Из чего и как делают бумагу. Технология изготовления бумаги, как её делают из макулатуры Как изготавливается бумага
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.
Бумага – одно из важнейших изобретений человечества. Без нее трудно представить себе какую-либо сферу человеческой деятельности. Первыми бумагу начали изготавливать китайцы в 105 г. н. э. Веками совершенствовались технологии ее производства. Сегодня оно представляет собой многоэтапный высокомеханизированный процесс.
Сорта бумаги
Современное производство бумаги дает возможность получать множество ее разновидностей. По способу применения различают:
- бумагу для печати;
- картонную и упаковочную разновидности;
- техническую;
- санитарно-гигиеническую;
- полиграфическую.
Сорта бумаги для полиграфии подразделяют на:
- офсетную , она отличается самым высоким качеством;
- газетную - содержит волокнистые примеси;
- мелованную – со специальным покрытием для глянцевых журналов;
- офисную – выделяется устойчивостью к механическим повреждениям;
- бумагу для документов – с водяными знаками в качестве защиты;
- дизайнерскую – для визиток;
- упаковочную ;
- самокопирующуюся и самоклеющуюся .
Из основных показателей качества бумаги можно выделить:
- ее толщину;
- пористость поверхности;
- степень непрозрачности;
- гладкость, особенно для печатных форм;
- прочность, она важна для всех видов бумаги.
Основной компонент сырья
Сырьем для изготовления бумаги служит целлюлоза, являющаяся природным полимером из класса углеводов с большой молекулярной массой. Высокая степень полимеризации свидетельствует о длине макромолекул и их механической прочности. Благодаря линейному строению они обладают гибкостью и эластичностью. Переплетаясь между собой, макромолекулы образуют волокнистый материал, набухающий под воздействием воды.
Виды сырья
В качестве сырья для получения волокнистых материалов используют природные материалы - различные виды древесины, а также вторсырье, которое составляют отходы разных производств.
Сосны и ели дают целлюлозу с длинными волокнами, из которой можно получить бумагу с высокой прочностью.
Лиственные породы . Древесина берез и осин обладает более короткими волокнами с меньшей механической прочностью. Их преимуществом является быстрая возобновляемость ресурсов.
Стебли злаковых , однолетних растений. Небольшая длина целлюлозных волокон кукурузы или тростника компенсируется легкой возобновляемостью сырья.
Отходы хлопковых и текстильных производств дают длинные волокна с высокими механическими свойствами.
Макулатуру смешивают с древесиной и другими отходами и используют в производстве определенных сортов бумаги, например, картона. Использование вторичного сырья позволяет уменьшить вырубку лесов. Доля переработанной макулатуры в производстве бумаги постепенно увеличивается.
Синтетические волокна с недавних пор используются в производстве бумаги, что позволит снизить ее себестоимость и сэкономить природные ресурсы.
Стадии процесса
Производство осуществляется на целлюлозно-бумажных комбинатах. Изготовление бумаги включает несколько этапов.
1 стадия – начальная степень подготовки древесины. Она включает:
- очищение стволов деревьев от коры;
- распил на небольшие бруски;
- измельчение их до получения древесной массы.
На 2 стадии древесную массу подвергают высокотемпературной обработке кислотами. Она варится до получения жидкой смеси целлюлозных волокон. Одновременно она отбеливается и приобретает механическую прочность. Далее полуфабрикат может быть отправлен:
- на дальнейшую переработку;
- на продажу в спрессованном виде.
На следующем этапе к смеси добавляют:
- часть необработанной древесной массы или вторичного сырья;
- большой объем воды;
- различные добавки в виде смолы, клея, специальных веществ, красителей, в зависимости от назначения продукции.
Бумажная суспензия, в которой почти 99% составляет вода, фильтруется, очищается от примесей и подается в БДМ – бумагоделательную машину.
Формование бумажного полотна
Смесь попадает на ячеистую металлическую сетку, продвигаясь по которой, теряет часть воды. Волокна располагаются по движению сетки и переплетаются, формируя полотно бумаги. Следующие манипуляции заключаются в его прессовании и сушке:
- проходя через цилиндрические прессы, бумажное полотно отдает влагу и все больше уплотняется;
- после прохождения сушильной части в основе остается лишь 8% воды;
- пройдя между каландрами, полотно сматывается в большой рулон и подвергается резке.
