Изготовление бумаги - основные этапы. Из чего сделана бумага? Как делают бумагу читать

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.

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.

Люди изобрели бумагу тысячи лет назад, чтобы записывать свои мысли и важные технические открытия. Способ передачи информации с помощью бумаги, производство которой растет с каждым годом, всегда остается актуальным.

Из чего изготавливают

Даже маленький ребенок знает, что сырье для производства бумаги – это древесина. Для этого подходят практически любые породы:

• Каштан;
• Береза;
• Тополь;
• Эвкалипт;
• Сосна.

Бревна с лесопилки привозят на комбинаты, где их пилят на мелкие части, а затем делают щепки. Чтобы сделать 50 листов формата А4, нужно 1 кг дерева. Для сокращения вырубки лесов применяется макулатура, то есть бумага, бывшая в употреблении. Для изготовления сырья подходит солома, рис, хлопок, а также тряпичные отходы и асбест.

Кроме этого сырья, для производства нужно много воды. Часто бумажные предприятия строят на берегах рек и озер. Естественные источники используют для забора воды и сплава леса.

Как изготавливают

Этапы процесса изготовления бумаги:

1. Бревна очищают от коры и распиливают на щепки.
2. Их погружают в воду в соотношении 5 частей дерева к 95 частям воды. В результате щепки набухают и отбеливаются.
3. Материал варят в растворах кислот, оксидов и других веществ. Это необходимо для получения равномерного вязкого состава без примесей. От этого этапа зависит качество, сорт и цвет бумаги.
4. Полученную целлюлозу фильтруют. В чистом виде она используется только для дорогих сортов бумаги. Для обычных листов в целлюлозу вводят специальные добавки.
5. В состав полуфабрикатов вводят дополнительные вещества, которые влияют на внешний вид бумаги. Смола вводится для получения глянцевой поверхности, клей – для повышения прочности, красители – для создания оттенка. Парафиновая эмульсия делает бумагу пригодной для письма и печати изображений. Для отбеливания в массу добавляют мел и тальк. Интересно, что бумажная масса из конопли и риса имеет белый цвет, она не нуждается в дополнительном отбеливании.
6. Масса попадает в бумагоделательную машину. Сначала состав попадает на ячеистую сетку, где из него стекает вода. Волокна при этом переплетаются вдоль движения станка, что позволяет получить прочную основу. Бумажная масса отправляется на прессы, где она уплотняется, и выходит еще больше воды.
7. Бумага проходит через металлические барабаны, где она высушивается. Окончательная обработка проходит на валах, бумажное полотно сдавливается, выравнивается, уплотняется и окончательно высушивается.
8. Рулоны бумаги отправляются на следующий станок, который режет их на листы и упаковывает.

В готовом виде упаковки поступают в магазины и к конечным потребителям. Изготовление бумаги – быстрый процесс, сегодня он реализуется за счет механических и электронных станков, практически не предполагает участия человека. Это позволяет производить товар в больших объемах.

Как изготавливали в древности

Первые надписи люди оставляли на скалах, стенах пещер, глиняных табличках. Береста, папирус и пергамент – древние прародители бумаги. На них можно было писать, но они были недолговечны.

Первое производство было организовано в Китае около 105 года. На изготовление бумаги шли растения – мох, трава, бамбук. Волокна замачивали в воде, а затем варили с золой и известью. Эти вещества нужны для растворения лигнина – полимера, который придает прочность растениям.

Сырье дробили на мелкие волокна, добавляли растительные соки и крахмал и отливали бумажные листы. После стекания воды, листы высушивались прессом. Со временем секрет производства распространился в арабские земли, откуда попал в Европу. Там начали делать бумагу из дерева, первые опыты были поставлены в начале 18 века.

Как проверяют качество

Для проверки качества бумаги используют несколько характеристик:

• Толщина. Важно сохранять одинаковую толщину на всей партии товара.
• Пористость. Чем она больше, тем лучше держится типографская краска.
• Непрозрачность. Это важная характеристика для книг и офисной бумаги. Газетные листы делают более прозрачными для экономии.
• Гладкость. Эта характеристика улучшает качество изображения за счет лучшего соприкосновения бумажных листов с печатными формами.
• Прочность. Важна для высокоскоростной печати, а также для упаковочных материалов.
• Устойчивость к истиранию. Напрямую влияет на долговечность готовых книг, рукописей, газет.
• Впитываемость. Влияет на скорость проникновения красок.

