Что нужно для производства бумаги

Как делают бумагу: история, технология изготовления, характеристики • ВсеЗнаешь.ру

Вы когда-нибудь задавались вопросом…

• Из чего делают бумагу?
• Как делают бумагу из дерева?

Задолго до появления Всемирной паутины практически вся письменная информация распространялась в печатном виде. Идея получения информации с раскрашенных листов бумаги начинает казаться немного старомодной, но это не значит, что мы собираемся перестать использовать бумагу в ближайшее время.

Люди предсказывали появление «безбумажного общества» на протяжении десятилетий, и оно все еще кажется не близко; во всяком случае, мы используем больше бумаги, чем когда-либо прежде, и не только для печати.

Огромное количество бумаги и картона по-прежнему используется для упаковки продуктов, в полотенцах и подгузниках, а также в широком ассортименте строительных материалов.

Вероятно, не будет преувеличением сказать, что бумага —  самый любимый материал в мире.

ВсеЗнаешь.ру предлагает внимательнее посмотреть, что это такое и как это сделано!

Бумага представляет собой тонкий материал, получаемый путем прессования влажных волокон целлюлозной массы, полученных из дерева, ветоши или травы, и сушки их в гибкие листы.

Этапы создания бумаги в древнем Китае

3000 г. до н.э.: Древние египтяне начинают писать на папирусе, сделанном из тростника, растущего на берегах реки Нил. Это первая легкая портативная поверхность для письма.

105 г. н. э.: Китаец Цай Лунь — изобрел бумагу из хлопка для императора Китая. Технология производства бумаги постепенно распространяется по всей Азии.

1100-е годы: Мавры внедряют технологию изготовления бумаги в Северной Африке и Испании, откуда она переходит в остальную часть Европы. Их бумага сделана из конопли и льна.

1450-е годы: Иоганн Генсфляйш цур Ладен цум Гутенберг (Иоганн Гутенберг) — изобретает способ книгопечатания подвижными литерами и печатает около 180 экземпляров своей знаменитой Библии Гутенберга. Это изобретение значительно увеличивает спрос на бумагу.

1799 год: Первую бумагоделательную машину (БДМ) непрерывного действия изобрёл француз Луи-Николя Робер (1761—1828).

1809 год: Англичанин Джон Дикинсон (1782–1869) изобрел и запатентовал альтернативное устройство для изготовления бумаги, называемое цилиндровым устройством.

[ВЫБРАН ДЛЯ ВАС]  Как измеряли температуру тела до изобретения термометра?

1840 год: В Германии разработан метод получения механической или химико-механической древесной массы, применяемой в качестве исходного материала для изготовления бумаги или картона, и может быть использован в целлюлозно-бумажной промышленности.

1883год: Немецкий изобретатель Карл Ф. Даль разрабатывает химический метод изготовления прочной бумажной массы, называемый крафт-процесс («прочность»). Он представляет собой способ превращения древесины в древесную массу, которая состоит из почти чистых целлюлозных волокон, основного компонента бумаги.

1890 год: Американская компания Scott Paper Company из Филадельфии, Пенсильвания, производит первый бумажный рулон туалетной бумаги; в 1907 году компания разработала бумажные салфетки для улучшения общественной гигиены. В 1931 году Scott Paper производит первые бумажные полотенца ScottTowels и продает их в продуктовых магазинах.

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. Например, хлопковые волокна часто используются для изготовления бумаги, на которой печатают деньги.

Из чего делают бумагу?

Большая часть бумажной массы изготавливается из деревьев (в основном быстрорастущих вечнозеленых хвойных деревьев), хотя она также может быть изготовлена ​​из бамбука, хлопка, конопли, джута и широкого спектра других растительных материалов.

• Гладкая бумага, используемая для журналов или упаковки, часто содержит такой материал, как фарфоровая глина, поэтому она печатается с более ярким глянцевым покрытием.
• 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 изготовления бумаги

Этапы изготовления бумаги

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.

Древесная масса

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;

1. 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.

Сеточная часть БДМ

2. Прессовая часть

В процессе прессования полотно проходит между несколькими парами прессов-валов, уплотняясь и отдавая большую часть влаги.

[ВЫБРАН ДЛЯ ВАС]  Как добывают мрамор мечты Микеланджело

3. Сушильная часть

В ней бумага-основа высушивается нагретыми паром цилиндрами. Но даже после этого в полотне остается до 8% влаги.

4. 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.

Рулон готовой продукции

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.

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

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.

