Что используют для изготовления бумаги. Из чего и как делают бумагу

⁰

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:

Китайцы делали ее из размоченных растительных волокон. В Европу бумага попала между 1000 и 1100 годами. Оказалось, что ее можно делать из дерева, тряпок и даже... из старой бумаги - макулатуры. Так оказалось, что бумагу можно было использовать дважды!

Как же делают бумагу в наши дни?

Бумагу производят на бумажных фабриках.

Основным сырьем для производства бумаги является древесная целлюлоза. Целлюлозу получают из лесных пород: в основном из ели, сосны и березы, но используют также эвкалипт, тополь, каштан и другие деревья.

На фабрике машины сдирают с них кору, измельчают в щепки.

Самый экономичный способ получения древесной целлюлозы - механический: на деревообрабатывающем предприятии лесоматериалы измельчаются до крошки, которая смешивается с водой. Бумага, изготовленная на основе такой целлюлозы, непрочна и чаще всего идет на производство, например, газет.

Бумагу более высокого качества делают из целлюлозы, полученной химическим способом. Из такой древесной массы изготавливают бумагу для книг, брошюр и модных журналов, а также прочные оберточные материалы.

В этом случае щепки сортируют по размеру на специальных ситах и отправляют в варку. Варят дерево в специальных машинах, куда добавляют кислоту.

Очищенную и разваренную древесину фильтруют и промывают, чтобы очистить от примесей.

К обрабатываемой бумажной массе может быть добавлена макулатура, но лишь после удаления чернил. На этом этапе производства обрабатываемая масса, состоящая из древесных волокон и воды, называется бумажным сырьем.

Затем на специальной перерабатывающей машине меняются форма и структура бумажных волокон. Для этого к бумажному сырью добавляют дополнительные вещества. Например, клеи - их присутствие в писчей бумаге отталкивает влагу. Или смолы - благодаря им, написанное на бумаге чернилами на водной основе, не растекается и легко распознается человеческим глазом. Бумага, используемая для печатания, не требует такого проклеивания, как писчая, потому что печатные краски готовятся не на водной основе и не растекаются.

После этого бумагу окрашивают в смесителе, куда добавляют красители или пигменты, - например, мелко размельченные вещества для мелования. Так, добавки каолина делают бумагу белой и непрозрачной.

Бумажная масса, превращенная в кашицу, попадает в бумагоделательную машину.

Сначала кашица выливается на сетку бумагоделательной машины. Эта сетка натянута на два вала и все время вращается, перенося бумажную кашицу вперед. На сеточном участке начинается образование бумажного полотна, называемое формованием листа. Это происходит благодаря удалению воды из волокнистого материала. По мере продвижения бумажной массы по ленточному конвейеру часть содержащейся в ней воды вытекает через ячеистые отверстия, и бумажные волокна начинают сплетаться друг с другом, образуя так называемую рулонную ленту.

Сырая бумажная лента проходит через целый ряд валиков. Одни валики отжимают воду, другие, обогреваемые изнутри паром, высушивают ее, третьи полируют.

В конце сеточного участка еще сырое бумажное полотно перемещается в секцию прессования, которую также называют "мокрым прессованием". Там бумажное полотно механически обезвоживается и еще больше уплотняется.

Наконец ровная белая лента выходит из машины и наматывается в огромный рулон.

Потом эти рулоны отправляют в типографии или режут на листы.

Так, переходя из машины в машину, дерево превращается в белую и чистую бумагу.

А знаете ли вы...

Для изготовления 1 тонны бумаги нужно 5,6 м 3 древесины. Если учесть, что средний объем одного бревна (дерева) - 0,33 м 3 , то для производства 1 тонны бумаги требуется 17 деревьев.

А из 1 тонны бумаги можно изготовить порядка 30 тысяч обычных ученических тетрадей.

Вы бывший «плюшкин» и теперь у вас есть кипы старых газет, от которых нужно избавиться? Вас бросила подружка и теперь вы жаждете сделать что-нибудь творческое и деструктивное с ее любовными письмами? Вам просто хочется заняться чем-нибудь интересным в дождливый день? Если вы ответили утвердительно хотя бы на один из этих вопросов, мы предлагаем вам сделать бумагу собственными руками. Все, что вам нужно для этого, пригодная для переработки бумага, вода, кастрюля, рама и сетка на окна и, может быть, блендер.

