Технология изготовления бумаги. Из чего сделана бумага

Согласно сообщениям письменных источников бумага была изобретена в Китае в I в. н.э. Традиция донесла до нас имя изобретателя - им был придворный китайского императора Цай Лунь. Свое изобретение («чжи») он получил, используя в качестве сырья кору деревьев и коноплю, тряпье и рыбацкие сети, и в 105 г. представил бумагу императору. Однако известим образцы бумаги более древние, чем эпоха Цай Луня: написанные на них рукописи обнаружены во время раскопок в китайской провинции Шэньси, они датирована II-I вв. до н.э. Сырьем для бумаги здесь служила конопля. Поэтому специалисты полагают, что бумага значительно древнее изобретения Цай Луня. Прообразом ее можно считать войлок, с древнейших времен употреблявшийся кочевыми народами.

Считается, что в Европу бумагу завезли арабы. По легенде, секрет изготовления бумаги арабы получили у китайцев после победы в битве на реке Тхерез в Туркестане в 751 г. Этот секрет якобы раскрыли победителям пленные. Во всяком случае, во 2-ой половине VIII в. было начато производство бумаги в Самарканде. Уже в 794 г. халиф Гарун- аль-Рашид в своей канцелярии ввел употребление бумаги. С конца VIII - начала IX вв. бумагу производили в Багдаде, Дамасске, несколько позже - в Египте. Арабы усовершенствовали и технологический процесс: вместо ручного песта для размельчения сырья стали использовать жернов, который приводили в движение сначала вручную, потом с помощью верблюдов и волов и, наконец, падающей воды. Так появились бумажные мельницы.

В Западной Европе долгое время ходила легенда о том, что бумагу изобрел католический монах, который, борясь с искушениями, сжевал собственную рубаху и швырнул ее в печь, а потом, отодрав от печки высохшую нашлепку, убедился в ее пригодности для письма. Несмотря на свою образность, эта легенда не выдерживает никакой критики. Не вызывает сомнений, что секрет изготовления бумаг и заимствован европейцами у арабов. Первое в Европе бумажное производство появилось на территории арабской Испании, в городе Хатива, в XI в. Древнейшая европейская рукопись написана на арабской бумаге - это Требник XI в., созданный в Испании. Уже в XIII в. бумажные мельницы существовали в Италии. Считается, что в середине XIII в. бумажное производство возникло в итальянском городе Фабриано и оттуда стало распространяться по всей стране. Так, в XIV в., когда в Фабриано работало уже 40 бумажных мельниц, бумагу изготавливали также в Болонье, Парме, Падуе, Турине.

В Италии окончательно сформировался и технологический процесс изготовления бумаги. Сырьем для бумаги служило льняное и хлопчатое тряпье. Чем более ветхими и изношенными были тряпки, тем тоньше получалась бумага. Тряпки резали на лоскутки, вымачивали и варили с добавлением извести для удаления красок, жира и грязи. Воду при этом неоднократно меняли. Далее влажное тряпье выдерживали по несколько недель в каменных подвалах или просто в кучах.

В это время тряпье бродило и расслаивалось на волокна, после чего его толкли до образования однородной густой массы. Таким образом, сырье проходило и механическую, и химическую обработку. Толкли тряпье в деревянной толчее деревянными же пестами. По трубам в толчею постоянно поступала чистая вода, а из решетки на дне толчеи утекала грязная. Так происходило промывание и отбеливание сырья. Именно по этой причине бумажные мельницы строились вдали от больших населенных пунктов - нужна была чистая вода.

Считалось, что от чистоты поступаемой в толчею воды напрямую зависит качество выделываемой бумаги. Поэтому поступающую в толчею воду иногда (в частности, в XVII-XIX вв.) очищали специальными фильтрами. Суть толчеи, изобретенной итальянцами, состоит в том, что в ней несколько пестов соединялись с жерновом, который вращался силой воды и приводил песты в движение. Со временем песты стали оковывать железом, что делало весь механизм более долговечным.