Как делают бумагу?

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

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.

Производство бумаги

Современные предприятия по производству бумаги используют технологии, которые совершенствовались на протяжении нескольких столетий. Впервые этот волокнистый материал на основе целлюлозы был изготовлен в Китае около двух тысячелетий назад. Тогда бумага не отличалась высокой прочностью, быстро размягчалась в воде, была темной и грубой.

Со временем бумажная промышленность стремительно развивалась, и сегодня она предлагает несколько сотен видов и сортов бумаги и картона — от дешевой типографской до уникальной дизайнерской бумаги разной плотности, цвета и фактуры. В этом обзоре мы подробно расскажем о видах бумаги, технологиях и оборудовании для ее производства, критериях качества, способах утилизации и переработки. Итак, обо всем по порядку.

Компоненты для изготовления бумаги

Как уже было отмечено выше, основными компонентами для изготовления бумаги является древесная целлюлоза, вода и химические реагенты. Волокна целлюлозы получают из методом измельчения из древесины сосны, ели, березы, тополя и других пород. Реже (для изготовления особых сортов бумаги) используется целлюлоза из хлопка.

Для изготовления газетной бумаги, упаковочного картона, втулок, шпуль, кассет для яиц и прочей низкосортной продукции используют макулатуру. В результате переработки из вторсырья выделяют волокна целлюлозы, которые подвергают очистке от примесей и отбеливанию.

В качестве наполнителей и связующих элементов производители используют химические составы. Так, для улучшения влагостойкости и снижения расхода краски в волокнистую массу добавляют проклеивающие вещества — чаще это сульфат алюминия или канифоль. Эти компоненты достаточно вредные, поэтому современные комбинаты отказываются от их использования в пользу нейтральных наполнителей.

Для повышения гладкости и плотности в бумажное сырье добавляют каолин — это нейтральное с химической точки зрения вещество, поэтому его использование считается безопасным. Для этих же целей используют и карбонат кальция (мел), но он применяется только в паре с синтетическими склевающими веществами.

Для придания бумаге цвета и белизны используют красящие составы органического и неорганического происхождения.

Чтобы снизить прозрачность, в бумажную массу добавляют двуокись титана — этот безвредный оксид имеет белый цвет и также используется в качестве красящего пигмента. Присутствие в составе бумаги диоксида титана повышает стойкость к воздействию ультрафиолетовых лучей, бумага не желтеет и длительное время сохраняет прочность.

Технология производства

Производством бумаги занимаются целлюлозно-бумажные комбинаты. Сам процесс изготовления представляет собой несколько последовательных этапов, рассмотрим по порядку, как производят бумагу:

1. Подготовка бумажной массы. На этом этапе древесину избавляют от коры, измельчают до древесных волокон, которые подвергают отбеливанию и очистке от смолы. Далее составляют композицию бумаги, улучшая характеристики массы при помощи различных наполнителей и красящих веществ.

2. Варка. На втором этапе происходит обработка целлюлозной массы кислотами под высокой температурой. Сырье варится в котлах до получения жидкой однородной смеси целлюлозных волокон. В ходе данного процесса в состав вводятся различные отбеливатели и другие наполнители.

3. Формирование бумаги на бумагоделательной машине. Из готового сырья вырабатывается готовая продукция. Масса разбавляется водой и при помощи насосов подается на движущуюся сетку огромного станка, где формируется полотно. Затем бумага просушивается и прессуется, проходя через металлические валы бумагоделательной машины.

4. Накатка. Готовая бумага наматывается на шпулю и в виде рулонов поступает на дальнейшее производство.

Интересный факт: Для каждого этапа производства новой бумаги требуется огромное количество чистой воды. По оценкам экологов, на производство одного листа формата А4 уходит порядка 7 литров жидкости. Использованная вода возвращается в реки и озера, а вместе с ней и токсичные компоненты, которые даже в самой малой концентрации представляют угрозу для всех живых организмов.

Оборудование

Для производства бумаги на современных комбинатах используются бумагоделательные машины четвертого поколения. Это оборудование с полностью автоматизированным управлением, выполняющее полный цикл операций. В ходе непрерывной работы этих функциональных линий из волокнистой суспензии получается высококачественный картон или бумага с заданными характеристиками.

Различают два вида бумагоделательных линий:

• столового типа с плоской сеткой;
• цилиндровые с круглой сеткой

Наибольшее распространение получили машины второго типа, поскольку они более универсальны и подходят для изготовления бумаги всех популярных видов.

