Сообщение как сделали бумагу
Как делают бумагу: история, технология изготовления, характеристики
Вы когда-нибудь задавались вопросом…
Задолго до появления Всемирной паутины практически вся письменная информация распространялась в печатном виде. Идея получения информации с раскрашенных листов бумаги начинает казаться немного старомодной, но это не значит, что мы собираемся перестать использовать бумагу в ближайшее время.
Люди предсказывали появление «безбумажного общества» на протяжении десятилетий, и оно все еще кажется не близко; во всяком случае, мы используем больше бумаги, чем когда-либо прежде, и не только для печати. Огромное количество бумаги и картона по-прежнему используется для упаковки продуктов, в полотенцах и подгузниках, а также в широком ассортименте строительных материалов. Вероятно, не будет преувеличением сказать, что бумага — самый любимый материал в мире.
ВсеЗнаешь.ру предлагает внимательнее посмотреть, что это такое и как это сделано!
Кто изобрел и из чего делали бумагу раньше?
3000 г. до н.э.: Древние египтяне начинают писать на папирусе, сделанном из тростника, растущего на берегах реки Нил. Это первая легкая портативная поверхность для письма.
105 г. н. э.: Китаец Цай Лунь — изобрел бумагу из хлопка для императора Китая. Технология производства бумаги постепенно распространяется по всей Азии.
1100-е годы: Мавры внедряют технологию изготовления бумаги в Северной Африке и Испании, откуда она переходит в остальную часть Европы. Их бумага сделана из конопли и льна.
1450-е годы: Иоганн Генсфляйш цур Ладен цум Гутенберг (Иоганн Гутенберг) — изобретает способ книгопечатания подвижными литерами и печатает около 180 экземпляров своей знаменитой Библии Гутенберга. Это изобретение значительно увеличивает спрос на бумагу.
1799 год: Первую бумагоделательную машину (БДМ) непрерывного действия изобрёл француз Луи-Николя Робер (1761—1828).
1809 год: Англичанин Джон Дикинсон (1782–1869) изобрел и запатентовал альтернативное устройство для изготовления бумаги, называемое цилиндровым устройством.
1840 год: В Германии разработан метод получения механической или химико-механической древесной массы, применяемой в качестве исходного материала для изготовления бумаги или картона, и может быть использован в целлюлозно-бумажной промышленности.
1883год: Немецкий изобретатель Карл Ф. Даль разрабатывает химический метод изготовления прочной бумажной массы, называемый крафт-процесс («прочность»). Он представляет собой способ превращения древесины в древесную массу, которая состоит из почти чистых целлюлозных волокон, основного компонента бумаги.
1890 год: Американская компания Scott Paper Company из Филадельфии, Пенсильвания, производит первый бумажный рулон туалетной бумаги; в 1907 году компания разработала бумажные салфетки для улучшения общественной гигиены. В 1931 году Scott Paper производит первые бумажные полотенца ScottTowels и продает их в продуктовых магазинах.
Виды бумаги
Чтобы понять, как изготавливают бумагу, надо сначала определить ее вид, ведь состав сырья может быть разным.
Различают такие разновидности материала:
Из чего делают бумагу?
Большая часть бумажной массы изготавливается из деревьев (в основном быстрорастущих вечнозеленых хвойных деревьев), хотя она также может быть изготовлена из бамбука, хлопка, конопли, джута и широкого спектра других растительных материалов.
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:
Смешивая дубовое и сосновое сырье, получают книжную бумагу. Она прочная, эластичная. Для улучшения качества продукции древесный материал сортируют, фильтруют, обрабатывают химическими составами.
Производственные этапы изготовления бумаги
Производство начинается с изготовления бумажной массы, которая представляет собой смесь воды, целлюлозы и древесной массы (соотношение целлюлозы и д. м. определяет будущие характеристики продукции) с добавлением различных веществ для проклейки, окраски, улучшения свойств материала (клея, смолы, крахмала, мела, каолина и прочего). Соотношение воды и волокон таково, что бумажная масса представляет собой 2,5–3% суспензию.
Древесная масса
Предварительно очищенная бумажная масса поступает в бумагоделательную машину — сложный агрегат огромных размеров (длина — свыше 100м, ширина — 15-18м). За одну минуту полуфабрикат успевает пройти через все части БДМ;
1. Сеточная часть
Под напором этот состав непрерывно поступает на движущуюся проволочную сетку бумагоделательной машины. Технология изготовления бумаги такова, что волокна располагаются и переплетаются вдоль движения сетки, создавая машинное направление, которое в дальнейшем будет играть важную роль при использовании готового продукта. По мере движения сетки вода постепенно уходит и осуществляется формование бумажного полотна.
Сеточная часть БДМ
2. Прессовая часть
В процессе прессования полотно проходит между несколькими парами прессов-валов, уплотняясь и отдавая большую часть влаги.
3. Сушильная часть
В ней бумага-основа высушивается нагретыми паром цилиндрами. Но даже после этого в полотне остается до 8% влаги.