Шаги

Часть 1

Подготавливаем припасы

Часть 2

Смешиваем бумагу до однородной массы

Порвите бумагу на мелкие клочки. На это не надо тратить слишком много времени, но кусочки старайтесь делать поменьше. Достаточно порвать ее на несколько частей.

Вымочите бумагу в воде. Кусочки помельче положите в контейнер (миску или чашку) и залейте их водой. Пусть отмокают 30-45 минут.

Если хотите сделать цветную бумагу, отбирайте бумагу с наименьшим количеством темных чернил, сделайте бумажную массу побольше и примените жидкий пищевой краситель. Бумага, скорее всего, получится темная с одной стороны и яркой с другой. В зависимости от того, как вы собираетесь ее использовать, пригодиться может любая сторона, но яркая будет лучше, если вы собираетесь на ней писать.
Если вы хотите бумагу побелее, в бумажную массу можно добавить полчашки белого уксуса.

Сделайте бумажную массу. Теперь, когда бумага стала мокрой и более гибкой, можем делать из нее бумажную массу – плотную, вязкую, слегка водянистую субстанцию, которая в итоге превратится в лист бумаги. Вот два варианта:

Смешайте блендером. Бумагу порвите на мельчайшие кусочки и наполните блендер до половины. Залейте в блендер теплой воды. Сначала выставьте на медленный режим, потом увеличивайте скорость по мере того, как масса станет выглядеть гладкой и хорошо перемолотой – примерно 30-40 секунд, чтобы не осталось бумажных хлопьев.
Пюре из бумаги. Если у вас есть ступка и пестик (или что-то на них похожее, вроде конец скалки и прочная миска), вы можете размешать бумагу вручную. Берите небольшими порциями и доводите до консистенции жидкой овсянки.

Часть 3

Укладываем бумагу

Заполните емкость наполовину водой. Она должна быть шире, чем рамка и примерно такой же формы.
- Если вы выбрали метод рамки, емкость заполняйте водой и выкладывайте бумагу на рамку до того, как вы опустите ее в емкость.
- Если вы выбрали метод кастрюли, рамку положите на дно емкости до того, как вы зальете туда воду и наполните емкость бумажной массой.
- Выложите массу в емкость и помешайте. Количество добавляемой в воду массы определяет толщину будущей бумаги. Хотя вам нужен плотный слой массы, чтобы полностью закрыть сетку, не нужно превращать всю емкость в болото. Поэкспериментируйте немного. Толщина готового изделия может разниться от бумаги до картона, в зависимости от того, сколько воды добавляется в бумажную массу.
  
  Если есть большие комочки бумаги, уберите их. Лучше выбрать любые комочки, потому что чем глаже и мельче смесь, тем более однородным получится конечный продукт.
  
  Прихватите бумагу (на ваше усмотрение). Если бумага будет использоваться для канцелярских нужд, добавьте 2 чайных ложечки крахмала в бумажную массу и размешайте. Крахмал не даст чернилам въесться в волокна бумаги.
  - Если вы не добавляете крахмал, бумага будет очень легко впитывать, и чернила запросто могут просочиться насквозь. Если это случится, быстро окуните высушенную бумагу в смесь воды и желатина, и снова высушите.
- Погрузите рамку в смесь (это только в случае метода рамки). Поместите деревянную рамку в бумажную массу, стороной с сеткой вниз, затем выровняйте, не вынимая из массы. Слегка подвигайте со стороны в сторону, пока масса на сетке не уляжется равномерно.
  
  Поднимите рамку из емкости. Медленно поднимайте рамку, пока она не покажется из воды. Дайте воде стечь над емкостью. Подождите, пока с массы не стечет большая часть воды, и вы увидите зарождающийся лист бумаги. Если лист вам покажется слишком плотным, снимите часть массы. Если слишком тонким, добавьте еще немного массы и снова потрясите ее, чтобы улеглась равномерно.
- Уберите излишки воды с бумаги. После того, как вы извлекли рамку из емкости, вам нужно убрать излишек воды из бумажной массы. В зависимости от выбранного вам и метода, вы делаете это следующим образом:
  - Метод рамки: после того, как вода стекла (или почти стекла), аккуратно положите кусочек ткани (лучше всего войлок или фланель) или кусочек «Формайка» (гладкой стороной вниз) сверху «бумаги». Очень нежно надавите, чтобы выжать излишки воды. Надавливать лучше губкой, чтобы выдавить как можно больше воды, периодически ее отжимая.
  - Метод кастрюли: положите тканевое полотенце на ровную поверхность, положите на него сетку с бумагой на ней на половинку полотенца. Накройте сверху второй половинкой, чтобы закрыть бумагу. С помощью утюга, установив его на самый минимум, легко прогладьте по полотенцу. От бумаги будет подниматься пар.

