Відповідь на питання про те, як роблять папір сьогодні, лежить у площині технологій. Але варто зазирнути в історію. Прототип матеріалу - давньоєгипетський папірус - рослина, з якої робили письмовий матеріал. Розмочену серцевину з'єднували, накладаючи шари перпендикулярно один до одного. Після витримування під пресом листи висушували на сонці, розрізали та полірували. Готові гнучкі сувої були міцними - деякі з них збереглися до XXI століття.
Виготовлення паперу зі звичних матеріалів поставили на потік у Китаї. З ІІ століття н. е. технологія обробки лубу тутових дерев поступово почала поширюватися світом. Спочатку вона перейшла з Китаю на арабський Схід, а згодом - до Європи.
Перші мануфактури з виробництва паперу з'явилися торік у Європі XIII столітті. З XVII століття виготовленням паперових матеріалів зайнялися вітчизняні промисловці.
Деякі листи пергаменту добре збереглися
Види паперу
Щоб зрозуміти, як виготовляють папір, треба спочатку визначити його вигляд, адже склад сировини може бути різним.
Розрізняють такі різновиди матеріалу:
- Офсетна.Широко використовується у друкарській справі – для друку книг та масової поліграфічної продукції. Папір стійкий до вогкості, що важливо, тому що при офсетному друку використовують зволожувачі.
- Пакувальна.Міцна, несприйнятлива до вологи. До кольору та гладкості не висувають підвищені вимоги.
- Газетний.Застосовується для друку на високошвидкісному обладнанні. Її особливість - підвищена поглинання фарб.
- Мелована.Відмінності від інших видів – білизна, гладкість. З неї друкують якісні ілюстровані видання.
- Целюлозна.Складається із чистої целюлози плюс 1-3 % добавок. Використовується для друку банкнот та цінних паперів.
Дизайнерський папір для пакування подарунків
З чого роблять папір?
Сировиною служать рослинні речовини з довгими волокнами. Змішуючись із водою, вони утворюють податливий, однорідний напівфабрикат. Його роблять із:
- дерева – маса називається целюлозною;
- однорічних рослин: з конопляної або рисової маси виготовляють матеріал підвищеної білизни, із соломи та очерету - міцну та щільну;
- вторинної сировини - макулатури, ганчірки;
- сировини для виробництва паперу спеціального призначення- вовняних, азбестових та інших волокон.
Основний матеріал у паперовій промисловості – деревина. На комбінати постачають стовбури цілком. Там із них знімають кору, розрізають. Далі сировину подрібнюють на борошно - до волокон-фібрил.
У такому вигляді деревина надходить на подрібнення на борошно
Для виробництва паперу використовують:
- сосну, кедр - м'які породи придатні виготовлення пакувальних матеріалів;
- клен, дуб - основа із твердих порід гладка, але менш міцна;
- канадську ялинку - з неї роблять міцний, але еластичний матеріал;
- каштан, березу тощо.
Змішуючи дубову та соснову сировину, одержують книжковий папір. Вона міцна, еластична. Для покращення якості продукції дерев'яний матеріал сортують, фільтрують, обробляють хімічними складами.
Виробничі етапи
Технологія складається з таких етапів:
- обробка маси - розмелювання, фарбування, змішування рослинних та хімічних складових;
- розведення маси водою, очищення, пресування та сушіння;
- каландування;
- різання, сортування та упаковка.
Процес виготовлення паперу починається з розмелювання сировини в апаратах, що безперервно діють. На фабриках використовують роли, млини конічного та дискового типів, рафінери.
Отримане борошно очищають, додають сполучну речовину та наповнювач:
- парафінові емульсії;
- глинозем, каолін;
- сечовино-, меламіно-формальдегідну смолу;
- каніфольні та тваринні клеї;
- тальк, крохмаль та ін.
Рідкий склад виливають на плоску сітку паперової машини. Після ущільнення та формування цільне полотно покривають клейовими пігментами (так виробляють крейдований папір) або іншими складами.
Наступний етап - просушування при підвищеній температурі за допомогою шліфувальних циліндрів. Волокна застигають, утворюючи паперове полотно. Після зневоднення воно потрапляє у каландри. Це потужні циліндри, об'єднані по 5-8 штук. Проходячи між ними, папір стає гладким, вирівнюється, ущільнюється.
