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.
История бумаги началась очень давно и имеет увлекательное развитие. В этой статье вы узнаете кто, где и когда изобрёл бумагу, а также о том, какое влияние она оказала на ход истории разных цивилизаций.
После изобретения письменности люди пытались изобрести более лёгких носитель для текста, чем или , а также более лёгкое и дешёвое в производстве. Но потребовалось более 3000 лет, чтобы изобрести бумагу!
Бумага была изобретена около 100 г. до н.э. в Китае. В 105 г. н.э. под покровительством династии Хань правительственный чиновник Цай Лун был первым, кто создаёт полноценную бумажную промышленность.
Первая китайская бумага
Рецепт изготовления бумаги Цай Луна был следующим. Он смешивал мелко нарезанную кору шелковицы и конопляную тряпку с водой, сдавливая всё это в полоску, а затем выжимая воду и давая бумаге высохнуть на солнце. Возможно, что идея изготовления бумаги таким способом была развита из идеи тканевой коры тутового дерева, которая была очень распространена в Китае.
Возможный прародитель бумаги — тканевая кора тутового дерева
Бумага по технологии изготовления Цай Луна получила огромную популярность по всему Китаю. Развитие бумажной технологии также позволило сделать следующий шаг для буддийской религии. К 650 году н.э. буддийские монахи начали использовать бумагу для распечатки молитв, что делало религию ещё более массовой.
Но изобретение бумаги в Китае ещё не означало её массовой распространение по всему миру. Прошла ещё тысяча лет, прежде чем бумагу начали использовать во всей Евразии. К 400-му году производство бумаги началось в Индии, а в 600-х годах бумага попала в Корею и Японию. С расширением Аббасидского халифата и включения в его состав Пакистана, бумага появилась и в халифате, распространяясь на всю огромную империю.
Аббасидский халифат
Для торговцев Шёлкового пути бумага имела огромное преимущество, ведь она могла поглощать чернила, что затрудняло её подделку.Сначала торговцы закупали бумагу из Китая, Средней Азии и Индии, но к 800 году появились собственные исламские производители.
Когда газета дошла до Западной Азии, люди стали изготавливать из неё книги, а не свитки, которые были популярны в Китае и Индии. Идея изобретения книг распространилась на восток, и примерно к 1000 году люди делали книги уже в Китае и Индии. Для перехода на книжный формат был ручной набор посредством подвижных литер.
Китайская система подвижных литер, изображенная в книге печатника Ван Чжэня в 1313 г.
Но европейцы всё ещё использовали пергамент, либо покупали бумагу по высокой цене из Египта, но вскоре это изменилось. К 1250 году н.э. египетская технология изготовления бумаги достигла Италии и итальянцы настолько хорошо освоили эту технологию, что сумели сделать свой вариант качественной бумаги и продавать его по всей Европе. Затем чума стала катаклизмом, который полностью разрушил бумажную промышленность Египта. В 1338 году французские монахи также начали производить свою собственную бумагу. Европейцы догадались использовать водяные колёса (нарушившие нерест лосося) для питания своих фабрик, что сделали их бумагу ещё дешевле. К 1350-му году европейцы уже сами продавали бумагу (наряду с другими вещами, такими как и швейные напёрстки) для людей в Северной Африке и Западной Азии.
К 1411 году — почти через полторы тысячи лет после того, как бумага была изобретена, — люди в Германии наладили выпуск собственной тряпичной бумаги. Как только немцы научились делать бумагу, они стали больше интересоваться технологией китайской печати, а в 1453 году Иоганн Гутенберг выпустил первую печатную Библию.
Стоит отметить, что бумага 15-го века по-прежнему намного дороже современной бумаги, изготовленной из древесины с добавлением химикатов.
К этому времени ацтеки из ещё не открытой Америки также изобрели бумагу, но сделали это самостоятельно. Их бумага была изготовлена из растительных волокон агарового дерева, и они также использовали её для изготовления книг.
Области применения бумаги в Китае росли. Китайцы использовали бумагу для воздушных змеев (650 год), игральных карт (800 год), фальцевальных вентиляторов (1100 год), а в 1300-м году китайцы изобрели туалетную бумагу!
Вначале был папирус
То, что мы называем бумагой, без чего современная офисная жизнь просто немыслима, не всегда представляло собой А4. Так, на вопрос о том, где изобретена бумага, нельзя дать однозначный ответ. Еще четыре тысячелетия назад использовали для письма папирус. Со стеблей осторожно снимался верхний слой кожицы. Снятые тонкие листы накладывали друг на друга и держали под тяжелым прессом. Склеенные и высушенные папирусные листы и служили
В древней Руси использовали для письма внутренний слой березовой коры. Обнаруженные археологами берестяные письмена относятся к 11-15 векам. Хотя в сообщении арабского писателя Ибн-ан-Недима говорится, что «на земле руссов есть письмена, вырезаемые на кусках белого дерева». Сообщение датируется 987 годом. Некоторые фольклорные источники указывают на использование берестяных писем североамериканскими индейцами.
Родина бумаги
Страна, где изобрели бумагу, которой мы пользуемся по сей день, подарила миру фарфор, компас, порох, фейерверки. Речь, конечно, о Китае. И если имена изобретателей «предвестников» бумажного листа - папирусных свитков и дощечек - остаются неизвестными, то имя того, кто изобрел бумагу,довольно известно. Им является служивший евнухом при дворе. Произошло это событие в 105 году н.э., во времена правления
Страна, где изобретена бумага, не засажена березовыми рощами. Здесь растут бамбук и рис. Цай Лунь растолок волокнистую кору тутового дерева. Смешал полученную смесь с водой, пенькой и древесной золой, а затем поместил на бамбуковую раму с решёткой. Разгладил полученный пласт с помощью камня и просушил на солнце. Именно так получился первый лист бумаги. Со временем технология изготовления усовершенствовалась. В смесь, изобретенную Цай Лунем, стали добавлять крахмал, волокна шелка, красители, что значительно улучшило качество бумажных листов.
Все тайное становится явным
Народ восточной страны, где изобретена бумага, тщательно хранил секреты ее производства. Однако и много веков назад китайские купцы ездили со своим товаром по всему миру. Караванщики, приезжая в новый город, общаясь, делились новостями. Возвращаясь в родные края, они привозили вести из-за морей. Это было что-то вроде глобального общения. И каким-то образом в городе Самарканде арабские купцы выведали секреты изготовления бумаги, а узнав, привезли его в Испанию. Бумагу здесь начали делать в 1150 году. Вскоре стала известна во всех европейских странах.
В России бумажное производство появилось лишь во второй половине 16 века. Письменные источники сообщают, что в Москве в 16 веке насчитывалось 10 бумажных мельниц, 50 предприятий, где делали ручным способом бумагу и картон.
Сейчас каждому школьнику известно, откуда родом чай, палочки для еды, где изобретена бумага, в общем, те вещи, которые прочно вошли в наш быт.
Однако менее известен факт о том, где появились первые станки, производящие бумагу в таком виде, в каком мы пользуемся ею сейчас. А произошло это событие во Франции в 1798 году. А уже в 1807 г. Англия запатентовала первенство в изобретении станка для изготовления бумаги в рулонах. Вскоре начинается повсеместное распространение изготовление бумажной упаковки. Но это уже другая история.
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.