Первое описание бумажной мельницы привел в своей книге, выпущенной в 1607 г., архитектор города Падуи Витторио Цонка. Полученную однородную массу наливали в чан, из которого ее зачерпывали специальным черпаком с плоским сетчатым днищем. Вода спекала через дно, и на днище ровным тонким слоем осаживалась бумажная масса. После высыхания из нее получался лист бумаги. Европейские бумагоделатели усовершенствовали и черпальную форму - рамку с сетчатым дном. Основу ее составляли поперечные плетеные проволоки, так называемые понтюзо (от франц. pontuseau), в которые вплетались более частые продольные проволоки вержеры (от франц. vergeures). Понтюзо составляли каркас сетки, не позволяя ей прогибаться, так как бумажная масса должна была одинаково равномерно растекаться по всему дну формы. Это обеспечивало одинаковую толщину листа бумаги. Для упрочения конструкции понтюзо поддерживали специальные деревянные рейки шпангоуты. В разное время использовали различные способы плетения сетки. В ранний период вержеры были массивные, а редкие понтюзо лишь поддерживали их снизу и слабо отпечатывались на листе.

Позже понтюзо представляло собой две сплетенные проволоки с вплетенными между ними вержерами. Такие понтюзо в нескольких местах копились к шпангоутам. Со временем проволока в местах крепления прогибалась, что отражалось на неравномерности распределения бумажной массы по листу. Большее распространение получило другое понтюзо - более массивная, чем вержеры, проволока, к которой другой, более тонкой проволокой крепились вержеры. На бумаге такие понтюзо не оставляли отпечатка, отпечатывалось только их плетеное крепление к вержерам. Технические подробности, касающиеся изготовления черпальной фирмы, имеют значение для вопроса о сроке службы одной формы. Считается, что при повреждении плетеного понтюзо вся форма становилась непригодной, ее следовало целиком переплетать. Средний срок службы одной формы, по мнению исследователей, исчислялся примерно двумя годами.

Сетка формы отпечатывалась на листе бумаги и хорошо видна на просвет, В местах, где отпечатаны проволочные конструкции сетки (вержеры и понтюзо), бумага более тонкая, поэтому рисунок сетки виден на просвет светлым контуром. Это напоминает намоченную бумагу, которая на просвет более прозрачна, чем не намоченная. Отсюда появилось наименование отпечатка листоотливочной сетки - водяной знак . Другой термин, обозначающий тот же отпечаток - филигрань (от лат. filum - нитка и granum - зерно) - возник по аналогии с ювелирной техникой плетения из проволоки (древнерусское название этой техники - скань). До настоящего времени оба термина существовали параллельно и являлись синонимами. Недавно Л.П. Богданов предложил филигранью называть отпечаток сетки в целом, а водяным знаком - только отпечаток маркировочного знака.

Исследователями установлено, что черпальщик работал поочередно с двумя формами. Это связано с технологическими особенностями листоотливочного процесса. После того, как бумажная масса зачерпнута формой и выровнена на ее сетчатом дне топким слоем, из формы должна вытечь вода. Только после этого лист можно вынимать. Пока стекала вода из одной формы, черпальщик работал с другой.

Листы, отлитые с двух разных, но очень близких между собой форм, часто чередуются в рукописях и печатных книгах. По всей видимости, это и есть параллельно используемые формы. Они называются парными формами . Есть сведения и об использовании форм, рассчитанных на изготовление двух или трех листов. В этом случае в книжном блоке будут чередоваться не две, а четыре или шесть близких филиграней.

Со второй половины XIII в. итальянские бумагоделатели стали метить свои формы маркировочными знаками. Такой знак гнулся из проволоки на специальном шаблоне, который представлял собой ряд металлических штырьков или гвоздей, зафиксированных (вколоченных) по контуру знака. Знаки парных форм изготавливались по одному шаблону и поэтому, как правило, отличаются друг от друга незначительно. Поскольку знак крепился проволокой на сетке, то по расположению относительно понтюзо, а также по незначительному несовпадению контура можно различить знаки парных форм. Начиная с XVII в. кроме основного маркировочного знака на сетке стали вводить дополнительный - контрамарку , которая часто представляет собой инициалы владельца бумажной мельницы или названия фирмы.

