциональные" покрытия (свето- и термочувствительная, полупроводниковая бумага и др.). Бумага со спец. липкими покрытиями употребляется для механизации упаковки и этикетирования, с антиадгезионными покрытиями - для упаковки липких материалов.

Мировое произ-во бумаги превышает 177 млн. т/год (1983). В наиб. объемах вырабатывается газетная бумага (~ 25 млн. т), печатная и писчая бумага (~ 40 млн. т), тарный картон и упаковочные виды бумаги (~ 60 млн. т), санитарно-гигиенич. виды бумаги (~ 8,5 млн. т).

===
Исп. литература для статьи «БУМАГА» : Аким Э.Л., Обработка бумаги, М., 1979; Развитие параметров бумагоделательных машин, М., 1981; Фролов М.В., Структурная механика бумага, М. 1982; Фляте Д. М., Свойства бумаги, 2 изд., М., 1986. Э. Л. Аким.