Так відбувається сушіння паперу
Готова стрічка намотується на накат - циліндр, що обертається, з притискним валиком. Він збирає полотно у рулон. Технологія виробництва паперу також передбачає постобробку - глянсування, фарбування, різання.
За тим же принципом роблять картон - матеріал щільністю від 250 г/м². З нього виготовляють обкладинки книг, папки, упаковку та іншу подібну продукцію.
Упаковка та різання
Спосіб різання рулонів паперу відрізняється залежно від планів використання. Рулони розрізають у бобінорізці, потім змотують у кілька рулонів меншого об'єму та діаметру. Потім поділяють на готові листи для друкарського цеху - наприклад, лазером (краї акуратні, на них немає нагару).
Готові рулони паперу
Останній етап виготовлення паперу – упаковка. Її найпоширеніші види:
- фасування в пачки з 250-1 000 листів, обгорнуті крафт-папером або іншим щільним та водостійким матеріалом;
- палетування - перенесення листів на плоскі прямокутні підставки з виїмками для захоплення та кріплення;
- змішаний спосіб - спочатку листи збирають у пачки, а потім поміщають на палети;
- упаковка «калачами» (згортками до 10-15 кг) - підходить для технічного, пакувального паперу збільшеного формату (може переноситься вручну, без пандусів та спецтехніки).
Критерії якості паперу
- Міцність - опір розриву і стиску при високошвидкісному друку повинна бути високою.
- Щільність – для глибокого друку використовують тонкі листи, для пакування – товсті (діапазон – від 60 до 300 г/м²);
- Гладкість - що вона вище, тим краще відтворюються деталі зображення, щільніше контакт листів з формами для друку;
- Білизна - показник потрапляє до діапазону 60-98 %;
- Непрозорість - чим менше просвічується лист, тим меншим буде ступінь прояву зображення зі зворотного боку (для звичайного офісного паперу - від 89%);
- Пористість – на пористому матеріалі краще фіксується фарба, але відбитки втрачають насиченість.
- Опірність стирання - якщо вона мала, в'язкі друкарські фарби "вищиплють" волокна з листів, і це забруднює деталі друкарського обладнання.
- Поглинання - чим вона вища, тим швидше фарби закріпляться на поверхні листа.
- Наявність проклеювання - з нею верхній шар буде міцним, стійким до дії вологи, клею.
Дивіться цікавий репортаж із заводу з виробництва паперу:
Підсумки
- Перші письмові матеріали з рослинної сировини з'явилися в Стародавньому Єгиптіта Китаї.
- Сьогодні папір різних видів виготовляють із деревини, однорічних рослин, вторинної сировини.
- У паперовій промисловості використовують целюлозу із хвойних порід, дуба, берези, каштану.
- Технологія виробництва паперу передбачає розмелювання, підготовку маси, пресування, сушіння, каландування, намотування в рулони. Поствиробничі етапи - різання та упаковка.
- Якість матеріалу визначається його щільністю, непрозорістю, гладкістю та іншими параметрами.
Папір споживається людьми у величезних кількостях. На одну людину на рік припадає сто п'ятдесят кілограмів. З чого і як роблять папір, читайте у статті.
Історичні відомості
Давно, в 105 році до нашої ери, Цай Лунь - імператорський підданий з Китаю, виготовив папір з дерева. Він зробив суміш із його деревини, пеньки, ганчір'я, додав деревну золу і все це виклав на сито для просушки. Після цього каменем відшліфував висохлу масу.
Вийшов папір із деревини, а китайський євнух став першим автором її технології. Так вважають китайці. Але в людей вчених інша думка. Це з тим, що археологи часто знаходять біля Китаю паперові уривки, які датуються більш раннім періодом.
Сировина
Папір виготовляють із деревної целюлози, інших волокон. рослинного походження: тростини, рису, соломи, конопель, а також ганчіркових відходів, макулатури та інших матеріалів. Для одержання целюлози використовують деревину різних порід дерев. Деревну целюлозу можна отримати кількома способами.
