Как делают бумагу? Иванов С.Н. Технология бумаги

Бумага – очень древнее изобретение. Её знали в Древнем Китае. Отцом бумаги считают китайца Пай Луня, который придумал бумагу в 105 году новой эры. Делали её тогда так: клочки шелковой ваты, тряпье, старые рыболовные сети измельчали и бросали в чан с водой, взбалтывали, пока не получалась однородная, водянистая кашеобразная масса, которую черпали бамбуковой сеткой. Осадок, оставшийся лежать ровным слоем на сетке, просушивали. Этот принцип работает и сегодня, изменились только средства производства, масштабы, скорости и сырье.

В России бумага появилась в XIV веке. До этого времени писали на пергаменте.

Бумага – это тонкие и ровные листы или ленты материала, состоящего в основном из целлюлозных волокон (древесная целлюлоза, древесная масса, волокна хлопка, льна, макулатурная масса и некоторые другие вспомогательные добавки). Длина растительных волокон, из которых образована бумага, 1-2 мм при диаметре около 25 мкм. Масса одного квадратного метра бумаги достигает 250 грамм.

По определению, бумага – это пористо-каппилярный плоскостной искусственно созданный материал, доступный для проникновения воздуха, влаги и красок При размачивании в воде обычные сорта бумаги теряют свою механическую прочность, при пропитке керосином или маслами прочность бумаги не меняется. Это убеждает в том, что целлюлозные волокна в бумаге соединены между собой главным образом водородными связями.

Свойства бумаги зависят от волокнистого состава, природы растительных волокон, характера их обработки, содержания наполнителя, проклейки, а также технологии отлива и отделки, благодаря чему бумага получается с разными свойствами.

Состав и технология изготовления бумаги

Состав бумаги: размолотое целлюлозное волокно, древесная масса, отбеленный и измельченный каолин, клей, подцветку смешивают в нужных пропорциях.

В качестве наполнителя печатной бумаги применяют главным образом каолин – белую фарфоровую глину или тальк – соединение из класса силикатов. Диоксид титана используют в производстве мелованных бумаг. Оксид цинка используется как наполнитель для специальных видов бумаги.

Благодаря наполнителям бумага становится ровной, гладкой, непрозрачной, пластичной, капиллярной и менее пористой.

Бумагу отливают из бумажной массы на бумагоделательной машине, работающей со скоростью до 800 м/мин и состоящей из четырех составных частей:

1. сеточная часть: бумажная масса потоком поступает на сетку машины. Формирующийся из кашеобразной массы тонкий волокнистый слой постепенно освобождается от воды на сеточной части.

2. прессовая часть: здесь вода отжимается давлением прессов.

3. сушильная часть: бумажная лента, прижимаясь к сушильным цилиндрам, доводится до сухости 95%. В сушильной части встраивают клеильный пресс для поверхностной проклейки бумаги, что необходимо для бумаг, используемых для печати с применением увлажнения (литография, фототипия, офсетная печать).

4. отделочная часть с накатом бумаги (намотка в рулоны): три-восемь полированных чугунных цилиндров уплотняют бумагу, делая её поверхность ровнее.

В процессе технологии изготовления бумаги, когда бумажная масса потоком поступает на движущуюся сетку бумагоделательной машины, волокна, увлекаемые потоком, принимают преимущественно расположение, когда их оси совпадают с направлением движения сетки машины. Поэтому свойства бумажного листа в продольном и поперечных направлениях будут несколько различны, а именно – прочность бумаги будет выше в продольном направлении.

Приём определения направления волокон бумаги

1) Если мы разорвем бумагу по длине и по ширине листа, то разрыв по направлению движения сетки бумагоделательной машины будет ровным, а в поперечном направлении разрыв будет неровным (драным). Направление ровного разрыва бумаги и есть направление отлива бумаги.

2) отрезать одинаковые полоски по длине листа и по его ширине. Положить одну полоску на другую. Выравнить. Взять в руку большим и указательным пальцами. Вытянуть руку под прямым углом перед собой. Та полоска, которая свисать будет меньше и определяет направление отлива бумаги.

Верхняя (лицевая) сторона бумаги, не соприкасающаяся с сеткой бумагоделательной машины, будет гораздо ровнее сеточной. Сеточная сторона имеет меньше наполнителя, частично уходящего из бумаги вместе с промывными водами.

То есть бумага ортотропна: её свойства несколько отличаются во всех трех измерениях – по ширине, длине и лицу/обороте.

Всё это необходимо учитывать при подготовке бумаги к печатанию и при обработке оттисков в брошюровочно-переплетных и отделочных целях (при разрезке, фальцовке, шитье, высечке и тиснении).

Требования к качеству бумаги

1. достаточная механическая прочность, обеспечивающая нормальные условия выполнения процесса печатания тем или иным способом (отсутствие обрывов бумажного полотна при печатании, минимальность застреваний листов и подачи двойных листов, продолжительное использование печатной продукции без заметного разрушения).

2. незасоренность, характеризующаяся допустимым числом соринок площадью 0,1-0,5 кв.мм каждая в 1 кв.м бумаги

3. толщина, плотность, структура и другие свойства бумаги должны быть однородными не только у листов одной и той же партии, но и внутри каждого листа.

