Как делают бумагу? Изготовление бумаги - основные этапы Как делают бумагу для детей

В Китае в 105 году нашей эры, однако в середине ХХ века обнаружили более древние гробницы, где нашлись небольшие обрывки.

В те давние времена её делали из шелка, пуская на производство отбракованные коконы тутового шелкопряда. Сейчас такие дорогие материалы, конечно, не используют – годится все, что содержит длинные волокна, а это целлюлоза, тряпье, уже использованная бумага, некоторые виды текстиля. Смешиваясь с водой, они образуют пластичную массу – сырье.

История развития технологии создания бумаги

Итак, первый этап создания бумаги – это подготовка бумажной массы. У изобретателя технологии Цай Луня это была смесь шелковых волокон, золы, пеньки и тряпок, тщательно растолченная и смешанная с водой. Её он выложил на форму и высушил на . Долгое время такой ручной способ производства оставался единственным – менялись только ингредиенты.

В XVII веке изобрели ролл – механизм, который размалывал сырье автоматически и потому мог производить намного больше бумажной массы. Но сами листы формировали все равно вручную, зачерпывая формами, поэтому объемы получаемой продукции оставались все равно низкими.

Наконец, в самом конце XVIII века, в 1799 году, во Франции догадались, как сделать отлив бумаги автоматическим – Н. Робер применил для этих целей движущуюся сетку. Еще через семь лет в Англии запатентовали полноценную бумагоделательную машину. С этого времени масштабы производства заметно увеличились.

Этапы производства бумаги

Как и много веков назад, производство бумаги начинается с

1) Приготовление бумажной массы.

Сюда входит не только размол компонентов ролами (рафинерами, мельницами) и их смешивание. В современную бумагу для улучшения её свойств добавляют множество вспомогательных веществ.

Происходит так называемая проклейка – добавляются средства для того, чтоб волокна лучше слипались, а сама бумага не так боялась воды. Это глинозем, канифольный клей, парафиновая эмульсия.

Чтобы увеличилась жесткость, в массу вводят крахмал, формальдегидные смолы, животный клей. Минеральные наполнители вроде мела или талька помогают сделать бумагу более гладкой. Анилиновые красители прибавляются для отбеливания. Состав и количество дополнительных присадок определяется тем, для каких целей будет использоваться конечный продукт.

2) Выработка бумажной массы.

Когда бумажная масса готова, её нужно очистить от загрязнений и разбавить водой. С этим справляется специальное оборудование - очистители вихревые и центробежные, песочница. Из подготовительного отдела насос закачивает её в мешательный бассейн, и уже оттуда она поступит в бумагоделательную машину.

Сырьевая масса льется непрерывным потоком на сетку. В этой части машины полотно отливается, обезвоживается и начинает уплотняться. Но воды еще очень много, она продолжает удаляться в прессовой части.

Окончательно жидкость исчезает из листов в сушильной части, испаряясь, когда полотно прижимается к нагретым цилиндрам. После этого она поступает на механизмы наката, где сматывается в огромные рулоны. Бумага готова к следующей стадии.

3) Окончательная обработка.

Полученное бумажное полотно еще не совсем однородно по толщине. Чтобы выровнять его, сделать более гладким и плотным, его пропускают через каланды, то есть металлические валы. Вот теперь бумагу можно сортировать, резать и упаковывать – она полностью готова.

Вот так истолченная древесная кора, обрезки и опилки дерева, обрывки бумаги, тряпки и солома – вещи не самые красивые и выглядящие, прямо скажем, не слишком эстетично, передаваясь от одного цеха к другому, от узла к узлу, от машины к машине, превращаются в гладкие белые листы.

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 тонкие 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.

Интересно:

Почему не рассыпаются песчаные дюны?

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.

Люди изобрели бумагу тысячи лет назад, чтобы записывать свои мысли и важные технические открытия. Способ передачи информации с помощью бумаги, производство которой растет с каждым годом, всегда остается актуальным.

Из чего изготавливают

Даже маленький ребенок знает, что сырье для производства бумаги – это древесина. Для этого подходят практически любые породы:

Каштан;
Береза;
Тополь;
Эвкалипт;
Сосна.

Бревна с лесопилки привозят на комбинаты, где их пилят на мелкие части, а затем делают щепки. Чтобы сделать 50 листов формата А4, нужно 1 кг дерева. Для сокращения вырубки лесов применяется макулатура, то есть бумага, бывшая в употреблении. Для изготовления сырья подходит солома, рис, хлопок, а также тряпичные отходы и асбест.

Кроме этого сырья, для производства нужно много воды. Часто бумажные предприятия строят на берегах рек и озер. Естественные источники используют для забора воды и сплава леса.