Сама линия состоит из четырех секций, каждая из которых отвечает за свой этап технологического процесса:

1. Сеточная часть, куда изначально подается суспензия и где формируется бумажное полотно;

2. Прессовая секция для удаления излишней влаги и повышения плотности бумаги;

3. Сушильный блок из нескольких обогреваемых паром цилиндров;

4. Отделочная секция, где бумага приобретает необходимую гладкость и сматывается в рулоны

Критерии качества

Плотность. Одна из ключевых характеристик бумаги, которая выражается в виде массы одного квадратного метра полотна. Плотность мелованной бумаги обычно находится в диапазоне от 70 до 300 граммов на квадратный метр. Для оргтехники оптимальным вариантом является бумага плотностью 80 г/м2.

Белизна. Этот качественный (визуальный) показатель указывает на приближенность цвета листа к эталонному белому цвету. Особенно важна эта характеристика для типографской бумаги, ведь чем ближе образец к эталону, тем точнее цветопередача при печати продукции.

Толщина. Этот параметр измеряется в микронах или десятых (сотых) долях миллиметров. Чем толще лист, тем он менее прозрачен. Для офисной бумаг среднего качества оптимальной толщиной считается 104-106 мкм.

Жесткость — ключевой показатель сопротивления бумаги деформации при прохождении через копировальный аппарат. Чем жестче лист, тем лучше он проходит через валики и ниже вероятность его застревания.

Гладкость / Шероховатость. Так называемая геометрия поверхности бумажного листа определяется по присутствующим на нем макро- и микронеровностям. Они отвечают не только за шероховатость и гладкость поверхности, но и за равномерность распределения массы по площади.

Непрозрачность — это показатель того, как бумага препятствует просвечиванию напечатанного изображения на оборотную сторону листа. Этот параметр  особенно важен при двусторонней печати.

Прочность на разрыв и излом — наиболее важные прочностные характеристики бумаги. 

Переработка и утилизация

Макулатура является ценным вторсырьем, поскольку состоит из бумажного волокна. В ходе многоступенчатой переработки волокно отделяется от примесей и проходит глубокую очистку. После этого целлюлоза снова может быть использована в качестве сырья для производства новой бумаги и бумажных изделий.

Такая переработка может проводиться несколько раз — до тех пор, пока волокно не станет таким мелким, что перестанет представлять какую-то ценность. В этом случае бумажные отходы направляются на конечную утилизацию.

Интересный факт: Вы когда-нибудь задумывались, сколько бумаги ежегодно расходует средний менеджер, бухгалтер или юрист. По оценкам экологов каждый офисный работник за год расходует такое количество бумаги, на производство которого требуется порядка 17 взрослых деревьев!

Теперь, когда вы знаете о производстве бумаги больше, наверняка захотите сдать имеющиеся у вас бумажные отходы на вторичную переработку, а компания “Корона”, в свою очередь, позаботится, чтобы вторсырье было использовано максимально эффективно.

Изготовление бумаги своими руками

Изоб­ре­те­ние бума­ги и мно­го­чис­лен­ные спо­со­бы её исполь­зо­ва­ния опре­де­ли­ли пути раз­ви­тия циви­ли­за­ции [Из кни­ги Иэн Сэк­с­ом “Бума­га”]

Мы дав­но хоте­ли напи­сать о том, как сво­и­ми рука­ми, дома, сде­лать лист бума­ги для пись­ма, рисо­ва­ния или для поде­лок. В этом году внуч­ки пода­ри­ли мне на день рож­де­нья заме­ча­тель­ные подел­ки из бума­ги, кото­рую они изго­то­ви­ли дома. А до это­го они зна­ко­ми­лись с про­из­вод­ством бума­ги в музее.

Так что речь пой­дёт об изго­тов­ле­нии бума­ги сво­и­ми рука­ми в домаш­них усло­ви­ях. Эту бума­гу назы­ва­ют ещё “бума­гой руч­но­го черпания”.

Бума­га толь­ко в девят­на­дца­том веке ста­ла про­из­во­дить­ся с помо­щью машин в виде длин­но­го полот­на, нама­ты­ва­е­мо­го в рулон. А до изоб­ре­те­ния бума­го­де­ла­тель­ной маши­ны бума­гу дела­ли вруч­ную, каж­дый лист по отдель­но­сти. Руч­ной отлив до сих пор рас­про­стра­нён в ряде ази­ат­ских и лати­но­аме­ри­кан­ских стран.

