Технология изготовления разноцветный бумаги мост. Изготовление бумаги и картона

Из материала Вы можете узнать, когда появилась бумага, как ее делали раньше и как делают сейчас. Вы получите общие представления о технологии производства бумаги: из чего ее делают, и какое для этого используется оборудование.
ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ БУМАЖНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Единого мнения о первенстве в начале книгопечатания не существует. Европейцы отдают пальму первенства Иоганну Гуттенбергу, воплотившему опыт предыдущих поколений в построенном им станке, позволявшем получать оттиски с печатных форм. Сроком начала печатного производства считается 1445 год. Первые печатные славянские книги были изданы в Польше в 1491 году. А первой книгой на старославянском языке считается изданный в 1564 году дьяконом московской церкви Николы Чудотворца Иваном Федоровым «Апостол». При этом специалисты, анализировавшие это издание, единодушно пришли к мнению, что судя по качеству изготовления и применённым печатным приёмам русские печатники имели опыт задолго до этого срока. По крайней мере, «Апостол» оказался первым точно датированным изданием.

Материалы, применяемые в полиграфии, делятся на основные (непосредственно входящие в состав издания) и вспомогательные (расходные материалы, применяемые в печатных процессах). К основным относятся бумага, картон, переплётные материалы, краски, полиграфическая фольга, отделочные материалы. Вспомогательные - это печатные формы, фотоматериалы, резинотканевые пластины, различные химикаты.

ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Для производства бумаги используют волокнистые материалы растительного происхождения, выделенные из древесины хвойных и лиственных пород, стеблей, листьев и дуба некоторых растений. Иногда в бумажную массу добавляют волокна шерсти, хлопка, синтетическую органику.

Главным компонентом растительных волокон является природный полимер - целлюлоза, обладающая многими свойствами для производства бумаги.

Древесина хвойных пород - ель, сосна, пихта, лиственница;
- древесина лиственных пород - береза, осина, тополь, ольха, бук, эвкалипт;
- стебли однолетних растений - солома злаков, кукурузы, тростника, багассы (сахарного тростника), бамбука;
- лубяные волокна однолетних растений - лён, конопля, джут, кенаф;
- волокна семян хлопка и отходов хлопкового производства;
- волокна из листьев некоторых растений - манильская пенька, новозеланский лён;
- тряпьё хлопчатобумажное, льняное, пеньковое;
- макулатура (старая бумага, бумажные обрезки).

В зависимости от условий варки растительного сырья различают:
целлюлоза сульфитная - изготавливают её в основном из древесины ели и пихты;
целлюлоза сульфатная - вырабатывается из хвойных и лиственных пород древесины.

Помимо целлюлозы массовым полуфабрикатом в производстве бумаги является древесная масса: белая, бурая, термомеханическая (ТММ) и химикотермомеханическая (ХТММ). Древесная масса - основной продукт в производстве газетной бумаги, широко используется в композиции печатных видов бумаги, а также при изготовлении обойной, мундштучной бумаги и картона. Древесную массу нередко вырабатывают в белёном виде, тогда её используют для замены белёной целлюлозы с целью удешевления бумаги и придания тонкопечатным бумагам повышенной непрозрачности. Однако присутствие древесной массы ограничивает использование такой бумаги для изготовления изданий длительного срока службы, т.к. её присутствие приводит к ускоренному старению (пожелтению) бумаги.

Макулатуру в больших количествах используют в производстве гофрированного и коробочного картонов, упаковочной, туалетной и других видов бумаги. В последнее время на Западе она всё чаще используется в композиции газетной и некоторых видах бумаги для печати, в т.ч. мелованных. Кроме того, в составе любой бумаги присутствуют т.н. оборотные макулатурные волокна - отходы бумажного производства.

Синтетические волокна органического происхождения и минеральные волокна получили в последнее время применение при изготовлении специальных видов бумаги, отличающихся высокой прочностью на разрыв, химической стойкостью, стабильностью размеров при изменении относительной влажности окружающего воздуха, светостойкостью, долговечностью, термостойкостью.

При использовании синтетических волокон, например, винола, капрона, нитрона, лавсана связь между волокнами осуществляется либо введением в композицию соответствующих связующих, либо введением как добавки более легкоплавких волокон (ПВС), которые плавятся в процессе сушки и горячего каландрирования, связывая между собой тугоплавкие волокна.