Как изготавливают

Этапы процесса изготовления бумаги:

Бревна очищают от коры и распиливают на щепки.
Их погружают в воду в соотношении 5 частей дерева к 95 частям воды. В результате щепки набухают и отбеливаются.
Материал варят в растворах кислот, оксидов и других веществ. Это необходимо для получения равномерного вязкого состава без примесей. От этого этапа зависит качество, сорт и цвет бумаги.
Полученную целлюлозу фильтруют. В чистом виде она используется только для дорогих сортов бумаги. Для обычных листов в целлюлозу вводят специальные добавки.
В состав полуфабрикатов вводят дополнительные вещества, которые влияют на внешний вид бумаги. Смола вводится для получения глянцевой поверхности, клей – для повышения прочности, красители – для создания оттенка. Парафиновая эмульсия делает бумагу пригодной для письма и печати изображений. Для отбеливания в массу добавляют мел и тальк. Интересно, что бумажная масса из конопли и риса имеет белый цвет, она не нуждается в дополнительном отбеливании.
Масса попадает в бумагоделательную машину. Сначала состав попадает на ячеистую сетку, где из него стекает вода. Волокна при этом переплетаются вдоль движения станка, что позволяет получить прочную основу. Бумажная масса отправляется на прессы, где она уплотняется, и выходит еще больше воды.
Бумага проходит через металлические барабаны, где она высушивается. Окончательная обработка проходит на валах, бумажное полотно сдавливается, выравнивается, уплотняется и окончательно высушивается.
Рулоны бумаги отправляются на следующий станок, который режет их на листы и упаковывает.

В готовом виде упаковки поступают в магазины и к конечным потребителям. Изготовление бумаги – быстрый процесс, сегодня он реализуется за счет механических и электронных станков, практически не предполагает участия человека. Это позволяет производить товар в больших объемах.

Как изготавливали в древности

Первые надписи люди оставляли на скалах, стенах пещер, глиняных табличках. Береста, папирус и пергамент – древние прародители бумаги. На них можно было писать, но они были недолговечны.

Первое производство было организовано в Китае около 105 года. На изготовление бумаги шли растения – мох, трава, бамбук. Волокна замачивали в воде, а затем варили с золой и известью. Эти вещества нужны для растворения лигнина – полимера, который придает прочность растениям.

Сырье дробили на мелкие волокна, добавляли растительные соки и крахмал и отливали бумажные листы. После стекания воды, листы высушивались прессом. Со временем секрет производства распространился в арабские земли, откуда попал в Европу. Там начали делать бумагу из дерева, первые опыты были поставлены в начале 18 века.

Как проверяют качество

Для проверки качества бумаги используют несколько характеристик:

Толщина. Важно сохранять одинаковую толщину на всей партии товара.
Пористость. Чем она больше, тем лучше держится типографская краска.
Непрозрачность. Это важная характеристика для книг и офисной бумаги. Газетные листы делают более прозрачными для экономии.
Гладкость. Эта характеристика улучшает качество изображения за счет лучшего соприкосновения бумажных листов с печатными формами.
Прочность. Важна для высокоскоростной печати, а также для упаковочных материалов.
Устойчивость к истиранию. Напрямую влияет на долговечность готовых книг, рукописей, газет.
Впитываемость. Влияет на скорость проникновения красок.

Виды бумажной продукции

Современное производство бумаги предполагает изготовление разных ее видов:

Газетная. Недорогая в производстве и быстро впитывающая краску.
Офсетная. Самый распространенный вид, используется для печати книг, тетрадей, для офисных целей.
Мелованная. Характеризуется высоким качеством и повышенной белизной. Используется для печати дорогих каталогов.
Упаковочная. Главное для нее – устойчивость к внешней среде. Изготавливается из чистой древесины, так как нужна небольшая стоимость.
Денежная. Самый качественный вид, используется для печати денежных знаков.
Картон. Бумага повышенной плотности.

В России хорошо развито производство бумаги из древесины, так как наша страна богата лесами. На месте вырубленных деревьев постоянно сажают новые, это возобновляет ресурсы предприятий. В каждом городе есть пункты сбора макулатуры, которые дают дополнительное сырье бумажным мануфактурам. Теперь вы знаете, как делают бумагу, и какой это сложный процесс.

Бумага потребляется людьми в огромных количествах. На одного человека в год приходится сто пятьдесят килограммов. Из чего и как делают бумагу, читайте в статье.

Исторические сведения

Давно, в 105 году до нашей эры, Цай Лунь - императорский подданный из Китая, изготовил бумагу из тутового дерева. Он сделал смесь из его древесины, пеньки, тряпья, добавил древесную золу и все это выложил на сито для просушки. После чего камнем отшлифовал высохшую массу.

Получилась бумага из древесины, а китайский евнух стал первым автором ее технологии. Так считают китайцы. Но у людей ученых иное мнение. Это связано с тем, что археологи часто находят на территории Китая бумажные обрывки, которые датируются более ранним периодом.