При мно­гих совре­мен­ных про­мыш­лен­ных пред­при­я­ти­ях, напри­мер, на бумаж­ной фаб­ри­ке в ита­льян­ском Фаб­ри­а­но , сохра­ни­лись участ­ки руч­но­го отли­ва бума­ги.

 Руч­ной отлив демон­стри­ру­ет­ся в ряде музеев бумаж­но­го про­из­вод­ства, а в неко­то­рых из них, посе­ти­те­лям предо­став­ля­ют воз­мож­ность самим сде­лать бума­гу, а ино­гда и сде­лать из неё блок­но­тик или что-то напе­ча­тать на ней.

Хоро­шее осна­ще­ние име­ют участки/лаборатории по изго­тов­ле­нию отли­вок в уни­вер­си­те­тах, инсти­ту­тах лесо­тех­ни­че­ско­го про­фи­ля, гото­вя­щих спе­ци­а­ли­стов — бумаж­ни­ков, иссле­до­ва­тель­ские лабо­ра­то­рии и лабо­ра­то­рии отде­лов тех­ни­че­ско­го кон­тро­ля на цел­лю­лоз­но-бумаж­ных предприятиях. 

Совре­мен­ная мастер­ская руч­но­го отли­ва — про­из­вод­ства бума­ги руч­ным черпанием

Изго­тов­ле­ние бума­ги сво­и­ми рука­ми может быть инте­рес­ным заня­ти­ем как для взрос­лых так и для детей. Это может быть инте­рес­но и позна­ва­тель­но в каче­стве заня­тия в дет­ском саду или в шко­ле.

Изго­тов­ле­ние бума­ги помо­жет при­от­крыть загад­ку полу­че­ния это­го, встре­ча­ю­ще­го­ся в нашей жиз­ни на каж­дом шагу мате­ри­а­ла.

Будет спо­соб­ство­вать пони­ма­нию детьми и тех­но­ло­ги­че­ских основ изго­тов­ле­ния бума­ги и важ­но­сти орга­ни­за­ции реге­не­ра­ции бума­ги после её использования.

Из бума­ги, изго­тов­лен­ной сво­и­ми рука­ми мож­но сде­лать ори­ги­наль­ную, ими­д­же­вую бума­гу для поздрав­ле­ний, визи­ток, кон­вер­тов, писем и т.д.

Что требуется для изготовления бумаги ручного черпания?

Пока­за­ны эта­пы “мок­рой” ста­дии изго­тов­ле­ния бума­ги: отлив бумаж­ной мас­сы на сет­ке; пере­нос с сет­ки на тка­не­вую несу­щую поверх­ность; и влаж­ный лист на тка­не­вой поверхности

Из чего делать бумагу?

Основное сырьё

• Для изго­тов­ле­ния чистой, лег­ко окра­ши­ва­е­мой бума­ги хоро­шо под­хо­дят обыч­ные быто­вые бумаж­ные сал­фет­ки. Такую бума­гу мож­но отне­сти к чисто­цел­лю­лоз­ной по композиции.
• Вполне под­хо­дят ста­рые газе­ты, реклам­ные листов­ки или любая печат­ная про­дук­ция на газет­ной бума­ге. Эта бума­га – иллю­стра­ция пере­ра­бот­ки макулатуры. 
• Не при­год­на для изго­тов­ле­ния: мело­ван­ная бума­га, на такой бума­ге выпус­ка­ют­ся жур­на­лы мод, реклам­ные жур­на­лы, обёр­точ­ная бума­га, бума­га с покры­ти­я­ми, напри­мер, фото­бу­ма­га. Такая бума­га пло­хо сма­чи­ва­ет­ся водой и труд­но рас­па­да­ет­ся на состав­ля­ю­щие её волокна.
• Из бума­ги пред­ва­ри­тель­но надо уда­лить скреп­ки, пласт­мас­со­вые вклю­че­ния, эти­кет­ки, кус­ки клея.

Добавки в композицию

• Белый вин­ный уксус для обес­цве­чи­ва­ния неко­то­рых вклю­че­ний, содер­жа­щих­ся в бума­ге (это не обязательно).
• Кра­си­те­ли. Может быть исполь­зо­ван пище­вой кра­си­тель или пиг­мен­ты, в том чис­ле в виде водо­рас­тво­ри­мых гуа­ше­вых кра­сок. Сме­ши­вать цве­та сле­ду­ет осто­рож­но. Мож­но лег­ко полу­чить некра­си­вый гряз­но-корич­не­вый цвет. При исполь­зо­ва­нии цвет­ных сал­фе­ток мож­но обой­тись без добав­ле­ния кра­си­те­лей. Цвет бума­ги будет зави­сеть цве­та исход­ных сал­фе­ток и соот­но­ше­ния цвет­ных состав­ля­ю­щих композиции.