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:

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.
Упаковочная. Прочная, невосприимчивая к влаге. К цвету и гладкости не предъявляют повышенные требования.
Газетная. Применяется для печати на высокоскоростном оборудовании. Ее особенность - повышенная впитываемость красок.
Мелованная . Отличия от других видов - белизна, гладкость. Из нее печатают качественные иллюстрированные издания.
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

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

О ЧЁМ СТАТЬЯ?

Из чего делают бумагу

Основой для производства бумаги является целлюлоза и вода. Волокна целлюлозы получают из растительного сырья. Чаще всего это древесина, но также используют солому, хлопок и макулатуру. После получения волокон целлюлозы их выпрямляют и отбеливают, вся масса высушивается и разглаживается. Также для получения цветной бумаги добавляют красители. Бумага наматывается в рулоны и разрезается. Далее мы более подробно расскажем о каждом этапе изготовления бумаги.

Для получения волокон целлюлозы древесина проходит долгий путь. Во первых для этого подойдут только некоторые породы дерева. Чаще всего это ель, сосна, тополь и береза. Иногда применяют эвкалипт, тростник и каштан.

Производство на заводе

Начинается процесс обработки древесины с окорения, то есть избавления от коры. Бревна загружают в специальный барабан, который имеет грубую поверхность с выступлениями. Одна партия крутится в нем около 20 минут, после чего кору сжигают.

Окоренная древесина перекладывается на конвейер, по которому она попадает в специальные пилы, измельчающие её до примерно одинаковых фрагментов, называемые щепой. Щепа может хранится долгое время.

Процесс обработки щепы начинается с промывки. После чего она измельчается в труху. Затем она подвергается щелочной обработке. Происходит это в больших чанах с водой и химикатами, в которых вариться длительное время. Это делают для разрушения связи между волокнами целлюлозы, которые представляют собой своеобразный природный клей. Всю смесь фильтруют и тщательно промывают. После чего в нее добавляют различные наполнители, пропитки, красители. Вещества зависят от типа будущей бумаги.

В результате получается готовая целлюлозная смесь, которая состоит на 99% из воды. Полученную массу подают в бумагоделательную машину. В первую очередь целлюлозная смесь попадает на движущуюся сетку с очень мелкими ячейками, которые пропускают только воду. После чего влажное бумажное полотно попадает на ленту из войлока, дальше на цилиндрические прессы, в результате чего количество воды значительно уменьшается.

Следующий этап, после которого воды остается всего несколько процентов, это сушка. Полотно прогоняют по нагретым крутящимся барабанам, благодаря чему выделяется большое количество влаги и масса сохнет.

Время заключительного процесса производства бумаги. Она поступает на нагретые и отполированные тяжелые валы, которые называются каландры. Между ними бумажный пласт сдавливается с большой силой, в результате чего она становится окончательно сухой и гладкой.

Дальше бумагу скручивают в большие рулоны, например рулоны для приготовления листов А4 имеют массу около 35 тонн и в нем будет 50 километров бумаги. Для того чтобы сделать офисную бумагу катушки разрезают на более мелкие и отправляют на бумагорезательные устройства. На этих автоматизированных устройствах, производство достигает скорости в 55 000 листов в минуту. А за час такая фабрика производит около 7000 упаковок.

Как делают бумагу из макулатуры.

Принцип производства бумаги из макулатуры остается тем же — это получение целлюлозы. Технология производства бумаги из макулатуры отличается от производства бумаги из растительного сырья только до момента получения волокон целлюлозы из исходного материала.

Первым этапом макулатуру загружают в гидровзбиватель, который работает по принципу кухонного блендера. Под действием механического процесса и воды макулатура разделяется на волокна и превращается в жидкую бумажную массу. Далее происходит химический процесс отделения чернил и примесей. Последующий процесс изготовления идентичен с любым другим сырьем. Добавляются вещества, отправляется в бумагоделательную машину, в рулоны и режется.