Выпускаемая в настоящее время синтетическая бумага подразделяется на две основные группы: бумага из синтетических волокон и на основе синтетической пленки.

К первой группе относятся различные виды электро- и теплоизоляционной бумаги, картографическая, особо прочные упаковочные виды, различные нетканые материалы. Вторая группа используется в основном для замены писчих и печатных видов бумаги при использовании в регистрирующих приборах и электронно-вычислительных машинах.

Бумага этой группы изготавливается не на обычном бумагоделательном оборудовании, а получается либо непосредственно в результате процесса экструзии (формирования листа на полотне, на которое из дозатора наносится слой полимера заданной толщины), либо путём последующей поверхностной обработки пленки.

Производство подобной синтетической бумаги получило наибольшее распространение в Японии; изготавливается же она также в США, Англии, Германии.

Для придания бумаге требуемых свойств в её состав вносятся разнообразные специфичные добавки, проклеивающие, красящие вещества.

КЛАССИФИКАЦИЯ НА ОСНОВЕ СОСТАВА БУМАГИ

Отечественный стандарт при классификации бумаг опирался прежде всего на состав бумаги по волокну. Для опытного полиграфиста наименование «Офсет №1» или «Типографская №2» говорит само за себя. Понятие «бумага №1» подразумевает, что бумага изготовлена на основе чистоцеллюлозных волокон. Позднее понятие «чистоцеллюлозная» несколько расширилось и стало подразумевать возможность включения в состав до 10% древесной массы. В основном бумаги №1 выпускались как офсет или писчая бумага.

Бумага №2 допускает наличие до 50% древесной массы. Существовали типографская, офсетная бумаги и изготовленная на основе офсета №2 книжно-журнальная бумага (не путать с понятием «книжно-журнальная бумага» по европейской классификации).

Наконец, в бумагах №3 предусматривалось преимущественное наличие древесной массы. Формально №3 присваивался только типографским бумагам, хотя аналогичным составом обладают, например, отечественные газетные бумаги.

Макулатура, как составляющая бумажной массы, применялась при производстве полиграфических сортов бумаг в ограниченном количестве и не получила своей ячейки в данной классификации. Наибольшее применение в отечественной промышленности вторичная масса получила в производстве упаковочных картонов (в т.ч. хромэрзац, т.е. картонов, состоящих из различных по составу слоев) и переплётных картонов.

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА

В технологическом процессе бумажного производства бумагоделательная машина является основным агрегатом. На ней производится отлив и формирование бумажного полотна, прессование, сушка и предварительная, а иногда и окончательная, отделка
бумаги.

Бумагоделательная машина состоит из сеточной, прессовой и сушильной частей, каландра, наката и привода машины. К бумагоделательной машине относят и вспомогательное оборудование: мешальные бассейны для аккумулирования массы, регуляторы и контрольно-измерительные приборы, аппараты для очистки массы (очистители и узлоловители), насосы для подачи массы и воды, вакуумные насосы, аппаратура для переработки брака, компрессоры, оборудование для циркуляционной смазки, подачи воздуха для вентиляции и др.

На сеточной части машины происходит отлив и формирование бумажного полотна, что связанно с удалением из бумажной массы основного количества воды. Бесконечная сетка, которая проходит по поддерживающим её регистровым валикам, выполняет функцию быстродвижущегося бесконечного фильтра. Тонкий слой волокон почти мгновенно оседает на сетку и затем сам действует как тонкий фильтр, задерживая остальные волокна. Сухость бумажного полотна после сеточной части 18 - 22%.

После сеточной части бумажное полотно поступает на прессовую часть, состоящую обычно из 2-3 прессов, на которых оно последовательно обезвоживается до сухости 27 -40%. Сеточную и прессовую части машины называют мокрой частью. Дальнейшее обезвоживание (сушка) полотна бумаги происходит на сушильной части машины.

Сушильная часть состоит из тонкостенных чугунных сушильных цилиндров, обогреваемых изнутри паром. Они расположены в шахматном порядке, обычно в два яруса. По сушильным цилиндрам проходит бумажное полотно, поочерёдно соприкасаясь с нижними и верхними цилиндрами то одной, то другой своей поверхностью. Сухость бумажного полотна после сушильной части составляет 92 - 95%. Для охлаждения бумаги до 50-55 °С и поверхностного увлажнения с целью придания бумаге лучшей пластичности и улучшения каландрирования в конце сушильной части установлены холодильные цилиндры.