• В про­дол­же­нии при­да­ния бума­ге деко­ра­тив­но­сти мож­но попро­бо­вать исполь­зо­ва­ние мел­ких кусоч­ков цвет­ной бума­ги, отрез­ков нитей или окра­шен­ных воло­кон, блё­сток, мине­раль­ных пигментов.
• Мно­гие вклю­че­ния луч­ше вво­дить в уже при­го­тов­лен­ную волок­ни­стую мас­су, кото­рая не будет под­вер­гать­ся интен­сив­но­му меха­ни­че­ско­му воздействию. 

• Рас­ти­тель­ные добав­ки: семене, лепест­ки цве­тов, тра­вин­ки, опил­ки. Такие добав­ки поз­во­ля­ют полу­чить инте­рес­ные эффек­ты для деко­ра­тив­ной бума­ги, пред­на­зна­чен­ной для празд­нич­ной упа­ков­ки, поздрав­ле­ний и т. д.

Процесс изготовления

После­до­ва­тель­ность операций:

1.Измель­че­ние бумаж­но­го сырья. Запе­ча­тан­ную бума­гу (маку­ла­ту­ру) или сал­фет­ки нуж­но разо­рвать на кусоч­ки вели­чи­ной 3–5 см.

Мож­но вос­поль­зо­вать­ся и шре­де­ром, но шири­на поло­сок жела­тель­на более 5 мм.

Это свя­за­но с тем, что под­го­тов­ку воло­кон к изго­тов­ле­нию бума­ги нуж­но про­ве­сти в усло­ви­ях мак­си­маль­но­го сохра­не­ния их дли­ны для сохра­не­ния меха­ни­че­ской проч­но­сти бумаги. 

2. Зама­чи­ва­ние . Сухие кусоч­ки бума­ги зали­ва­ют тёп­лой водой и выдер­жи­ва­ют 1–4 часа для намо­ка­ния и набу­ха­ния воло­кон. Если волок­на набух­нут не доста­точ­но, то при после­ду­ю­щем меха­ни­че­ском измель­че­нии могут воз­ник­нуть труд­но­сти с даль­ней­шим измель­че­ни­ем кусоч­ков бумаги.

3.Роспуск замо­чен­но­го сырья (бумаж­ни­ки гово­рят, рас­пу­стить) на доста­точ­но мел­кие эле­мен­ты. С этой зада­чей хоро­шо справ­ля­ет­ся быто­вой блен­дер.

Полу­чен­ная мас­са может быть исполь­зо­ва­на для изго­тов­ле­ния (отли­ва) листов бума­ги или для вве­де­ния доба­вок (смот­ри­те раз­дел “добав­ки в ком­по­зи­цию”).

Часть вклю­че­ний, кото­рые не обла­да­ют устой­чи­во­стью к меха­ни­че­ским воз­дей­стви­ям, сле­ду­ет вво­дить в бума­гу позд­нее, после того, как лист будет сфор­ми­ро­ван (отлит), перед сушкой.

4. Отлив листов. Отли­ва­е­мые вруч­ную листы бумаж­ни­ки назы­ва­ют отлив­ка­ми. Для отли­ва бумаж­ная мас­са долж­на быть доста­точ­но раз­бав­ле­на и хоро­шо пере­ме­ша­на до полу­че­ния одно­род­ной сус­пен­зии.

Мень­шая кон­цен­тра­ция (1–2% сухо­го) спо­соб­ству­ет полу­че­нию более рав­но­мер­но­го листа. Перед отли­вом для уве­ли­че­ния проч­но­сти и повы­ше­ния жёст­ко­сти листа в мас­су мож­но доба­вить при пере­ме­ши­ва­нии 2–3% сва­рен­но­го крах­маль­но­го клей­сте­ра.

Для тони­ро­ва­ния или окра­ши­ва­ния доба­вить кра­си­те­ли. Для полу­че­ния деко­ра­тив­ных эффек­тов вве­сти дру­гие добавки.

Для отли­ва необ­хо­ди­ма сетка. 

Воз­мож­но два исто­ри­че­ски сло­жив­ше­го­ся спо­со­ба отли­ва листов бума­ги на сет­ке: с помо­щью “пла­ва­ю­ще­го сита” и “чер­па­ю­ще­го сита”.