После того, как вода из сетки стекала и бумажная масса слегка подсыхала, получившийся таким образом лист вынимали из формы. В более позднее время это делали при помощи суконной прокладки, к которой незастывший еще лист прилипал лучше, чем к металлической сетке. Из снятых с сеток сырых листов формировали стопку, прокладывая каждый лист сукном. В таком виде листы прессовали, отжимая из них оставшуюся влагу. Затем листы вывешивали для просушки в специально отведенных для этого помещениях - на чердаках или в сушильнях. Помещение дли сушки бумаги должно было иметь незастекленные окна для постоянной циркуляции воздуха. Для устранения короблений высушенные листы прессовали еще раз, проклеивали, окуная в раствор животного клея, и под прессом отжимали остатки клея. После просушки бумага была готова к употреблению.

Готовые листы бумаги упаковывались в пачки, называвшиеся в России XVI XVII вв. стопой и дестью. Стопа содержала 480 листов или 20 дестей, десть - 24 листа. Термин десть имеет два толкования. Его сближают с персидскими словами dest - рука, что может указывал» на формат, и deste - связка, пучок, стопка. Видимо, в последнем значении этот термин использовался для обозначения пачки бумаги. Впервые термин «десть» зафиксирован в 1494 г. на территории Великого княжества Литовского (в описи Троицкого Слуцкого монастыря).

В России его употребление прослеживается с начала XVI в. (грамота тверского епископа Нила русскому послу в Турции ВА. Колобову о поминках (подарках) для константинопольского патриарха Пахомия, около 1515 г.). Есть сведения, что на бумажных мельницах продукция мерилась кипами примерно по 53 кг. бумаги. Известно, что на производство одной кипы в зависимости от качества бумаги требовалось в среднем от полутора до двух центнеров тряпья. На упаковку пачки наклеивался этикет - лист с напечатанным па нем увеличенным и часто декорированным изображением маркировочною знака. Так, на пачке бумаги с филигранью Голова шута наклеивался этикет с изображением соответствующего знака и т.п.

Бумага выпускалась двух форматов: в развернутый лист («в большую десть», «большой руки» по древнерусской терминологии) и в лист, сложенный вдвое («в малую десть», «малой руки»). Формат в развернутый лист называли александрийским. Иногда, правда, данный термин указывал не на формат, а на исключительно хорошее качество бумаги. Именно в таком значении его употребляет известный описатель жизни русского общества середины XVII в. Г. Котошихии. Как полагают исследователи, поводом для столь необычного названия формата и качества бумаги послужили грамоты Александрийского патриарха первой половины XVI в., написанные на превосходной бумаге больших форматов.

Ранняя итальянская бумага, так называемая бомбицина , по виду напоминает арабскую бумагу. В XIX в. полагали, что эта бумага вырабатывалась из хлопка (отсюда и ее название), но потом отказались от данного предположения. Считается, что бомбицина изготавливалась из пеньки и льна, как и более поздняя бумага. Отличает бомбицину примитивность технологического процесса, что отражается на ее внешнем виде. Это толстая, рыхлая, волокнистая бумага, нередко с «ворсом». Маркировочные знаки на ней отсутствуют, вержеры и понтюзо редкие и часто неровные. Встречаются понтюзо в виде не одной, а трех линий.

Древнерусских рукописей, написанных на бомбицине, не известно. В западно-европейских манускриптах бомбицина встречается до XIII в., в византийских - до XIV в. Однако само название бумаги «бомбицина» все же указывает на хлопок как сырье для ее изготовления. А это, в свою очередь, говорит о том, что местом производства бумаги в раннее средневековье были азиатские хлопкопроизводящие территории.