4. Каландры
Предварительно остуженное холодными барабанами полотно проходит каландрирование — пропускается между тяжелыми полированными валами — каландрами для придания ему большей гладкости и прочности. Каландрированная бумага сматывается в рулон и подвергается резке на меньшие рулоны или размотке и резке на листы.
Рулон готовой продукции
После и/или перед каландром могут быть установлены устройства для мелования бумаги. Мелование — нанесение покрытия из каолина или диоксида титана для увеличения гладкости бумаги и улучшения ее печатных свойств, оно бывает одно- или двухсторонним, однократным и многократным.
Критерии качества бумаги
Смотрите интересный репортаж с завода по производству бумаги:
Как делают бумагу?
Ответ на вопрос о том, как делают бумагу сегодня, лежит в плоскости технологий. Но стоит заглянуть в историю. Прототип материала — древнеегипетский папирус — растение, из которого делали писчий материал. Размоченную сердцевину соединяли, накладывая слои перпендикулярно друг другу. После выдерживания под прессом листы высушивали на солнце, разрезали и полировали. Готовые гибкие свитки были прочными — некоторые из них сохранились до XXI века.
Изготовление бумаги из привычных нам материалов поставили на поток в Китае. Со II века н. э. технология обработки луба тутовых деревьев постепенно начала распространяться по миру. Сначала она перешла из Китая на арабский Восток, а затем — в Европу.
Первые мануфактуры по производству бумаги появились в Европе в XIII веке. С XVII века изготовлением бумажных материалов занялись российские промышленники.
Некоторые листы пергамента хорошо сохранились
Виды бумаги
Чтобы понять, как изготавливают бумагу, надо сначала определить ее вид, ведь состав сырья может быть разным.
Различают такие разновидности материала:
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:
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:
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:
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:
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:
Критерии качества бумаги
Смотрите интересный репортаж из завода по производству бумаги:
Кто и когда изобрёл бумагу? Где это произошло?
В наши дни бумагу изготавливают во всем мире. Ежедневно мы используем ее, когда читаем газеты, журналы и книги, дети обучаются в школе по учебникам из бумаги, пишут в тетрадях, выполненных из этого же материала.
Список можно продолжать бесконечно, но кому же мы обязаны ее появлением? Кто и когда придумал бумагу?
Когда была изобретена бумага?
По общепринятой версии, бумага была изобретена в 105 году нашей эры. Однако сам материал для письма возник задолго до этого. Одной из самых ранних письменных принадлежностей в истории человечества был папирус, который жители Древнего Египта изготавливали из растения семейства осоковых.
Сегодня в музеях, посвященных египтологии, можно увидеть старинные иконографии с изображением папируса, датируемые III тысячелетием до нашей эры. Впоследствии для письма использовали шелковые ткани, производимые из бракованных коконов шелкопряда, а затем – пеньку, которую делали из конопляных волокон.
В 105 году произошел настоящий прорыв в бумажной индустрии, благодаря которому весь мир получил возможность писать на бумаге.
Кто изобрел бумагу?
К тому времени документы в Китае писались на бамбуке или костях животных. Они имели большой вес и были неудобными для перевозки, поэтому в стране появилась необходимость придумать что-нибудь более легкое. Правда, был еще шелк, но стоил он дорого и по определению не мог получить широкое распространение. По этой причине изобретение Цай Луня пришлось весьма кстати.
Существует легенда, что вдохновение для создания бумаги евнух обрел во время наблюдения за бумажными осами. Эти насекомые способны самостоятельно делать материал, похожий на бумагу, путем пережевывания древесных волокон и смачивания их своей клейкой слюной.
Историки не исключают, что на самом деле бумагу изобрел кто-то из более низких слоев общества, а Цай Лунь лишь присвоил себе результаты его труда. Как бы там ни было, но в 105 году евнух представил свое изобретение императору Хэ-ди, за что получил наивысшую похвалу.
Как была изобретена бумага?
В соответствии с китайскими летописями, чтобы получить бумагу, Цай Лунь использовал в своей работе древесную золу, пеньку, волокна тутового дерева и старье тряпье. Все ингредиенты он тщательно измельчил и перемешал с водой.
Дополнительно изобретатель создал специальное приспособление в виде деревянной рамки с бамбуковым ситом внутри, на которое выложил полученную смесь и выставил для просушки на солнце. Затем высушенный материал был разглажен камнями. В итоге получились тонкие, плотные листы, на которых было удобно делать записи.
С течением времени процесс был запущен в массовое производство. Бумагу изготавливали на водяных мельницах, но перед просушкой на солнце клали под пресс и подвергали сильному сжатию. В некоторых случаях в чаны с бумажным сырьем добавляли клей, благодаря чему при письме на таких листах чернила не растекались.
Древняя бумага была не совсем качественной и включала в себя цельные древесные волокна и даже кусочки тряпок, однако со временем китайская технология изготовления была усовершенствована и получила признание во всем мире.
Когда бумага попала в другие страны?
Распространение бумаги за пределы Китая продвигалось достаточно сложно. Долгое время техника ее изготовления держалась в секрете, но к VII столетию первые бумажные листы появились в Японии и Корее, а в IX веке – в арабских странах.