Сырье

Бумагу производят из древесной целлюлозы, других волокон растительного происхождения: тростника, риса, соломы, конопли, а также из тряпичных отходов, макулатуры и других материалов. Для получения целлюлозы используют древесину разных пород деревьев. Древесную целлюлозу можно получить несколькими способами.

Наиболее экономичным считается механический способ. На предприятии деревообработки древесина измельчается, получается крошка. Ее смешивают с водой. Бумага из целлюлозы, полученной таким способом, непрочная, из нее производят газеты. Высокое качество имеет бумага из целлюлозы, которую получают с использованием химического способа. Для этого из деревянного бруса нарезается мелкая щепа. Ее сортируют по размерам. Затем погружают в раствор с химическими препаратами и варят в специальной машине. После этого фильтруют и промывают, в результате чего лишние примеси удаляются. Так получается бумажное сырье, которое называется древесной целлюлозой. Из нее производится бумага для журналов, книг, брошюр, оберточных материалов большой прочности.

Бумага из опилок своими руками

Опилки из сосны или ели заливаются водой и варятся ровно сутки. В воду добавляется каустическая сода. За неимением таковой можно использовать соду пищевую. После варки смесь промывается водой и отжимается. Затем снова опилки высыпаются в кастрюлю с водой и ставятся на огонь. Как только закипят, кастрюля снимается с огня, ее содержимое измельчается с помощью миксера. Получается кашеобразная масса однородной консистенции.

Пока опилки варятся, делается рама, ставится на поддон, на нее натягивается марля. Масса выливается на приготовленную раму и равномерно распределяется по всей поверхности. Лишняя вода будет стекать в поддон. Но для быстрого удаления влаги ее следует промакивать впитывающими салфетками. Затем рама переворачивается и лист, полученный из массы, легко отделяется от нее.

Лист нужно прикрыть с обеих сторон бумагой или газетой и положить между досками, сверху прижать чем-нибудь тяжелым. Под таким прессом он должен пролежать минут пять. После этого лист аккуратно кладется на фольгу и сушится на солнце, в духовом шкафу, вблизи батареи.

Состав

Бумага из дерева изготавливается на основе древесной целлюлозы, полученной с использованием механического способа производства. Иногда за основу берутся другие материалы. Такую бумагу можно сделать даже дома. Но она будет иметь низкое качество.

В наше время целлюлозу получают химическим способом с использованием технологических процессов. Для получения бумаги высокого качества в ее составе должны быть следующие ингредиенты:

Проклейка гидрофобная, которая препятствует растеканию чернил на бумаге. Они не проступают на обратную сторону листа. В качестве проклейки используют клей канифольный.
Смола, клей или крахмал. Благодаря этим веществам бумага из дерева становится более долговечной и устойчивой к различным воздействиям на нее.
Каолин, тальк или мел делают бумагу менее прозрачной, повышают ее плотность.

Виды древесины

Она бывает твердая и мягкая. Первый вид древесины получают из хвойных пород деревьев: сосны, пихты, ели, секвойи и тсуга. Мягкую древесину получают из широколиственных пород: бука, клена, тополя, березы, дуба. В регионах с тропическим климатом - из тика, черного и красного дерева.

Бумага из дерева этих пород высоко ценится. Но они, к сожалению, медленно растут. Их вырубают больше, чем воспроизводят. Поэтому в тропических лесах деревьев ценных пород становится меньше.

Производство бумаги сегодня

Настоящей бумагой считается та, что производится из массы, отдельные волокна которой получают, размачивая целлюлозное сырье. Масса сначала смешивается с водой, а потом вычерпывается формой, на которую натянута сетка. Лишняя вода стекает, масса высыхает, получается лист бумаги. Именно так китайский подданный Цай Лунь получил свой первый листок бумаги. За это время, хотя прошло около двух тысяч лет, существенных изменений не произошло.

Сегодня изготовление бумаги осуществляется на современных заводах с огромными цехами, на оборудовании которых выполняются разные операции. После получения древесной целлюлозы волокнам придают форму и структуру, для чего бумажное сырье смешивают с клеями и смолами. Клей отталкивает воду от бумаги, а смола предотвращает растекание чернил. Бумага из дерева, фото которой представлено для обозрения, не нуждается в такой обработке для печатных нужд, так как типографская краска не растекается.

На следующем этапе происходит окрашивание. Для этого бумага помещается в смеситель с пигментами или красителями. Затем кашеобразная масса поступает в машину, которая называется бумагоделательной. После всех этапов обработки в этой машине масса становится бумажной рулонной лентой, которая проходит много валиков: один отжимает воду, другой - высушивает ленту, третий - полирует.

На следующем этапе бумага направляется в цех для мокрого прессования. Здесь волокна обезжиривают и еще больше уплотняют. В результате получается сухая бумага из дерева белого цвета, смотанная в огромные рулоны, которые переходят в типографию. Там они режутся в соответствии с требуемыми размерами.