В начале XIV в. бумагу стали производить во Франции (в Труа), чуть позже - в Германии (в Нюрнберге, Хемнице, Равенсбурге), с конца XV в. - в Англии, с начала XVI в. - в Швеции, Дании и Голландии.

Первая бумажная мельница на территории Польши была построена в Гданьске в 1420 г. В конце XV в. там построили еще несколько мельниц - во Вроцлаве в 1490 г., Кракове между 1493 и 1496 гг. К середине XVI в. польские мельницы изготавливали ежегодно до 200 тыс. стоп бумаги, что составляет 96 млн. листов. В 1556 г. в Речи Посполитой был создан цех бумажников, что свидетельствует о высоком уровне организации и развития бумажного производства.

Примерно с середины XVII в. на первое место в Европе по производству и, соответственно, экспорту бумаги выдвинулась Голландия. Природные условия Голландии вынуждали использовать вместо водяных мельниц ветряные. Ветер, как известно, менее надежный «двигатель», чем вода. В безветренную погоду мельницы не работали, что создавало в бумажном производстве немалые сложности. Технология изготовления бумаги предполагала, что для более эффективного измельчения в однородную массу сырье несколько недель подвергалось гниению. Вынужденные простои в работе мельниц приводили к тому, что часть сырья сгнивала окончательно.

Выход из этого положения голландские бумажники нашли в ускорении размола сырья. Для этого был изобретен и стал применяться вместо толчеи ролл. Его отличие от толчеи в том, что сырье в нем не толчется, а режется ножами. Эти ножи устанавливались на валах, которые были вмонтированы в дно баков для размола массы. Преимущество ролла - большая скорость размола массы и долговечность эксплуатации (ролл в отличие от деревянной толчеи был металлическим). К недостаткам ролла можно отнести то, что он не мял волокна, подобно толчее, а рвал их. В результате волокна получались короткими, а бумага - менее прочной. Несмотря на это изобретение ролла явилось крупной вехой в технологии производства бумаги. В Голландии поначалу изобретение ролла держали в тайне и даже грозили смертной казнью за его раскрытие. Но уже в конце XVII в. ролл начинает проникать в другие европейские страны, а в 1684 г. он был даже запатентован в Англии X. Джонсоном. Чертеж ролла впервые опубликован в 1718 г. немецким инженером и архитектором Л.X. Штурмом, который назвал его голлендером (т. е. голландским). Впоследствии за роллом это наименование закрепилось.

Следует отметить, что в XVIII в. ролл прижился далеко не во всех странах, где долгое время единственным механизмом размола тряпья оставалась толчея. Например, во Франции в начале XVIII в. замена толчеи другим механизмом запрещалась законом. При этом предлагались способы сделать толчею более долговечной - изготавливать ее из камня и пр. Причина подобного консерватизма, видимо, в том, что применение ролла предполагало перестройку всею производственного процесса, что было сопряжено с известными расходами и подчас оказывалось нереальным. Все же со временем ролл окончательно вытеснил толчею.

Во второй половине XVII в. в связи с расширением бумажного производства стала ощущаться нехватка сырья. Поставщики сырья, тряпичники, жестко конкурировали друге другом. В некоторых странах даже издавались законы, запрещающие вывоз тряпья из страны. В Пруссии, например, такой запрет сохранялся до 1803 г. Наряду с этими мерами бумажники активно искали другое сырье для производства бумаги. В 1655 г. в Голландии бумагоделатели получили привилегию изготавливать бумагу из водорослей. В 1684 г. в Англии были попытки при изготовлении бумаги применять в качестве сырья асбест. Правда, бумага из асбеста получалась низкого качества и весьма непрочная, и этот материал не прижился. С 1716 г. английские бумажные мастера стали производить бумагу из пеньки, для чего при бумажных мельницах заводили плантации конопли и разрабатывали способы ее обработки. Бумага из конопли получалась прочная, но ее качество заметно уступало тряпичной. Она не могла употребляться для письма и типографских нужд.