Далее бумажное полотно пропускают через каландр, предназначенный для уплотнения бумаги и повышения её гладкости и лоска. Каландр состоит из 3 - 10 тщательно отшлифованных чугунных валов, расположенных друг над другом. Бумажное полотно огибает поочередно валы каландра и проходит между ними при всё возрастающем давлении. Приводным является нижний вал каландра, остальные валы приводятся в движение трением (каждый от нижележащего). Пройдя каландр, бумажное полотно поступает на накат, где непрерывно наматывается на тамбурный валик в рулоны.

После бумагоделательной машины почти все виды бумаги подвергают отделке. Для получения более высоких показателей плотности, гладкости и лоска большинство видов бумаг для печати, писчей и технической бумаги пропускают через суперкаландр. После этого бумагу направляют либо на продольно-резательный станок (где она разрезается на рулоны заданной длины), либо на бумагорезательную машину (где бумага разрезается на листы заданных размеров). Рулонную бумагу после продольной резки упаковывают на рулоноупаковочной машине. Листовую бумагу сортируют, а затем на прессах упаковывают в кипы.

Термин "проклейка бумаги" характеризует процесс, при котором в бумагу вводятся различные вещества, придающие ей специфические свойства, в зависимости от назначения бумаги: чернило- и водонепроницаемость, сомкнутость структуры, увеличение механической прочности и сопротивления истиранию поверхностного слоя. В некоторых случаях в бумагу вводятся вещества, препятствующие прониканию в неё молока, масла, различных жидкостей.

Процесс проклейки осуществляется двумя способами: введением проклеивающих веществ
в бумажную массу или поверхностной обработкой соответствующими веществами готовой бумаги.

В первом случае обеспечивается как бы склеивание между собой растительных волокон, из которых состоит бумага. Благодаря этому силы связи между волокнами возрастают и бумажный лист становится более прочным.

Во втором случае при поверхностной обработке бумаги на её поверхности образуется тонкая пленка, препятсвующая проникновению чернил или воды в толщу листа; бумажное полотно приобретает прочную поверхность. Такая бумага «не пылит». Поверхностная проклейка бумаги в настоящее время широко применяется в тех случаях, когда требуется придать поверхности бумаги какие-то определенные качества.

При выработке многих видов бумаги в их композицию вводят минеральные наполнители. Чаще всего для этой цели используют каолин. Однако на многих предприятиях применяют и другие виды: мел, гипс, тальк, двуокись титана.

Минеральные наполнители увеличивают непрозрачность бумаги, её пористость и воздухопроницаемость, снижают деформацию бумаги при намокании, уменьшают склонность бумаги к скручиванию, увеличивают гладкость бумаги при каландрировании. Наличие минерального наполнителя в бумаге делает её просвет более равномерным, что одновременно с увеличением белизны бумаги, её непрозрачности, гладкости и впитывающей способности улучшает печатные свойства бумаги. О количестве наполнителя в бумаге судят по её зольности.

Окрашивание бумаги в какой-либо цвет осуществляется или крашением самой бумажной массы, из которой изготавливается бумага, или окраской бумаги с поверхности.

Если при помощи крашения бумаге придают определённый цвет, то для придания ей того или иного оттенка пользуются подцветкой бумаги. Для этого в бумажную массу вводят небольшие количества соответствующих красителей. Подцветку производят преимущественно для устранения желтизны различных видов бумаги для письма и печати и придания им видимой белизны.

Белизну бумаги можно повысить при использовании так называемых оптических отбеливателей. Оптические отбеливатели используются в весьма малых количествах и при этом придают бумаге высокую степень видимой белизны.

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.

История создания бумаги насчитывает вот уже не одну тысячу лет, и по сей она остается самым распространенным средством передачи информации графическим или символьным способом. Но также она нашла свое применение и в быту, в качестве упаковочного материала, в оформлении интерьеров и в гигиенических целях.

С ее помощью через рисунки передавались графические изображения. Если в прошлом это могли быть первые схематичные наброски предметов и явлений окружающих людей, то сейчас на бумаге печатают фото с высокой детализацией, максимально приближенно отображающие окружающую действительность.