В пер­вом слу­чае в раз­ве­дён­ную одно­род­ную бумаж­ную мас­су сет­ка вво­дит­ся сбо­ку зачер­пы­ва­ю­щим дви­же­ни­ем и под­ни­ма­ет­ся с мас­сой для сте­ка­ния воды.

Во вто­ром, рас­чёт­ное коли­че­ство одно­род­ной мас­сы (в зави­си­мо­сти от полу­че­ния жела­е­мой тол­щи­ны бума­ги) вли­ва­ет­ся пря­мо на сет­ку и рас­пре­де­ля­ет­ся по её площади. 

Мож­но поль­зо­вать­ся одной сет­кой, натя­ну­той на рам­ку, но удоб­нее рабо­тать с дву­мя рам­ка­ми, одной рам­кой с сет­кой и вто­рой без сет­ки, кото­рая назы­ва­ет­ся деке­лем. Декель (рам­ка без сет­ки мень­ше­го раз­ме­ра) слу­жит для фор­ми­ро­ва­ния кром­ки листов.

Он накла­ды­ва­ет­ся свер­ху на рам­ку с сет­кой со сто­ро­ны сет­ки, после выли­ва­ния на сет­ку мас­сы или после зачер­пы­ва­ния мас­сы, сни­ма­ет­ся после того как основ­ная вода сте­чёт и влаж­ная отлив­ка оста­нет­ся на сет­ке. В этом слу­чае отлив­ку лег­че укры­вать съём­ной тка­нью или укла­ды­вать отлив­ку с сет­кой на ткань.

На рисун­ке свер­ху стрел­кой пока­за­на рам­ка на поверх­но­сти кото­рой натя­ну­та сетка. 

Мож­но исполь­зо­вать сита, кото­рые най­дут­ся на кухне. Тут важ­но, если хотим полу­чить листы, а не объ­ём­ную мас­су для поде­лок, что­бы сито силь­но не про­ги­ба­лось, выдер­жи­ва­ло плос­кост­ное состояние. 

5. Отжим отлив­ки на сет­ке и съём влаж­но­го листа с сет­ки. Влаж­ная отлив­ка тре­бу­ет осто­рож­но­го обра­ще­ния. Сни­ма­ет­ся она с помо­щью хоро­шо впи­ты­ва­ю­щей тка­ни.

Чем более влаж­ная отлив­ка на сет­ке, тем боль­ше воды долж­на впи­тать съём­ная ткань. Для уда­ле­ния воды полез­на и плот­ная плос­кая губ­ка, кото­рой мож­но осто­рож­но надав­ли­вая на сет­ку, облег­чить уда­ле­ние воды из отлив­ки.

Впи­ты­вая воду, ткань сила­ми поверх­ност­но­го натя­же­ния воды удер­жи­ва­ет отлив­ку, пере­тя­ги­вая её с сетки. 

На рисун­ке сня­тая с сет­ки отлив­ка. Для того, что­бы отде­лить отлив­ку от сет­ки воз­мож­но, нуж­но будет пере­вер­нуть сет­ку при­ём­ной тка­нью наверх и, сни­мая ткань вме­сте с бума­гой, как бы нама­ты­вать её на при­го­тов­лен­ную цилин­дри­че­скую скалку.

Воз­мо­жен вари­ант суш­ки влаж­ной отлив­ки вме­сте с сет­кой без съё­ма с сет­ки. В этом слу­чае на бума­ге хоро­шо вос­про­из­ве­дёт­ся струк­ту­ра сет­ки.

Но бума­га при этом полу­ча­ет­ся менее плот­ной, что, впро­чем не все­гда явля­ет­ся недо­стат­ком.

Кро­ме того, если сушить отлив­ку на сет­ке не до конеч­ной влаж­но­сти, а снять с сет­ки влаж­ной и досу­шить под дав­ле­ни­ем, зажи­мая её меж­ду дву­мя ров­ны­ми поверх­но­стя­ми, то плот­ность её уве­ли­чит­ся и глад­кость тоже.

6. Прес­со­ва­ние. После съё­ма с сет­ки, отлив­ку для при­да­ния её фор­ме боль­шей устой­чи­во­сти, нуж­но под­верг­нуть прес­со­ва­нию.