В 1734 г. француз Саба предложил вырабатывать бумагу из однолетних растений. Такой способ издревле применялся на Востоке. В XVIII в. предлагали производить бумагу также из соломы, мха и т. п. Изготавливать бумагу из древесины впервые предложил известный французский физик Р.-А.-Ф. Реомюр. Он заметил, что вещество, из которого осы строят свои гнезда, похоже на бумагу. Ученый определил, что материалом для изготовления этого вещества является гнилая древесина. Осы ее пережевывают, смешивая со слюной, и выкладывают тонкими слоями. Высыхая, этот природный аналог бумаги приобретает прочность и эластичность. В 1719 г. Реомюр сделал доклад о своем открытии на сессии Парижской Академии наук, где предложил исследовать данный процесс и пытался заинтересовать им изготовителей бумаги.

Предложение Реомюра было реализовано почти 100 лет спустя. В 1800 г. М. Купе выпустил книгу о возможности использовать древесину в бумажном производстве. Его книга напечатана на «древесной» бумаге. Чуть позже Ф.Г. Келлер изобрел способ измельчения древесины в однородную массу. На основе этого изобретения был сконструирован дефибрер, широко использовавшийся при машинном способе производства бумаги. Дефибрер измельчал и волокнистую часть древесины, и не волокнистую. Последняя придавала бумаге ломкость, поэтому из древесины поначалу изготавливали только низкокачественную бумагу. В 50-60-е гг. XIX в. научились химическими способами выделять из древесины ее волокнистую часть - целлюлозу, что положило начало современной эпохе в производстве бумаги, когда целлюлоза полностью заменила собой тряпье.

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:

В век информатизации книжное издательство становится менее популярным. Набирает больше популярности электронный вид информации. Но все равно бумага при этом незаменима. Еще не создано изобретение, которое могло бы так же служить человеку в любом его деле.

Только подумать, бумага и ее производные используются повсеместно. Для работы в офисе, для писательства, для периодических изданий, для изображения различной информации и мыслей людей, для творчества, для искусства, для отопления при разжигании, для упаковки продуктов, материалов, товаров, для различных украшений и даже в качестве гигиенических средств (например, салфетки). Можно еще долго перечислять уникальные способности и возможности бумаги и ее составляющих. Без бумаги никуда.

Так как же люди дошли до того, что теперь уже не представляют себя без бумаги?

История появления бумаги лежит с древних времен, с Египта, где начали использовать для письма папирус. Конечно, в то время не могло идти речи о бумаге, которую мы знаем сейчас. В те времена для того, чтобы написать какую-нибудь информацию, не было такой легкости, как сейчас.
То есть производство бумаги исторически имеет примерное начало около 3,5 тысяч лет назад.

Процесс превращения папируса в пригодный для письма продукт имел довольно сложный характер. Тростник, используемый в качестве материала, проходил очень серьезную обработку, прежде чем на нем можно было что-либо написать. По причине трудоемкой обработки папирусные «листы» (т.е. дощечки) очень дорого стоили и имели малое количество. Главный недостаток такого изобретения был его недолговечность. Но, несмотря на этот весьма значительный недостаток, папирус имел большую популярность и очень продолжительное по времени использование.

Прогресс не стоял на месте даже в те далекие времена. В продолжение производства папируса пришло изготовление пергамента в качестве источника письма. Произошло это в Малой Азии.

Пергамент получали путем очень сложной обработки кожи животных. Он был заоблачно дорог из-за своей сложной обработки, а потому производился весьма в малых объемах. Порой за неимением средств старые записи приходилось смывать, чтобы написать что-то новое.
Эпоха пергамента вскоре сменилась более дешевым и масштабным производством бумаги через образование листового материала. Случилось это в Китае. Использовалось все: тростник с его отходами, дуб и другие древесные растения со своими отходами. Это означало масштабное и более доступное многим производство. Это привело вскоре к полному вытеснению деревянных дощечек, что было ранее привычным изобретением для письма.

Следующим серьезным этапом в развитии бумаги принято считать производство бумажных денег и туалетной бумаги. По-прежнему главным производителем оставался Китай, но Европа тоже не могла не похвастаться успехами в этом деле.