Но если говорить о письменности, то она возникла гораздо раньше, чем на свет появилась бумага. В прошлом у этого материала было множество альтернатив. Некоторые из них, если говорить честно, были гораздо более долговечны. Но и у бумаги находились свои плюсы, которые позволили ей обрести столь повсеместное распространение. Происходил этот процесс крайне неоднородно. Если в Китае о бумаге знали еще до нашей эры, то европейские цивилизации приобщились к ней только к средним векам.

Изготовление бумаги видоизменялось с приходом новых технологий. Причем это обуславливалось как требованиями новой технологии печати, так и способами ее получения. Если раньше для ее производства требовалось перерабатывать ткани, то с приходом периода промышленной революции и открытием целлюлозы все изменилось.

Нельзя недооценивать значение бумаги в развитии общества - через художественную литературу и научные публикации. Доступность книг сыграла огромную роль в образовании, что приблизило технический прогресс.

В нынешнее время роль бумаги уменьшается, но даже с приходом электронного документооборота все значимые бумаги имеют свое материальное воплощение, будь то денежные банкноты или какие-либо удостоверения.

Для чего нужна бумага

В современном мире мы используем изделия из бумаги в своем ежедневном обиходе, порой даже не задумываясь об этом. Мы встречаем ее дома и на работе. Она используется для рекламы, на ней печатаются чеки за купленные товары, и, в конце концов, чаще мы расплачиваемся за покупки бумажными банкнотами.

История бумаги первоначально предполагала использовать ее для сохранения и передачи знаний. Сейчас эта роль отдана книгам, брошюрам, газетам и прочей печатной продукции информационного характера.

В оформительских целях бумага используется для производства настенных обоев, печати фотографий и в качестве основы для картин и гравюр.

Как материал для упаковки используется Из него изготавливают как огромные коробки для транспортировки товаров, так и небольшие пакетики с соком или молоком.

Бумага с и прочими степенями защиты используется для важных документов, которые предусмотрены в единственном экземпляре: паспорта, свидетельства о регистрации, лицензии и прочее. Производство бумаги по подобным технологиям используется и для изготовления денежных знаков.

Бумага в виде ленты используется для снятия показателей измерительных приборов в медицине и науке. Особенно это характерно для техники, которая не предназначена для работы с цифровыми носителями.

Взгляд в прошлое

Древние изображения животных и охоты на них, сделанные первобытными племенами, можно встретить на стенах пещер. Первая дошедшая до нас египетская письменность тоже гравировалась на каменных плитах. Они были тяжелы, и работа с ними требовала определенной сноровки от мастера. С развитием металлургии стали использовать металлические пластины, но текст каждый раз приходилось наносить на форму отливки, что тоже было неудобно.

В Междуречье придумали более удобный материал для записи. Шумеры использовали глиняные таблички для своей клинописи. Это был достаточно удобный способ: по мягкой глине удобно писать, высохшие таблички были относительно легки. Но они были достаточно хрупкими.

Но древние египтяне в третьем тысячелетии до нашей эры придумали папирус, который по праву можно считать предшественником бумаги. Его изготавливали из одноименного растения, произрастающего у берегов Нила. Для непосредственного производства использовалась внутренняя волокнистая часть, которую отделяли от стебля. Отделенные слои волокна накладывали поперечно относительно друг друга и помещали под пресс. В качестве связующего материала выступали как сам сок растения и мутная нильская вода, богатая иловыми отложениями и тиной, так и размягченный хлебный мякиш. Полученные листы склеивали между собой в свиток. Это был хороший способ хранения записей, папирус был легок, удобен в транспортировке, и на нем можно было записать тексты объемного содержания.

Рождение бумаги

Создание первой бумаги из китайского шелка произошло предположительно еще до нашей эры. Но ее точное место происхождения и время возникновения неизвестно. В ходе археологических раскопок были обнаружены клочки бумаги в захоронении, которое относилось к эпохе, предшествовавшей правлению династии Хань. Но первая бумага, так же, как папирус, была очень дорога. Поэтому в то время в ходу были более распространены деревянные таблички, на которых выжигался текст нагретым наконечником пера.

Достоверно известно, что в 105 году советнику императора пожаловали титул министра и прочие почести за вклад в усовершенствование На ее производство шли только отбракованные коконы или обрезки ткани, полученные из луба древесины шелковицы. Их разделяли на мелкие кусочки, после чего измельчали в ступке почти до состояния порошка. Полученную массу смешивали с чистой водой в однородную кашицу, которую затем выкладывали в формирующее бамбуковое сито. Рамки по его бокам задавали размер листа, а отверстия способствовали вентиляции, притоку воздуха и, как следствие, быстрому просыханию. Чтобы разгладить сетчатый рисунок, бумагу помещали между двумя отшлифованными каменными поверхностями. Таким образом, она одновременно получалась гладкой и тонкой.