Для это­го её свер­ху и сни­зу про­кла­ды­ва­ют листа­ми рисо­валь­ной или чер­тёж­ной бума­ги (исполь­зу­ют­ся мно­го­крат­но после суш­ки) и надав­ли­ва­ют, при отсут­ствии прес­са, дере­вян­ным брус­ком.

Прес­со­ва­ние про­дол­жа­ет уда­ле­ние вла­ги из отливки.

7. Суш­ка. Суш­ку, как отме­ча­лось, мож­но начать не сни­мая отлив­ку с сет­ки. Мож­но сушить отлив­ки на воз­ду­хе. В этом слу­чае слож­нее сохра­нить их плос­кост­ност­ное состо­я­ние. Луч­ше сушить после прессования.

Мож­но сушить на горя­чей поверх­но­сти (или горя­чей поверх­но­стью) вме­сте с тка­нью или без неё. В домаш­них усло­ви­ях про­ще все­го вос­поль­зо­вать­ся утю­гом. Отлив­ку луч­ше сушить через ткань или бумагу. 

После суш­ки отлив­ки жела­тель­но откон­ди­ци­о­ни­ро­вать — при­ве­сти их влаж­ность в рав­но­ве­сие с влаж­но­стью окру­жа­ю­щей среды.

8. Обра­бот­ка. После суш­ки бума­га может ещё обра­ба­ты­вать­ся раз­лич­ным обра­зом (эта ста­дия совсем не обязательна). 

• Поверх­ност­ная обра­бот­ка для сни­же­ния впи­ты­ва­ния, уве­ли­че­ния проч­но­сти поверх­но­сти, в целом повы­ше­ния проч­но­сти бума­ги. Обра­бот­ка про­из­во­дит­ся крах­маль­ны­ми, поли­ви­нил­спир­то­вы­ми, жела­ти­но­вы­ми и дру­ги­ми сус­пен­зи­я­ми. В домаш­них усло­ви­ях поверх­ност­ную обра­бот­ку про­во­дить не про­сто. Про­ще упроч­ня­ю­щие добав­ки вво­дить в бумаж­ную мас­су до полу­че­ния отливок.
• Меха­ни­че­ская обра­бот­ка. Воз­мож­но повы­ше­ние глад­ко­сти бума­ги поме­ще­ни­ем листов бума­ги с влаж­но­стью 5–7% в глян­це­ва­тель или выгла­жи­ва­ние утюгом. 

Инте­рес­ные резуль­та­ты даёт тис­не­ние дере­вян­ны­ми или метал­ли­че­ски­ми штам­па­ми с полу­че­ни­ем рельеф­но­го тис­не­ния или полу­че­ни­ем ими­та­ции водя­ных зна­ков при рас­смат­ри­ва­нии бума­ги на просвет.

• Отме­тим воз­мож­ность изго­тов­ле­ния двух­слой­ной бума­ги. Отли­вая после­до­ва­тель­но два слоя раз­но­го цве­та и накла­ды­вая их один на дру­гой. Слои сов­ме­щать луч­ше не до кон­ца высу­шин­ны­ми и высу­ши­вать окон­ча­тель­но после совмещения. 
• Инте­рес­ные деко­ра­тив­ные воз­мож­но­сти даёт изго­тов­ле­ние бума­ги с водя­ным зна­ком, види­мым на про­свет, или в отра­жён­ном све­те. Для полу­че­ния водя­но­го зна­ка на сет­ку для отли­ва бума­ги (на эта­пе 4) нуж­но поме­стить (по воз­мож­но­сти при­кре­пив к сет­ке) эле­мен­ты или водо­не­про­ни­ца­е­мые (напри­мер из мед­ной или сталь­ной про­во­ло­ки), или менее про­ни­ца­е­мые, чем сет­ка (из более плот­ных сеток, например).

Вид на про­свет свет­ло­го, фили­гран­но­го водя­но­го зна­ка, полу­чен­но­го закреп­ле­ни­ем на сет­ке для отли­ва про­во­лоч­но­го изображения

В наших постах мы писа­ли об исто­рии бумаж­но­го про­из­вод­ства и его пер­спек­ти­вах.

В интер­не­те не мало инфор­ма­ции о том, как сде­лать бума­гу само­му. Есть ряд под­хо­дя­щих сайтов:

Секреты производства: как делают бумагу сегодня

Назад к новостям

Наверняка каждый знает, что впервые бумага появилась в Китае – ее «пробную версию» делали из бамбука, пеньки и даже шелка, который считался баснословно дорогим и был доступен далеко не каждому.