Примерно к 10 веку можно было наблюдать во многих странах Европы наличие бумажных мельниц. А спустя 5 веков бумажное производство совершенствуется преимущественно за счет изобретения и активного использования печатного станка, так как именно в странах Европы производство бумаги терпело большой прогресс.

Спустя еще 2 века появляется ролл – размалывающий аппарат, помогающий увеличивать объемы производства бумаги до невообразимых до этого размеров.

На рубеже 1799 – 1800гг. произошло очень важное событие – изобретение движущейся сетки, позволяющей механизировать отлив бумаги. Далее было ее совершенствование. Уже к 20 веку производство бумаги – это крупномасштабное и механизированное производство с разнообразной продукцией. К нашим дням это производство еще более усовершенствовалось, и имеет еще большее разнообразие производимого продукта. И абсолютно каждый на планете может пользоваться этим продуктом.

Как же в современном мире производится бумага?

Современное производство бумаги имеет ряд этапов.

Для производства бумаги используется волокна целлюлозы, полученные из древесины, соломы, хлопка или уже использованной бумаги. Для бумаги с высоким качеством используется исключительно волокна хлопка и древесины. Древесина таких твердых пород, как береза или мягких пород, как ель, сосна обеспечивает высокое качество и прочность произведенной из этих видов древесины бумаги. Бумага, сырьем которой была макулатура из использованной бумаги, может пойти на производство, например, упаковки или туалетной бумаги. В общем, чем натуральнее и свежее исходное сырье, тем высоко качественнее будет конечный продукт.

Итак, производство бумаги начинается с 1 этапа – получение целлюлозы . То есть первым в производстве бумаги является отделение волокон целлюлозы от остальных частей древесины.

Прежде чем идти дальше, объясню, что такое целлюлоза. Это органическая составляющая каждого зеленого растения. Она образуется в клетках и используется для различных целей, как самим растением с его содержанием, так и человеком для различных целей. Это то же самое, что и сахар.
Этап отделения волокон целлюлозы от остальной древесины может выполняться несколькими способами: химически, механически либо смешано.
Это довольно объемный процесс, вкратце представляющий следующее. Древесина освобождается от щепы и превращается в волокна (целлюлозная масса), которые используются далее, переходя в этап 2 – отбеливание . Бумага проходит несколько этапов отбеливания. Их количество зависит от того, какая бумага нужна в итоге. Для упаковочной бумаги хватит лишь один раз отбеливания. Для бумаги же высокого качества и яркой белизны первой стадией отбеливания является отбеливание кислородом с использованием специального оборудования. Далее происходит отбеливание перекисью водорода. И так несколько раз. Только на конечном этапе отбеливания бумага приобретает белоснежный вид.

3 этап — изготовление бумаги . Оборудование или машина, изготавливающая бумагу, имеет несколько секций. Секция подачи, сетки, отжима, сушки и проклейки. В первой секции бумага смешивается с большим процентом воды. Затем полученная масса перемещается в секцию сетки, где происходит процесс связки и обезвоживания целлюлозной массы за счет работы вакуумных насосов. Далее полученная масса переходит в секцию отжима, где уходит большая часть воды, после чего автоматически происходит переход в секцию сушки. В данной секции происходит нагревание бумаги с помощью нагретых роликов. Между секциями сушки располагается секция проклейки. Для проклейки листов бумаги используется специальное вещество, наносимое на поверхность бумаги и придающее гладкость и ровность поверхности бумаги, а также улучшающее качество и прочность бумаги. После просушки иногда бумагу пропускают через каландер, который обеспечивает еще большую гладкость и прочность бумаге. Каландер – гладильная машина для бумаги.

4 этап – мелование . Для производства мелованной бумаги используются вещества на основе минеральных материалах. Это еще больше улучшает прочность, качество и печатные свойства бумаги. Процесс мелования выглядит так, что с помощью специальных валов на поверхность бумажных листов наносятся слои минеральных соединений ровным слоем. В зависимости от конечного продукта нанесение слоев увеличивает свое количество.