После изобретения этого способа дальнейший процесс создания бумаги усовершенствовался довольно быстро. В технологии производства стали применять специальные связующие составы на основе крахмала и клея природного происхождения, что делало бумагу более прочной. А основой стали не только шелковое волокно, но и прочие хлопковые и льняные ткани, а также пеньковая нить, которая обычно шла на изготовление веревок.

Альтернатива бумаге

Вместе с учением буддизма из Китая происходило распространение книг на тесно контактирующие с ним Корею и Японию, соответственно, они перенимали и опыт в бумажного производства. Также изготовление бумаги и технологию ее создания освоили соседние страны Средней Азии и Ближнего Востока. Но на европейский континент бумага попала только после завоевания арабами Испании.

Естественно, до ее распространения использовались альтернативные материалы для записи текстов. Еще с античных времен дорогой папирус заменяли пергаментом и восковыми табличками.

Последние представляли собой деревянные пластинки, на которые тонким слоем наносили воск. Инструмент для письма представлял собой твердую металлическую палочку, одна сторона которой была заострена для нанесения букв, а второй, плоской, происходило соскабливание, после чего текст можно было писать заново. Данный способ широко применялся для обучения письменности и создания записей временного характера вплоть до Средних веков.

Для более долговременного применения использовался пергамент из шкур животных особой выделки. В кожевенном производстве кожу овец или коз замачивали в щелоке, размягчали и спрессовывали. Основное преимущество пергамента было в том, что он позволял писать на нем с двух сторон. Поэтому первые европейские книги были сделаны именно из него.

В древней Руси использовалась березовая береста. Но, к сожалению, до наших дней дошло только небольшое число грамот, написанных на ней.

Предшественники современной бумаги

История создания бумаги в ее современном виде не существовала вплоть до 18 века. Отличались технологии ее производства в зависимости от используемого материала, будь то тряпье или древесина.

Попытки использовать непосредственно волокна древесины не давали существенного результата. Хотя в Китае с успехом применялся бамбук еще в конце первого тысячелетия нашей эры.

Преимущественным сырьем для книжной бумаги служила старая макулатура и изношенная одежда из холщовых тканей. Вот на газеты шел более дешевый материал, например, солома. Дошло до того, что возникал их дефицит, некоторые страны даже вводили запрет на вывоз тряпья. А в Америке возникла ситуация, когда книгопечатники продавали книги только тем, кто приносил им сырье на переработку. Под влиянием такого ажиотажного спроса цены на него росли, что приводило к возникновению черных рынков.

Измельченное сырье помещалось в большой чан с водой, после чего тщательно перемешивалась до состояния взвеси, когда частицы размещались в смеси более-менее однородно. Первоначально использовался ручной труд, а работа черпальщика была очень уважаема. Он следил, чтобы полуфабрикат достигал требуемого состояния, после чего выкладывал кашицу на специальное сито.

Чуть позже появились колесо которых приводило в движение вал. Его механическая энергия передавалась на измельчение сырья для бумажной массы. Каждая мельница для обозначения эксклюзивности своего производства использовала оттиск или водяной знак. На металлическом сетчатом черпаке нашивался проволокой какой-либо знак, который проявлялся на бумажной массе после высыхания.

Из Испании бумажное дело перекочевало в другие европейские страны. Итальянские мастера научились экспериментировать с химическими реактивами. Бумага белая получалась при обесцвечивании хлором, а использование органического клея из сваренных костей животных позволило не впитывать чернила.

В допетровскую эпоху наша страна закупала бумагу из Франции и Италии, и только в 1714 году заложили первую водяную мельницу для механизации производственного процесса. Но, несмотря на некоторое отставание Европы от Азии, именно там придумали способ создания гербовой бумаги с водяными знаками, которой не было ни у китайцев, ни у арабов.

Целлюлоза и промышленная революция

История создания бумаги претерпела большие изменения после изучения состава древесины и появления рулонной бумаги без следа сетки.