Прежде чем попасть на каландры, основа подвергается мелованию. Она покрывается водной суспензией, состоящей из клеевых и пигментных добавок, придающих ей гладкость и высокие печатные качества.
Целлюлозно-бумажная промышленность развита в странах, где имеются большие массивы леса. С каждым годом растет потребность все в больших количествах бумаги. Хотя при заготовке древесины вырубка деревьев сопровождается посадкой новых, площади лесов со временем сокращаются. Поэтому так важен сбор макулатуры и его использование.
Китайцы делали ее из размоченных растительных волокон. В Европу бумага попала между 1000 и 1100 годами. Оказалось, что ее можно делать из дерева, тряпок и даже... из старой бумаги - макулатуры. Так оказалось, что бумагу можно было использовать дважды!
Как же делают бумагу в наши дни?
Бумагу производят на бумажных фабриках.
Основным сырьем для производства бумаги является древесная целлюлоза. Целлюлозу получают из лесных пород: в основном из ели, сосны и березы, но используют также эвкалипт, тополь, каштан и другие деревья.
На фабрике машины сдирают с них кору, измельчают в щепки.
Самый экономичный способ получения древесной целлюлозы - механический: на деревообрабатывающем предприятии лесоматериалы измельчаются до крошки, которая смешивается с водой. Бумага, изготовленная на основе такой целлюлозы, непрочна и чаще всего идет на производство, например, газет.
Бумагу более высокого качества делают из целлюлозы, полученной химическим способом. Из такой древесной массы изготавливают бумагу для книг, брошюр и модных журналов, а также прочные оберточные материалы.
В этом случае щепки сортируют по размеру на специальных ситах и отправляют в варку. Варят дерево в специальных машинах, куда добавляют кислоту.
Очищенную и разваренную древесину фильтруют и промывают, чтобы очистить от примесей.
К обрабатываемой бумажной массе может быть добавлена макулатура, но лишь после удаления чернил. На этом этапе производства обрабатываемая масса, состоящая из древесных волокон и воды, называется бумажным сырьем.
Затем на специальной перерабатывающей машине меняются форма и структура бумажных волокон. Для этого к бумажному сырью добавляют дополнительные вещества. Например, клеи - их присутствие в писчей бумаге отталкивает влагу. Или смолы - благодаря им, написанное на бумаге чернилами на водной основе, не растекается и легко распознается человеческим глазом. Бумага, используемая для печатания, не требует такого проклеивания, как писчая, потому что печатные краски готовятся не на водной основе и не растекаются.
После этого бумагу окрашивают в смесителе, куда добавляют красители или пигменты, - например, мелко размельченные вещества для мелования. Так, добавки каолина делают бумагу белой и непрозрачной.
Бумажная масса, превращенная в кашицу, попадает в бумагоделательную машину.
Сначала кашица выливается на сетку бумагоделательной машины. Эта сетка натянута на два вала и все время вращается, перенося бумажную кашицу вперед. На сеточном участке начинается образование бумажного полотна, называемое формованием листа. Это происходит благодаря удалению воды из волокнистого материала. По мере продвижения бумажной массы по ленточному конвейеру часть содержащейся в ней воды вытекает через ячеистые отверстия, и бумажные волокна начинают сплетаться друг с другом, образуя так называемую рулонную ленту.
Сырая бумажная лента проходит через целый ряд валиков. Одни валики отжимают воду, другие, обогреваемые изнутри паром, высушивают ее, третьи полируют.
В конце сеточного участка еще сырое бумажное полотно перемещается в секцию прессования, которую также называют "мокрым прессованием". Там бумажное полотно механически обезвоживается и еще больше уплотняется.
Наконец ровная белая лента выходит из машины и наматывается в огромный рулон.
Потом эти рулоны отправляют в типографии или режут на листы.
Так, переходя из машины в машину, дерево превращается в белую и чистую бумагу.
А знаете ли вы...
Для изготовления 1 тонны бумаги нужно 5,6 м 3 древесины. Если учесть, что средний объем одного бревна (дерева) - 0,33 м 3 , то для производства 1 тонны бумаги требуется 17 деревьев.
А из 1 тонны бумаги можно изготовить порядка 30 тысяч обычных ученических тетрадей.