Найбільш економічним вважається механічний метод. На підприємстві деревообробки деревина подрібнюється, виходить крихта. Її змішують із водою. Папір з целюлози, отриманої в такий спосіб, неміцний, з нього виробляють газети. Висока якість має папір із целюлози, яку одержують з використанням хімічного способу. Для цього із дерев'яного бруса нарізається дрібна тріска. Її сортують за розмірами. Потім занурюють у розчин з хімічними препаратами та варять у спеціальній машині. Після цього фільтрують і промивають, внаслідок чого зайві домішки видаляються. Так виходить паперова сировина, яка називається деревною целюлозою. З неї виготовляється папір для журналів, книг, брошур, обгорткових матеріалів великої міцності.
Папір з тирси своїми руками
Тирса з сосни або ялинки заливаються водою і варяться рівно добу. У воду додається каустична сода. Через відсутність такої можна використовувати соду харчову. Після варіння суміш промивається водою та віджимається. Потім знову тирса висипається в каструлю з водою і ставиться на вогонь. Як тільки закиплять, каструля знімається з вогню, її вміст подрібнюється за допомогою міксера. Виходить кашоподібна маса однорідної консистенції.
Поки тирса вариться, робиться рама, ставиться на піддон, на неї натягується марля. Маса виливається на приготовану раму та рівномірно розподіляється по всій поверхні. Зайва водастікатиме в піддон. Але для швидкого видалення вологи її слід промочувати серветками, що вбирають. Потім рама перевертається і листок, отриманий з маси, легко відокремлюється від неї.
Лист треба прикрити з обох боків папером або газетою і покласти між дошками, зверху притиснути чимось важким. Під таким пресом він має пролежати хвилин п'ять. Після цього лист акуратно кладеться на фольгу і сушиться на сонці, в духовці, поблизу батареї.
склад
Папір із дерева виготовляється на основі деревної целюлози, отриманої з використанням механічного способу виробництва. Іноді беруться за основу інші матеріали. Такий папір можна зробити навіть удома. Але вона матиме низьку якість.
У наш час целюлозу одержують хімічним способом з використанням технологічних процесів. Для отримання паперу високої якості у його складі мають бути такі інгредієнти:
- Проклейка гідрофобна, яка перешкоджає розтіканню чорнила на папері. Вони не проступають на зворотний біклиста. Як проклеювання використовують клей каніфольний.
- Смола, клей чи крохмаль. Завдяки цим речовин папір з дерева стає більш довговічним і стійким до різних впливів на неї.
- Каолін, тальк або крейда роблять папір менш прозорим, підвищують його щільність.
Види деревини
Вона буває тверда та м'яка. Перший вид деревини отримують з хвойних порід дерев: сосни, ялиці, ялини, секвої та тсуга. М'яку деревину одержують із широколистяних порід: бука, клена, тополі, берези, дуба. У регіонах з тропічним кліматом- з тику, чорного та червоного дерева.
Папір із дерева цих порід високо цінується. Але вони, на жаль, повільно зростають. Їх вирубують більше, ніж відтворюють. Тому в тропічних лісахдерев цінних порід стає менше.
Виробництво паперу сьогодні
Справжнім папером вважається та, що виготовляється з маси, окремі волокна якої одержують, розмочуючи целюлозну сировину. Маса спочатку поєднується з водою, а потім вичерпується формою, на яку натягнута сітка. Зайва вода стікає, маса висихає, виходить аркуш паперу. Саме так китайський підданий Цай Лунь отримав свій перший аркуш паперу. За цей час, хоча минуло близько двох тисяч років, істотних змін не сталося.
Сьогодні виготовлення паперу здійснюється на сучасних заводах із величезними цехами, на обладнанні яких виконуються різні операції. Після отримання деревної целюлози надають волокнам форму і структуру, для чого паперову сировину змішують з клеями і смолами. Клей відштовхує воду від паперу, а смола запобігає розтіканню чорнила. Папір з дерева, фото якого представлено для огляду, не потребує такої обробки для друкованих потреб, оскільки друкарська фарба не розтікається.
На наступному етапі відбувається забарвлення. Для цього папір поміщається у змішувач із пігментами або барвниками. Потім кашоподібна маса надходить у машину, яка називається папероробною. Після всіх етапів обробки в цій машині маса стає паперовою рулонною стрічкою, яка проходить багато валиків: один віджимає воду, інший висушує стрічку, третій полірує.