Первооткрывателем настоящей бумаги, которой мы пользуемся и сегодня, был Цай Лунь – он заметил, что бамбуковая бумага получается очень тяжелой, а шелковую просто невыгодно производить, да и промокает она быстро. Именно тогда Цай Лунь был назначен советником и ему поручили придумать более дешевый и доступный метод производства.

Удивительно, но на правильную идею будущего изобретателя натолкнули … осы! Он присмотрелся к их гнездам, которые они строили из омертвелой древесины, растительных волокон, собранных в округе, и их собственной слюны, которая не только делала материал прочным, но и защищала его от влаги.

Тогда советник решил использовать кору тутового дерева, конопляное лыко, старые рыболовные сети и волокна шелковицы, а также ветошь и древесную золу. Все ингредиенты он измельчил, вымочил и разложил в раме с бамбуковым ситом, а затем просушил на солнце и разгладил с помощью камней.

Так родился первый лист бумаги и был запущен процесс совершенствования и упрощения технологии.

С годами ручной труд был полностью заменен на автоматику, и сегодня за создание бумаги отвечают машины, но базовые принципы и метод подбора сырья не так уж и сильно изменились.

Из какого сырья производится современная бумага

Основой для производства любой бумажной продукции служит растительное длинноволокнистое сырье – его смешивают с водой и получают однородную мягкую массу, из которой можно сформировать как лист, так и целую длинную бумажную ленту. Преимущественно используется целлюлозная масса из натуральной древесины, реже встречается бумага на основе однолетних растений (рис, конопля) – она имеет повышенную белизну.

Стволы деревьев доставляются на фабрики целиком – уже там они очищаются от коры, режутся и отправляются на измельчение. Тип готовой бумаги во многом зависит от того, какая порода древесины была взята за основу.

Например, из сосны и кедра, как очень мягких пород, изготавливается гибкая упаковочная бумага. Из дуба и клена делают очень гладкую бумагу, а из канадской ели – прочную и очень эластичную.

Для книжной бумаги чаще используют смесь дуба и сосны.

Интересный факт: Чтобы изготовить одну тонну бумаги нужно 5,6 кубометров древесины, а с учетом среднего объема бревна (примерно 0,33 кубометра), чтобы произвести тонну бумаги нужно целых 17 деревьев. А из одной тонны бумаги уже можно получить около 30 тысяч стандартных ученических школьных тетрадей.

1. Подготовка и сортировка сырья

Древесину привозят на фабрику и очищают от коры, а затем измельчают в щепки, которые сортируются по размеру на специальных ситах.

2. Обработка и варка

Отсортированные щепки необходимо размельчить на волокна.

Механическая обработка является самой экономичной, но в основном так производится газетная бумага, так как волокна целлюлозы получаются очень короткими, а само полотно имеет низкую прочность.

Химическое измельчение древесины позволяет получить максимально длинные волокна и более прочную бумагу – для этого щепу отправляют в специальные машины для варки с добавлением кислоты. Готовую массу фильтруют и моют, чтобы избавиться от примесей.

3. Формовка волокна, добавление присадок и окраска

Волокнистая мокрая масса отправляется в специальную машину, которая изменяет форму и структуру волокна, а затем смешивает его с клеями для придания устойчивости к влаге, или смолы для работы с водными чернилами.

Затем бумага подвергается окрашиванию с помощью пигментов или красителей. Очень востребовано добавление вещества для мелования (например, каолина) – с его помощью получают гладкую и непрозрачную бумагу для принтеров и плоттеров. После этого бумага отправляется в бумагодельную машину.

4. Обработка в бумагодельной машине

Полученная после окраски кашица помещается на сетку, закрепленную на постоянно вращающихся валах – именно на ней в процессе продвижения начинает формироваться первичное бумажное полотно. Это происходит за счет удаления воды и уплотнения волокна.

5. Вальцевание

Сырая лента из целлюлозной массы прокатывается через систему валиков, которые сначала отжимают воду, затем высушивают полотно, а после полируют.

6. Прессование

В этом секторе бумага полностью обезвоживается и максимально уплотняется, а затем отправляется в намотку.

7. Намотка и резка

Готовая лента сматывается в огромный рулон, который отправляется в цех нарезки – здесь лента разрезается на отдельные листы определенного формата, чековые ленты, или ватманы, укладывается и упаковывается.

Если вам нужен более наглядный пример, то вот в этом видео рассказан и детально показан каждый этап производства бумаги:

Узнать больше о полном цикле и особенностях производства бумаги вы можете из этого видео: