Как делают цветную бумагу на производстве. Как делают бумагу? Как изготавливают бумагу

Бумага – одно из важнейших изобретений человечества. Без нее трудно представить себе какую-либо сферу человеческой деятельности. Первыми бумагу начали изготавливать китайцы в 105 г. н. э. Веками совершенствовались технологии ее производства. Сегодня оно представляет собой многоэтапный высокомеханизированный процесс.

Сорта бумаги

Современное производство бумаги дает возможность получать множество ее разновидностей. По способу применения различают:

• бумагу для печати;
• картонную и упаковочную разновидности;
• техническую;
• санитарно-гигиеническую;
• полиграфическую.

Сорта бумаги для полиграфии подразделяют на:

• офсетную , она отличается самым высоким качеством;
• газетную - содержит волокнистые примеси;
• мелованную – со специальным покрытием для глянцевых журналов;
• офисную – выделяется устойчивостью к механическим повреждениям;
• бумагу для документов – с водяными знаками в качестве защиты;
• дизайнерскую – для визиток;
• упаковочную ;
• самокопирующуюся и самоклеющуюся .

Из основных показателей качества бумаги можно выделить:

• ее толщину;
• пористость поверхности;
• степень непрозрачности;
• гладкость, особенно для печатных форм;
• прочность, она важна для всех видов бумаги.

Основной компонент сырья

Сырьем для изготовления бумаги служит целлюлоза, являющаяся природным полимером из класса углеводов с большой молекулярной массой. Высокая степень полимеризации свидетельствует о длине макромолекул и их механической прочности. Благодаря линейному строению они обладают гибкостью и эластичностью. Переплетаясь между собой, макромолекулы образуют волокнистый материал, набухающий под воздействием воды.

Виды сырья

В качестве сырья для получения волокнистых материалов используют природные материалы - различные виды древесины, а также вторсырье, которое составляют отходы разных производств.

Сосны и ели дают целлюлозу с длинными волокнами, из которой можно получить бумагу с высокой прочностью.

Лиственные породы . Древесина берез и осин обладает более короткими волокнами с меньшей механической прочностью. Их преимуществом является быстрая возобновляемость ресурсов.

Стебли злаковых , однолетних растений. Небольшая длина целлюлозных волокон кукурузы или тростника компенсируется легкой возобновляемостью сырья.

Отходы хлопковых и текстильных производств дают длинные волокна с высокими механическими свойствами.

Макулатуру смешивают с древесиной и другими отходами и используют в производстве определенных сортов бумаги, например, картона. Использование вторичного сырья позволяет уменьшить вырубку лесов. Доля переработанной макулатуры в производстве бумаги постепенно увеличивается.

Синтетические волокна с недавних пор используются в производстве бумаги, что позволит снизить ее себестоимость и сэкономить природные ресурсы.

Стадии процесса

Производство осуществляется на целлюлозно-бумажных комбинатах. Изготовление бумаги включает несколько этапов.

1 стадия – начальная степень подготовки древесины. Она включает:

• очищение стволов деревьев от коры;
• распил на небольшие бруски;
• измельчение их до получения древесной массы.

На 2 стадии древесную массу подвергают высокотемпературной обработке кислотами. Она варится до получения жидкой смеси целлюлозных волокон. Одновременно она отбеливается и приобретает механическую прочность. Далее полуфабрикат может быть отправлен:

• на дальнейшую переработку;
• на продажу в спрессованном виде.

На следующем этапе к смеси добавляют:

• часть необработанной древесной массы или вторичного сырья;
• большой объем воды;
• различные добавки в виде смолы, клея, специальных веществ, красителей, в зависимости от назначения продукции.

Бумажная суспензия, в которой почти 99% составляет вода, фильтруется, очищается от примесей и подается в БДМ – бумагоделательную машину.

Формование бумажного полотна

Смесь попадает на ячеистую металлическую сетку, продвигаясь по которой, теряет часть воды. Волокна располагаются по движению сетки и переплетаются, формируя полотно бумаги. Следующие манипуляции заключаются в его прессовании и сушке:

• проходя через цилиндрические прессы, бумажное полотно отдает влагу и все больше уплотняется;
• после прохождения сушильной части в основе остается лишь 8% воды;
• пройдя между каландрами, полотно сматывается в большой рулон и подвергается резке.

Прежде чем попасть на каландры, основа подвергается мелованию. Она покрывается водной суспензией, состоящей из клеевых и пигментных добавок, придающих ей гладкость и высокие печатные качества.

Целлюлозно-бумажная промышленность развита в странах, где имеются большие массивы леса. С каждым годом растет потребность все в больших количествах бумаги. Хотя при заготовке древесины вырубка деревьев сопровождается посадкой новых, площади лесов со временем сокращаются. Поэтому так важен сбор макулатуры и его использование.

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.

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.

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

1. 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.