Наверное, не каждый задумывается о том, как изготавливают бумагу для повседневного использования, поэтому мы решили уделить особенное внимание этой теме. Изготовление бумаги – это очень сложный химико-физический процесс. Результат же этого процесса достаточно прост: обычный лиси бумаги.
Если вы поймете все факторы процесса изготовления данного сырья, это может вам помочь в выборе нужной бумаги для печати. От вашего выбора зависит качество изображения на том или ином листе, оно может очень сильно отличаться.
Процесс изготовления бумаги
Печатная бумага состоит полностью из целлюлозных волокон. Целлюлозные волокна получают из древесины. Но есть сорта бумаги, которые полностью изготавливают этих волокон, эта печатная бумага высшего сорта и безупречного качества.Характеристики листа бумаги можно определить многими факторами качества, например, порода дерева. Деревья с очень мягкой древесиной (к которым можно отнести хвойные деревья), идут на изготовление достаточно прочной, но вместе с тем и немного грубоватой бумаги. Из твердой древесины получается очень гладкая бумага, но вместе с тем и недостаточно прочная.
В зависимости от того, где именно расположена фабрика, можно судить о качестве бумаги, так как фабрики используют тот тип древесины, которая растет в непосредственной близости от нее.
Изготовление бумаги предусматривает и смесь мягкой с твердой древесиной, от этого бумага получается более однородной и качественной. Но не нужно забывать, что процесс, при котором производится изготовление бумаги, очень быстрый и без колебания технологических параметров здесь не обойтись. Также учитывайте то, что основной компонент в изготовлении - это дерево, а оно не как не может иметь постоянные и неизменные характеристики. Вот почему на фабриках и нужны специалисты по контролю сырья, в обязанности которых входит проверка древесины на качество.
Изготовление бумаги
Для начала нужно приступить к снятию коры с доставленного на фабрику дерева, после следует измельчение самой древесины. Измельченная древесина в последствии подвергается высокой температуре и химической обработке при большом давлении. В последствии образуется достаточно жидкая смесь волокон из дерева. В варочном котле эти самые волокна всплывают на поверхность, это и ест пульпа.
Следующий этап, предусматривает отбивание волокон и отделение их друг от друга. Данный процесс отвечает за степень изогнутости производимой бумаги, ее рыхлость, прозрачность и жесткость. В процессе добавляются особые химикаты и наполнители, которые оказывают свое влияние и придают физические свойства производимой бумаге. Они в очень большой степени определяют отражающие свойства бумаги, а эти качества и определяют сорт.
На данном этапе, уровень воды в пульпе составляет 99%, далее всю смесь помещают в бумагоделательную машину. Смесь поступает в машину, проходит через множество различных трубок и поступает в емкость с повышенным давлением, именно она несет ответственность за распределение пульпы.
После всех этих манипуляций смесь теряет около 10-15% влаги, в следствии чего волокна начинают потихоньку выдерживать свой собственный вес. Далее, следует откачивание оставшейся воды и прессовка, после следует проклейка. Смесь проходит через сушильные барабаны, где остаточно убирается вся оставшаяся влага, затем бумага проклеивается. Проклейка производится для того, чтобы укрепить волокна бумагу и ее структуру в целом. Если бумага не качественно проклеена, она может привести к поломке ваше оборудование для печати. Отделяющиеся от поверхности бумаги частички волокон будут загрязнять ваше оборудование, что в свою очередь приведет к поломке.
Изготовление бумаги предусматривает определенный процент содержания жидкости в ней. Если процент будет слишком большим, это приведет к скручиванию бумаги. Идеальное соотношение влаги в бумаге будет 1%.
Упаковка и резка
После того, как бумага выходит из машины, ее наматывают на специальный барабан, которые достигают веса в 50 тонн. Эта намотка просто необходима, так как бумага из бумагоделательной машины выходит на очень большой скорости, это помогает также остыть бумаге и принять свой окончательный размер. Затем бумага режется согласно госту на стандартные размеры.Специальное устройство для резки производит высокоточный срез. Далее происходит упаковка в специальные коробки, которые будут отправлены заказчику.
Теперь вы знаете, как изготавливают бумагу , это высокотехнологический процесс, который требуют точности, отлаженности и четкого шаблона в производстве.
Видео сюжет технологии производства и изготовления бумаги:
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. =)