5 этап – каландирование . То есть придание бумаге большей гладкости и глянца с помощью суперкаландера.
По окончании 5 этапа бумажные листы сматываются в рулоны либо нарезаются на листы различных форматов.

Бумага – одно из уникальных изобретений человека. Весьма трудоемкий и масштабный процесс. Такое тонкое, автоматизированное и массовое производство, даже целая индустрия. Она не может пострадать от перехода на электронную жизнь, когда все охвачено компьютерной системой.

Из чего и как делают бумагу?

Обойтись без бумаги в повседневности почти невозможно. Она задействована во всех сферах жизни: люди читают книги, пользуются документами, заворачивают в упаковку подарки, посылки. Бумагой утирают слезы и даже расплачиваются. Напрасно поклонники современных технологий пророчат ей скорое забвение. Этого не случится еще много веков. Из чего же ее делали раньше, и каковые технологии производства сегодня?

Как и из чего делали бумагу раньше?

Сколько человечество себя помнит, оно пишет свою историю. Сперва в виде наскальных рисунков, наглядно повествующих о быте древних племен. Позже в Египте листы для написания готовили из стеблей папируса. В ходу у римлян были дощечки, покрытые воском. А в Индии сохранились высушенные плитки слоновьего помета с витиеватыми письменами.

Создателями прототипа бумаги считаются китайцы (примерно в 105 г. н.э.). Первоначально ее делали из отходов шелковичных коконов путем размалывания, тщательной просушки и прессования. Но такое изготовление оказалось дорогим и трудоемким. Тогда внимание умельцев привлекла конопляная крапива. Однако листы, которые получались из нее, в готовом виде оставались слишком грубыми.

Наилучшим сырьем стала кора тутового (шелковичного) дерева. Ее волокна, смешанные с пенькой, золой и водой, толкли вручную, варили и укладывали на бамбуковое сито. После длительной просушки на солнце выравнивали с помощью камней. Получались прочные и тонки листы. Для усовершенствования добавляли клей, крахмал и красители. Долгое время тонкости этого рукотворного изготовления хранились в секрете. По некоторым источникам, настойчивым арабам удалось выведать тайны у мастеров под пытками. Так бумага перекочевала в Азию, а оттуда уже в Европу. Первую фабрику поспешили открыть предприимчивые немцы уже в 13 веке.

Современное производство

Раньше бумагу делали из хлопчатой, шелковой и льняной ветоши. Сегодня основным материалом служит древесина . Лидируют хвойные породы, береза, тополь, каштан, эвкалипт. Крупными предприятиями славятся Канада, Россия, США, Скандинавия, Япония, Германия. Комбинаты полностью автоматизированы.

Бревна доставляют в цеха, где агрегаты очищают их от коры. Полученный материал измельчают до тонких волокон (фибрилл). Смешивают с водой для набухания, и снова устраняют остатки щепы. Затем однородную массу помещают в специальные котлы, где она варится в смеси сильнодействующих кислот. Таким же образом отдельно обрабатывают кору и щепу, преобразуя в целлюлозу.

Потом ее смешивают с волокнами бревен, макулатурой (чернила предварительно выводятся) и продолжают обрабатывать в кислотном вареве. Чтобы придать будущей бумаге непрозрачность, добавляется каолин. Примеси клея способствуют гладкости поверхности и водоотталкивающим свойствам. Различные оксиды применяются при производстве особых сортов дорогостоящей бумажного полотна.

Настает черед самого главного механического гиганта комбината – бумагоделательной машины. Исполин достигает в длину 100 м, в ширину – 18-20 м. Между двумя его валами постоянно прокручивается металлическая сетка. На ее поверхность выкладывается сырье, прошедшее несколько этапов обработки. Сквозь ячейки стекает ненужная влага, а масса равномерно распределяется по поверхности.