5. листы бумаги должны иметь строго прямоугольную форму. Косина листа не должна превышать 0,2%. Волнистость листов в кипах при их распаковке не допускается.

Свойства бумаги

Допечатные свойства бумаги, как правило, связаны с влажностью, упаковкой и хранением бумаги. Свойства бумаги, называемые печатными, включают характеристики, определяющие прохождение бумаги через бумагопроводящую систему печатной машины, а также свойства, определяющие качество печатного оттиска.

Печатные свойства обеспечивают получение высококачественного оттиска. Основные печатные свойства бумаги:

Белизна

Гладкость

Упругоэластичность

Пластичность

Впитываемость

Непрозрачность

Незасоренность

Прочность поверхностного слоя

Плоскостность.

Эти свойства должны соответствовать условиям того или иного способа печати.

Послепечатные свойства бумаги определяют процессы разрезки, фальцовки, шитья, высечки и тиснения, а также условия и требования прессования полуфабрикатов и их хранения и сушки.

Белизна бумаги:

Высокая степень белизны бумаги весьма желательна, так как четкость, удобочитаемость издания зависят от контрастности запечатанных (текст, иллюстрации) и пробельных участков оттисков.

Степень белизны бумаги зависит от её возможно более полного и равномерного отражения лучей различной длины по всему спектру дневного рассеянного белого света. Чтобы повысить белизну бумаги, устранить возможный желтоватый оттенок, бумагу в процессе изготовления подкрашивают синими и фиолетовыми красителями или вводят в её состав оптические отбеливатели.

Степень белизны некоторых видов бумаги:

Мелованная с оптическим отбеливателем – 84%

Мелованная без оптического отбеливателя – 78%

Чистоцеллюлозная печатная бумага с оптическим отбеливателем – 83%

Тоже самое без – 78%

Печатная бумага с белой древесной массой – 72%

Газетная бумага – 65%

Гладкость бумаги:

Зависит от микрогеометрии поверхности бумаги, то есть рельефа, образованного выступами и впадинами между растительными волокнами и частичками наполнителя.

Глянцевитость или матовость бумаги также зависит от микрогеометрии её поверхности. Очень гладкие бумаги будут глянцевыми, шероховатые – матовыми.

Упругоэластичность:

Под действием рабочего органа машины бумага деформируется, однако в зависимости от степени механического напряжения и целей технологических операций возникают деформации разного характера: упругие, эластические и пластические.

Свойство материала мгновенно изменяет свою форму и размеры под действием соответствующей нагрузки, и после прекращения её действия также мгновенно восстанавливать их называется упругостью. Следовательно, упругие – это мгновенно возникающие, полностью обратимые деформации. Эластичность – это свойство материала изменять форму и размеры под действием нагрузки в течение некоторого времени и постепенно полностью восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения действия. Свойство же материала сохранять полученную деформацию после снятия механического воздействия, вызывающего его, называется пластичностью.

Упругоэластические свойства положительно сказываются на процессе печатания, но зачастую они бывают недостаточными для надлежащего выравнивания поверхности бумаги в процессе печатания и компенсации неровностей, как печатной формы, так и самой бумаги. Пластические деформации бумаги технологически необходимы при фальцовке, биговке, тиснении.

Эти противоречивые требования к свойствам бумаги решаются созданием различных видов и сортов бумаги. Ведь выбор бумаги для воплощения той или иной идеи на 50% определяет качество её исполнения.

Впитываемость:

Надлежащая впитывающая способность бумаги – важное условие своевременного и полного закрепления краски. Впитывание краски в бумагу определяется её пористо-капиллярным строением.

Впитывающая способность бумаги особенно важна для способов печати и лакирования, где закрепление краски и лака в основном определяется впитыванием, например, глубокая печать, флексографская печать на бумаге, лакирование дисперсионными лаками.

Режим высушивания бумаги на бумагоделательной машине влияет на пористость бумаги. Так при высокотемпературном режиме сушки пористость бумаги возрастает.

Прочность:

Это свойство особенно важно для иллюстрационной, многокрасочной печати.

Прочность бумаги повышается при использовании хорошо разработанной длинноволокнистой бумажной массы, её проклейке карбамидной смолой и крахмалом.

Плоскостность:

Для устойчивой работы листовой печатной машины является безукоризненная плоскостность бумаги. Плоскостность бумаги во многом определяется климатическими условиями её упаковки, транспортировки и хранения.

Бумага не должна подвергаться негативному воздействию влаги и температурным колебаниям. Если бумага хранится в помещении с определенной относительной влажностью без упаковки, защищающей её от атмосферных влияний, то она воспринимает влагу из окружающего воздуха или отдает влагу до тех пор, пока не будет достигнута равновесная влажность.

При поглощении влаги бумагой на её краях образуется выраженная волнистость. Если бумага отдает влагу, то её края загибаются.

1. При печати с использованием нескольких цветных красок на цветной бумаге необходимо учитывать цвет запечатываемого материала.