Открытие целлюлозы в 1719 году принадлежит французскому химику Рене Реомюру. Именно он впервые предложил ее использование в Целлюлоза представляет собой плотный слой полимерных молекул глюкозы, которые создают защитный барьер в составе клеточной оболочки. Процесс ее выделения из древесины или травяного волокна происходит под действием реактивов, расщепляющих менее устойчивые вещества, входящие в состав клеток. Чем больше содержание целлюлозы в растении, тем более плотная получится из нее бумага. Но только с возникновением бумагоделательной машины это сырье стало повсеместно применяться.

Первая машина для изготовления высококачественной бумаги без следов сетки появилась в Англии. Но пока ее все еще изготавливали из отработанного льняного тряпья, которое измельчалось в специальном аппарате под названием "ролл". Бумажную массу выкладывали не на металлическое сито, а на специальную ткань плотного плетения. Полученные листы назвали "ватманом" в честь владельца фабрики, они приобретали характерную шероховатость и бархатистость. Это позволило возникнуть техники акварели для написания живописи, подвинув лидирующее положение холста и масляных красок.

Но спрос на бумагу был огромен. Чтобы увеличить ее количество, возникли бумагоделательные машины. Роллы измельчали опилки, отходы которые затем помещались в кислотную или щелочную среду, где происходила реакция расщепления древесных волокон и выделялась целлюлоза. Полученная масса бумажного полуфабриката разбухала, хорошо впитывая воду. После чего ее уже условно можно было считать необработанной бумагой. Но для придания формы кашицу прокатывали между двумя противоположно вращающимися валами с медной сеткой. Таким образом возникла бумага в рулонах. А просто бумага получалась после разрезания ее специальными ножами. Данный процесс позволил создавать бумагу определенного размера и плотности в огромном количестве почти автоматическим способом.

В зависимости от ее предназначения в состав бумажной массы вводились специальные добавки. Например, светочувствительными компонентами обрабатывалась специальная бумага "фото", именно с этим связано то, что проявление фотоснимков осуществлялось в комнате с красным цветом освещения. А красители придавали листам требуемые оттенки.

Роль бумаги в развитии человечества

Долго время производство бумаги оставалось коммерческой тайной ограниченного круга владельцев. Процесс ее изготовления был чрезвычайно трудоемок. История бумаги, как и использование ее, была привилегией представителей состоятельного класса, которые вели переписку, читали книги, повышали свой уровень образования.

Чем более доступными становились бумажные носители, тем скорее росли темпы обретения новой информации широким кругом людей. К примеру, Марко Поло написал книгу о своих путешествиях, ее прочитали тысячи людей, и их картина окружающего мира расширилась. Дарвин описал свои умозаключения о происхождении видов, которые пришли к нему еще в юности, когда он отправился в экспедицию на корабле «Бигль».

Так повышался уровень образованности общества, что косвенно приблизило сегодняшний уровень развития. Развивалось книгопечатание, отпала необходимость в рукописных текстах, позже появились печатные машинки, а в компьютерную эпоху - принтеры.

Современные виды бумаги

История создания бумаги для рисования не претерпела больших изменений. Для творчества все так же востребована шероховатая бумага ручного и промышленного производства. При ее выборе в первую очередь учитывают, какова абсорбирующая способность, как были измельчены волокна. Чем они крупнее, тем более бумага будет махриться при соскабливании.

Офисная легкая бумага в первую очередь предназначена для лазерной или картриджной принтерной печати. Копирование осуществляется по аналогичной технологии. Но раньше для этих целей использовалась копировальная бумага, одна сторона которой покрыта тонким слоем красящего пигмента. Сейчас она применяется только для одновременного дублирования рукописного текста справок и квитанций.

Печать цифровых изображений сильно повлияла на такую вещь, как бумага. Фото, напечатанные на ней, имеют как глянцевую поверхность, так и матовую. Исходя из того, лазерный или струйный принтер, выбирают разные виды бумаги по плотности. Также качество бумаги нужно учитывать при использовании определенных чернил, заправленных в картридж.

Одноразовые бумажные носовые платки более практичны, чем их тканевые собратья. Рулонная туалетная бумага выпускается уже не первый век. А в Америке известен случай, когда вместо рулона выпускались томики дешевой поэзии из мягкой бумаги для гигиенических целей. Некоторых это приводило в недоумение, но производитель изначально задумал совместить эти два процесса.