Далее материал поступает под огромные валы прессов для формирования полотна. После них барабаны-утюги проглаживают гигантскую простыню, удаляя остатки воды. И в завершении огромные каландры прессуют бумажную поверхность, придавая ей готовый вид. Теперь можно отправлять рулоны на нарезку и фасовку в листы разных размеров.

Потребности человека в бумаге не иссякают, а ее производство считается вредным. Наносится ущерб лесам, которые подвергаются массовой вырубке. Комбинаты используют кислоты. Отходы, вредные вещества попадают в водоемы, находящиеся поблизости, в воздух. Из 1 тонны бумаги можно изготовить 30000 школьных тетрадей. Но, чтобы получить ее, придется вырубить 17 деревьев. Важно восполнять природные ресурсы . Тогда не придется через столетия вести детей в музеи, чтобы объяснить, что такое бумага, и как она была важна когда-то.

Всем привет и продолжая раскрывать тему полиграфии, хочу перейти к сырью, которое используется для производства бумаги. Обычно для производств бумаги, в качестве основы, применяются волокна целлюлозы, которую добывают из самых различных источников. Самым распространенным источником ялятся древесина, хлопок и вторсырье (использованная бумага и макулатура) Древесина делится на твердую и мягкую. К твердой можно отнести березу, а к мягкой сосну и ель. Из мягкой древесины получают длинные волокна, которые улучшают прочность бумаги, а из твердыах пород получают короткие волокна, которые влияют на качественные показатели. Из вторсырья чаще всего делаю бумагу низкого качества: газетная и упаковочная бумага. Это довольно экономический процесс, т.к. на производство не расходуются природные источники сырья. Но и это сырье имеет свои ограничения по использованию. Так, с каждым использованием вторсырья укорачивается волокна, ухудшаются качества производимой бумаги. Это так же влияет и на качество печати.

Для получения целлюлозы (отделение волокон целлюлозы от основной части древесины) используют два метода: механический и химический. От вида получения волокон зависит большой спектр свойств, полученной бумаги. Вкратце пройдемся по каждому.

Механический способ говорит сам за себя… Сами же волокна в древесине соединены очень сильным склеивающим веществом — лингином, поэтому древесину предварительно отмачивают и после этого подают на вращающийся жернов, который отделяет волокна целлюлозы от древесины.

Химический способ заключается в отбеливании. При первичной обработке целлюлоза имеет цвет как показано на рис.1 и не обладает достаточным качеством и белизной, поэтому ее используют для производства упаковки. А для получения более качественной бумаги, сырье (целлюлозу) подвергают многоступенчатой обработки отбеливанием.

Светло-коричневый оттенок (рис.2) можно получить путем отбеливания целлюлозы кислородом в первой стадии. И так до того момента, пока в результате не получится ярко-белая целлюлозная масса (рис.3), которая соответствует последней стадии отбеливания.

На протяжении долгого времени применялось хлорное отбеливание, но в следствии его вредности на окружающую среду, сейчас применяется без хлорное отбеливание целлюлозы. Так же, промежуточной белизны можно добиться с помощью перекиси водорода. Такая целлюлоза имеет знак TCf.

Поэтому выделяют 2 вида целлюлозы:

• Сульфатная — получают путем варки древесной массы едконатрия (щелочной метод)
• Сульфитная — получают путем варки в кислоте (кислотный метод)

Около 80% производимой во всем мире целлюлозы — это сульфатная. Она более прочная, чем сульфитная, но имеет меньшую степень белизны. Сульфитная целлюлоза более белая и процесс ее производства занимает больше времени, это влияет на ее стоимость, а значит ее реже используют.

Вторичное сырье получают из макулатуры. Практически все вторичное сырье составляет 60% общего состава бумаги. Из 100% вторичного сырья изготавливают только газетную бумагу. Максимум вторичное сырье можно переработать до 5 раз, а потом необходимо добавлять первичное волокно.

И в завершение темы сырья для производства бумаги, предлагаю посмотреть видео Обыкновенная история. Бумага. Часто третья