2. прежде чем печатать на бумаге, она должна пройти акклиматизацию в печатном цехе в течение некоторого времени, чтобы достичь температуры 20-22 и влажности 50-55%. Нельзя вскрывать пластиковую обертку паллеты с листовой бумагой до печатного цеха, если нет отдельного помещения для акклиматизации бумаги.

3. особое внимание необходимо обратить на различие свойств бумаги по длине и ширине листа, ан лице и обороте листа. Это особенно важно при фальцовке и шитье, при припрессовке пленки, при разрезке и др.

4. следует тщательно выбирать бумагу для печати различных изданий разными способами и технологиями.

Характеристики Офисной бумаги:

Бумага для офиса должна отвечать самым высоким требованиям качества печати - использование некачественной бумаги для офиса связано с риском порчи офисной техники. Именно работоспособность офисной бумаги должна играть главную роль при определении эффективности затрат на бумагу.

Многие покупатели при выборе бумаги для офиса руководствуются в первую очередь степенью белизны бумаги. На самом деле качество бумаги для офиса определяется ее физическими, химическими, электростатическими свойствами, а также отделкой. Для удобства категории офисных бумаг обозначаются буквами А, В, С.

А – гарантирует максимальное качество печати и пригодность ко всем технологиям печати. Бумага данной категории предназначена для печати документов «высшего качества». К данной категории относятся такие виды бумаг как HP Printing Paper, Ballet Premier, Maestro Spesial, Data Copy, Xerox Premier.
В – бумага, обеспечивает улучшенное качество печати для всех технологий. Подходит для всех видов офисной техники. Удобна для потребителей, у которых нет больших объемов копирования. Пригодна также для использования в небольших копировальных аппаратах и «капризных» принтерах. К данной категории относятся такие виды бумаг как KYM Lux, Ballet Classic.
С – гарантирует базовую работоспособность сорта на офисном оборудовании, наиболее экономичная бумага с минимально необходимыми параметрами белизны, шероховатости, непрозрачности, жесткости и т.п. Она предназначена в первую очередь для небольших объемов копирования и печати документов с невысоким требованием качеству бумаги. Данную категорию бумаги нельзя использовать при цветной печати в струйных принтерах. К данной категории относятся такие виды бумаг как Xerox Performer, Ballet Universal, SvetoCopy, Maestro Standard.

Цветная офисная бумага может играть весьма важную роль, не просто скрашивая монотонные будни офиса, но и обеспечивая разграничение информации по различным параметрам: степени важности, степени срочности, каналам распространения, типам документов и так далее. Нередко цветную офисную бумагу (особенно плотную) используют в качестве недорогих обложек для брошюр, отпечатанных на офисной технике или цифровых дупликаторах.

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.

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.

Бумага - это материал на основе растительных волокон, дополненных различными добавками и наполнителями.

Этот материал причисляют к важнейшим изобретениям человечества, и неспроста. Без него не был бы возможен такой высокий уровень прогресса, какой существует сейчас.

Изготовление бумаги ведется на целлюлозно-бумажных комбинатах. Эти предприятия располагаются невдалеке от водоемов, поскольку технология изготовления бумаги предполагает использование значительных объемов воды.

Сырье для производства бумаги

Основной материал, используемый для производства бумаги - древесина разных (больше – хвойных, потому что они на 40–50% состоят из целлюлозы) сортов и макулатура. В особых случаях используется хлопок. Еще один вид сырья, появившийся относительно недавно, - синтетические волокна. Также основой для производства бумаги может стать ветошь, волокна однолетних растений, шерсть, асбест.

Для изготовления бумаги чаще всего используются такие полуфабрикаты, как целлюлоза и древесная масса в разных соотношениях.

Заготовленная древесина проходит специальную обработку: химическую и механическую.

Целлюлозу получают в процессе варки древесины в химическом растворе. Именно она придает материалу белизну и высокую прочность. Целлюлоза в полусыром виде может быть сразу отправлена на дальнейшую переработку в цех, а может быть спрессована, высушена и в виде серых листов отправлена на продажу другим предприятиям. В чистом виде целлюлоза используется для производства высококачественной бумаги дорогих сортов.

Механическая обработка, помол древесины, приводит к образованию древесной массы - частиц диаметром два-три миллиметра. Этот полуфабрикат содержит не только целлюлозу, но и лигнин - полимер, скрепляющий волокна растений. Именно из-за этого вещества полиграфическая продукция, напечатанная на газетной бумаге, с течением времени становится желтовато-коричневой под воздействием света. Древесная масса в чистом виде может применяться только для производства бумаги недорогих сортов (газетная, упаковочная).

Как изготавливают бумагу

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.

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;

• 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.

• Прессовая часть. В процессе прессования полотно проходит между несколькими парами прессов-валов, уплотняясь и отдавая большую часть влаги.
• Сушильная часть. В ней бумага-основа высушивается нагретыми паром цилиндрами. Но даже после этого в полотне остается до 8% влаги.
• 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.

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

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

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

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

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

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

Поэтому выделяют 2 вида целлюлозы:

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

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

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

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

Главная » Понятие » Как делают бумагу? Иванов С.Н. Технология бумаги