Бумага картон гофрированного типа изготавливается из относительно дешевого сырья - соломы. Прочность достигается за счет сложенного гармошкой слоя, расположенного между двумя листами картона. Таким образом, давление, оказываемое весом предметов, рассредоточивается за счет упругого слоя, устойчивого к деформациям. Но такой картон имеет видимые включения волокон, из-за пористой текстуры коробки из него деформируются под воздействием воды, хотя во всех остальных случаях они очень удобны для транспортировки.

Для упаковки пищевой продукции используется технология "Тетра Пак". Внутренний слой пакета, контактирующий с влажной средой, покрыт тонким слоем пищевой фольги. А внешний является ярким картоном с глянцевой поверхностью, на который нанесены название, состав и прочее.

Перспективы

Бумажные носители информации отживают свой век. Несмотря на то что чтение все еще очень популярно, бумажные книги, журналы и газеты покупаются все реже. Происходит их постепенное вытеснение электронными аналогами.

Показания измерительных приборов все чаще хранятся в электронной форме. Да и документы проще создавать в цифровом виде, а затем подтверждать их подлинность с помощью сертификатов.

А вот применение бумаги в качестве упаковочного материала постоянно растет: коробки, различные упаковки, оберточная бумага....

Во всех отраслях, где использование материального носителя будет дешевле, бумага найдет свое место. Также не стоит забывать о ее применении в художественной сфере. Несмотря на очевидное преимущество компьютерной графики, картины, украшающие интерьер, в большинстве случаев все же пишутся на бумаге или холсте.

И хотя бумага уходит из некоторых сфер жизни, она все еще остается весьма востребованной в других.

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.

Ответ на вопрос о том, как делают бумагу сегодня, лежит в плоскости технологий. Но стоит заглянуть в историю. Прототип материала - древнеегипетский папирус - растение, из которого делали писчий материал. Размоченную сердцевину соединяли, накладывая слои перпендикулярно друг другу. После выдерживания под прессом листы высушивали на солнце, разрезали и полировали. Готовые гибкие свитки были прочными - некоторые из них сохранились до XXI века.

Изготовление бумаги из привычных нам материалов поставили на поток в Китае. Со II века н. э. технология обработки луба тутовых деревьев постепенно начала распространяться по миру. Сначала она перешла из Китая на арабский Восток, а затем - в Европу.

Первые мануфактуры по производству бумаги появились в Европе в XIII веке. С XVII века изготовлением бумажных материалов занялись российские промышленники.

Некоторые листы пергамента хорошо сохранились

Виды бумаги

Чтобы понять, как изготавливают бумагу, надо сначала определить ее вид, ведь состав сырья может быть разным.

Различают такие разновидности материала:

1. Офсетная. Широко используется в типографском деле - для печати книг и массовой полиграфической продукции. Бумага устойчива к сырости, что важно, так как при офсетной печати используют увлажнители.
2. Упаковочная. Прочная, невосприимчивая к влаге. К цвету и гладкости не предъявляют повышенные требования.
3. Газетная. Применяется для печати на высокоскоростном оборудовании. Ее особенность - повышенная впитываемость красок.
4. Мелованная . Отличия от других видов - белизна, гладкость. Из нее печатают качественные иллюстрированные издания.
5. Целлюлозная. Состоит из чистой целлюлозы плюс 1-3 % добавок. Используется для печати банкнот и ценных бумаг.

Дизайнерская бумага для упаковки подарков

Из чего делают бумагу?

Сырьем служат растительные вещества с длинными волокнами. Смешиваясь с водой, они образуют податливый, однородный полуфабрикат. Его делают из:

• дерева - масса называется целлюлозной;
• однолетних растений: из конопляной или рисовой массы изготавливают материал повышенной белизны, из соломы и тростника - прочную и плотную;
• вторичного сырья - макулатуры, тряпок;
• сырья для производства бумаги специального назначения - шерстяных, асбестовых и прочих волокон.

Основной материал в бумажной промышленности - древесина. На комбинаты поставляют стволы целиком. Там с них снимают кору, разрезают. Далее сырье измельчают в муку - до волокон-фибрилл.

В таком виде древесина поступает на измельчение в муку

Для производства бумаги используют:

• сосну, кедр - мягкие породы пригодны для изготовления упаковочных материалов;
• клен, дуб - основа из твердых пород гладкая, но менее прочная;
• канадскую ель - из нее делают прочный, но эластичный материал;
• каштан, березу и так далее.