Виды бумажной продукции

Современное производство бумаги предполагает изготовление разных ее видов:

• Газетная. Недорогая в производстве и быстро впитывающая краску.
• Офсетная. Самый распространенный вид, используется для печати книг, тетрадей, для офисных целей.
• Мелованная. Характеризуется высоким качеством и повышенной белизной. Используется для печати дорогих каталогов.
• Упаковочная. Главное для нее – устойчивость к внешней среде. Изготавливается из чистой древесины, так как нужна небольшая стоимость.
• Денежная. Самый качественный вид, используется для печати денежных знаков.
• Картон. Бумага повышенной плотности.

В России хорошо развито производство бумаги из древесины, так как наша страна богата лесами. На месте вырубленных деревьев постоянно сажают новые, это возобновляет ресурсы предприятий. В каждом городе есть пункты сбора макулатуры, которые дают дополнительное сырье бумажным мануфактурам. Теперь вы знаете, как делают бумагу, и какой это сложный процесс.

Встречаются в древних китайских источниках. Официальной датой первого появления первого бумажного листа считается 105 год до н.э., а связывается это событие с именем сановника из Китая Цай Луня.
Подобие бумаги использовали и до новинки, но изготавливали этот материал из сильно распаренного шелка или . Цай Лунь сделал несколько экспериментов, благодаря чему появился уникальный . В одной емкости были смешаны кусочки ткани, зола, волокна шелковицы и пенька. Все ингредиенты надо было тщательно перемешать и ровным слоем выложить в специальные формы. Затем заготовка сушилась под солнечными лучами и прессовалась при помощи камней. В итоге получались тонкие листы.

Стоит отметить, что точная дата изобретения бумаги неизвестна. Археологи нашли кусочки похожего на бумагу материала во время раскопок в Египте. Причем дата находок относится к 300-м годам до н.э.

Современное производство

На данный момент бумагу изготавливают на заводах, оснащенных специальным оборудованием. Существует три варианта производства – из древесной или химической целлюлозы, а также из макулатуры.

Древесную получают из коры берез, эвкалипта, сосны или ели. Материал тщательно измельчается при помощи специального оборудования, а затем смешивается с определенным количеством воды. Дальше смесь попадает на станки, которые изготавливают тонкие листы бумаги путем прессования и выравнивания. Материал такого качества в основном используется для печати газет или печатных изданий относительно низкой стоимости. Бумага имеет желтоватый оттенок и отличается не слишком высокими показателями прочности.

Химическая целлюлоза используется для изготовления белой бумаги более высокого качества. Процесс изготовления такого материала происходит также в несколько этапов. Кору деревьев измельчают в мелкую крошку, которая тщательно просеивается. Затем опилки на протяжении определенного времени варят в огромных котлах. Только после этого полученная масса смешивается со специальной кислотой. Для получения более плотной бумаги нередко к основной массе подмешивают измельченную макулатуру. Завершающий этап зависит от требований. Например, если нужна глянцевая бумага, то к смеси добавляют смолу. Если нужна бумага повышенной прочности, то дополнительным ингредиентом становится клей. После необходимых добавок смесь отправляется под пресс и тщательно высушивается.

Из макулатуры бумагу делать гораздо проще. «Старую» бумагу очищают от краски, которая используется для нанесения изображений и текста. Затем материал тщательно измельчается и подвергается специальной обработке, благодаря чему образуется смесь, напоминающая манную кашу. Масса отправляется на вращающиеся ленты и подвергается прессованию, предварительно в состав иногда добавляют древесную кору. В результате такого процесса получается белая бумага, которая потом режется на листы и формируется в отдельные блоки.

Для изготовления цветной бумаги в стандартные смеси добавляются красители определенного цвета. Дополнительной обработке подвергаются листы, которые должны стать бархатными, блестящими или рельефными.

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 солнце . 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.