Европейцы смогли воспользоваться настоящей бумагой только в XI–XII столетиях. В эпоху Ренессанса в моду вошли бумажные обои, а к XV веку, в связи с появлением книгопечатания, в большинстве европейских государств уже существовали многочисленные бумажные фабрики.
Для человечества важно распространение и передача различной информации и знаний, поэтому знать, где и когда появилась бумага, интересно всем. Бумага представляет собой войлок, толщина которого около 0,2 мм, производят её из растительных волокон, мелко измельчённых.
Необходимая для современного человека бумага имеет интересную, почти детективную историю.
История возникновения бумаги
До создания бумаги люди пользовались в качестве носителей информации различным материалом:
На Руси писали на бересте – берёзовой коре.
Древняя история мира содержит примеры письма на глиняных кирпичиках – плитках, деревянных табличках, покрытых воском, для написания на которых использовали палочки – «стили».
Все изобретения, связанные с носителями информации, сохранялись в тайне, так как приносили доход своим производителям. Но самым строжайшим секретом, который долго не был разгадан, было изобретение технологического процесса изготовления бумаги китайцами.
Первая бумага, появившаяся в Китае ещё до нашей эры, изготавливалась из шёлка, а уже позднее из растительных волокон.
610 год известен тем, что в Японию прибыл представитель странствующих буддийских монахов Дан-хо, который и раскрыл секрет получения бумаги и туши. Японские монахи не только переняли секреты производства так нужного для всех материала, но и добились его более высокого качества.
Затем именно в Японии в VIII веке вслед за бумажными мастерскими появились первые фабрики.
Индийские производители изобрели способ производства бумаги из старого тряпья, которое после смачивания растиралось при помощи мельничных жерновов.
История возникновения бумажного производства содержит многочисленные интересные факты:
в восьмом веке арабы, победившие китайцев в сражении, переняли у пленных мастеров секреты состава бумаги;
испанские первооткрыватели способствовали распространению бумаги по многим странам мира;
персидским путешественником Насир Хосровом в 11 веке было замечено как используют обёрточную бумагу на базаре;
к концу 12 века началось появление бумажных мастерских в европейских странах;
изготовление бумажной продукции из дерева началось в 19 веке.
Изобретение технологии изготовления бумаги в Китае
Впервые данный материал появился в Китае, что подтверждают обрывки бумаги, найденные в гробнице из пещеры Баоцян провинции Шэньси на севере страны. Дата производства этих обрывков относится к 11 веку до нашей эры.
Процесс изготовления проходил следующим образом:
После замачивания в воде кору тутового дерева делили: внешний грубый слой шёл на изготовление бумаги низшего класса, из мягкого внутреннего изготавливали тонкую и дорогую.
Разделённые волокна варили в чанах, куда добавляли золу или известковое молочко.
Сваренную массу промывали, обрабатывали молотками.
Размельчённую массу проклеивали растительными соками, разбавленными водой, иногда заменяли сок на крахмальный клейстер.
Специальной формой отливали листы.
Немного подсушенный лист досушивали на солнце.
Придумал усовершенствованный рецепт производства этого ценного материала Цай Лунь, сановник из Китая – родины бумаги.
До этого момента, а доклад Цай Луня императору был представлен в 105 году, на производство бумаги требовалось много труда и затрат. Обобщив и усовершенствовав известные ранее технологии получения бумаги, он объяснил принцип, образующий листовой материал из отдельных волокон растений.
Цай Лунем было предложено соединить волокна шелковицы с пенькой, тряпками и древесной золой, которые толклись, смешивались с водой и выкладывались на форму для сушки, а так же разглаживались с использованием камней. С применением новой технологии бумажные листы получались более прочные, белоснежный цвет бумаги позволял использовать их для письма.
Будучи незнатного происхождения, Цай Лунь за изобретательность и трудолюбие был поощрён княжеским титулом. Начинал он службу при дворе императора простым евнухом.
Производство бумаги в России
Собственное российское производство бумаги появилось во времена царя Ивана Грозного. Попытки изготовления этого ценного материала проводились в подмосковном селе Ивантеевка. Планы Ивана Грозного по импортозамещению дорогостоящей бумаги столкнулись с интересами Тевтонского ордена и даже были одной из причин начала Ливонской войны.
Следующим этапом получения собственной российской бумаги было распоряжение патриарха Никона о возведении бумажных мельниц в 17 веке. Начинания патриарха, столкнувшись с финансовыми проблемами, постепенно сошли на нет.
Во времена правления Петра I возросла необходимость в большом количестве бумаги. По указу императора строились бумажные предприятия по европейскому образцу. Был так же издан указ о сборе сырья в виде изношенных полотен и тряпок и запрет в применении заграничной бумаги.
Во времена второй половины 18 века бумаги стало импортироваться в два раза меньше. При императоре Александре I было разрешено открытие частных типографий и рост бумажной продукции увеличился. Тяжёлый труд рабочих на бумажных фабриках и отсталые технологии тормозили увеличение роста продукции. Уже в начале 19 века произошло усовершенствование бумагоделательных машин.
Появились различные сорта бумаги, которые назывались:
Технология изготовления бумаги, как её делают из макулатуры
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.