Смешивая дубовое и сосновое сырье, получают книжную бумагу. Она прочная, эластичная.Для улучшения качества продукции древесный материал сортируют, фильтруют, обрабатывают химическими составами.

Производственные этапы

Технология состоит из таких этапов:

• обработка массы - размол, окрашивание, смешивание растительных и химических составляющих;
• разбавление массы водой, очищение, прессовка и сушка;
• каландирование;
• резка, сортировка и упаковка.

Процесс изготовления бумаги начинается с размалывания сырья в непрерывно действующих аппаратах. На фабриках используют роллы, мельницы конического и дискового типов, рафинеры.

Полученную муку очищают, добавляют связующее вещество и наполнитель:

• парафиновые эмульсии;
• глинозем, каолин;
• мочевино-, меламино-формальдегидную смолу;
• канифольные и животные клеи;
• тальк, крахмал и пр.

Жидкий состав выливают на плоскую сетку бумагоделательной машины. После уплотнения и формовки цельное полотно покрывают клеевыми пигментами (так производят мелованную бумагу) или другими составами.

Следующий этап - просушка при повышенной температуре с помощью шлифовочных цилиндров. Волокна застывают, образуя бумажное полотно. После обезвоживания оно попадает в каландры. Это массивные цилиндры, объединенные по 5-8 штук. Проходя между ними, бумага становится гладкой, выравнивается, уплотняется.

Так происходит сушка бумаги

Готовая лента наматывается на накат - вращающийся цилиндр с прижимным валиком. Он собирает полотно в рулон. Технология производства бумаги также предполагает постобработку - глянцевание, окрашивание, резку.

По тому же принципу производят картон - материал плотностью от 250 г/м². Из него изготавливают обложки книг, папки, упаковку и другую подобную продукцию.

Упаковка и резка

Способ резки рулонов бумаги отличается в зависимости от планов на ее использование. Рулоны разрезают в бобинорезке, затем сматывают в несколько рулонов меньшего объема и диаметра. Потом разделяют на готовые листы для печатного цеха - например, лазером (края аккуратны, на них нет нагара).

Готовые рулоны бумаги

Последний этап изготовления бумаги - упаковка. Ее самые распространенные виды:

• фасовка в пачки из 250-1 000 листов, обернутые крафт-бумагой или другим плотным и водостойким материалом;
• паллетирование - перенос листов на плоские прямоугольные подставки с выемками для захвата и крепления;
• смешанный способ - сначала листы собирают в пачки, а затем помещают на паллеты;
• упаковка «калачами» (свертками до 10-15 кг) - подходит для технической, упаковочной бумаги увеличенного формата (может переносится вручную, без пандусов и спецтехники).

Критерии качества бумаги

1. Прочность - сопротивляемость разрыву и сжатию при высокоскоростной печати должна быть высокой.
2. Плотность - для глубокой печати используют тонкие листы, для упаковки - толстые (диапазон - от 60 до 300 г/м²);
3. Гладкость - чем она выше, тем лучше воспроизводятся детали изображения, плотнее контакт листов с формами для печати;
4. Белизна - показатель попадает в диапазон 60-98 %;
5. Непрозрачность - чем меньше просвечивается лист, тем меньшей будет степень проявления изображения с обратной стороны (для обычной офисной бумаги - от 89 %);
6. Пористость - на пористом материале лучше фиксируется краска, но отпечатки теряют насыщенность.
7. Сопротивляемость истиранию - если она мала, вязкие печатные краски «выщиплют» волокна с листов, и это загрязняет детали печатного оборудования.
8. Впитываемость - чем она выше, тем быстрее краски закрепятся на поверхности листа.
9. Наличие проклейки - с ней верхний слой будет прочным, устойчивым к воздействию влаги, клея.

Смотрите интересный репортаж из завода по производству бумаги:

Итоги

• Первые писчие материалы из растительного сырья появились в Древнем Египте и Китае.
• Сегодня бумагу разных видов производят из древесины, однолетних растений, вторичного сырья.
• В бумажной промышленности используют целлюлозу из хвойных пород, дуба, березы, каштана.
• Технология производства бумаги предполагает размол, подготовку массы, прессование, сушку, каландирование, намотку в рулоны. Постпроизводственные этапы - резка и упаковка.
• Качество материала определяется его плотностью, непрозрачностью, гладкостью и другими параметрами.