На наступному етапі папір направляється до цеху для мокрого пресування. Тут волокна знежирюють та ще більше ущільнюють. В результаті виходить сухий папір з дерева білого кольору, змотаний у величезні рулони, які переходять у друкарню. Там вони ріжуться відповідно до необхідних розмірів.
Виготовлення паперу є складним фізико-хімічним процесом. Простий лист – результат великої кількостіетапів виробничого процесу Зараз ми розглянемо покроковий процесстворення паперу.
Виробництво паперу складається з наступних кроків. Спочатку на комбінат доставляють колоди. Там їх подрібнюють за допомогою виробничого обладнання, а потім варять із спеціальними речовинами. Після цього суміш фільтрують, у результаті утворюється паперова маса. Її поміщають в апарати, де вона перетворюється на полотно, а потім на папір. Кожен етап містить безліч нюансів, тому розглянемо їх докладніше. Для виробництва паперу потрібна деревина. Також потрібно багато води. Тому багато комбінатів, що виробляють папір, розташовуються на берегах річок поблизу лісових масивів. До того ж водоймища можна використовувати для сплаву лісу. Папір найчастіше виготовляють із ялини, сосни та берези, але також використовують й іншу рослинну сировину, наприклад, солому чи бавовну. У деяких випадках застосовують макулатуру, що дозволяє скоротити вирубку лісу. Процес створення паперу починається з того, що на комбінат доставляються колоди – річкою або наземним транспортом. Виробниче обладнання знімає з них кору та подрібнює їх на короткі колоди однакової довжини. Щоб отримати з них папір, подрібнюють ще сильніше. Потім отримана маса кілька годин вариться з додаванням спеціальних хімічних речовин. В результаті цього процесу деревина перетворюється на дрібні волокна – целюлозу. Залежно від того, який за якістю папір необхідно отримати, до цих волокон додають хімічно необроблену деревну масу, очищену від великих частинок, або подрібнену макулатуру. Тут варто згадати, що додавання макулатури робить папір щільнішим і якіснішим.
Розуміння всіх етапів створення паперу допоможе прийняти правильне рішення під час вибору відповідного виду друку. Таким чином, ви зможете вибрати папір з найкращою якістюзображення, яке зменшить кількість застрягань та інших незручностей.
Китайці робили її із розмочених рослинних волокон. У Європу папір потрапив між 1000 та 1100 роками. Виявилося, що її можна робити з дерева, ганчірки і навіть... зі старого паперу - макулатури. Так виявилось, що папір можна було використати двічі!
Як же роблять папір у наші дні?
Папір виготовляють на паперових фабриках.
Основною сировиною для паперу є деревна целюлоза. Целюлозу одержують із лісових порід: в основному з ялини, сосни та берези, але використовують також евкаліпт, тополю, каштан та інші дерева.
На фабриці машини здирають із них кору, подрібнюють на тріски.
Найекономічніший спосіб отримання деревної целюлози – механічний: на деревообробному підприємстві лісоматеріали подрібнюються до крихти, яка поєднується з водою. Папір, виготовлений на основі такої целюлози, неміцний і найчастіше йде на виробництво, наприклад, газет.
Папір вищої якості роблять із целюлози, отриманої хімічним способом. З такої деревної маси виготовляють папір для книг, брошур та модних журналів, а також міцні обгорткові матеріали.
У цьому випадку тріски сортують за розміром на спеціальних ситах і відправляють у варіння. Варять дерево у спеціальних машинах, куди додають кислоту.
Очищену та розварену деревину фільтрують та промивають, щоб очистити від домішок.
До оброблюваної паперової маси може бути додана макулатура, але після видалення чорнила. На цьому етапі виробництва маса, що обробляється, що складається з деревних волокон і води, називається паперовою сировиною.
Потім на спеціальній переробній машині змінюються форма та структура паперових волокон. Для цього до паперової сировини додають додаткові речовини. Наприклад, клеї - їхня присутність у папері паперу відштовхує вологу. Або смоли – завдяки їм, написане на папері чорнилом на водній основі, не розтікається і легко розпізнається людським оком. Папір, що використовується для друкування, не вимагає такого проклеювання, як писальний, тому що друкарські фарби готуються не на водній основі і не розтікаються.
Після цього папір фарбують у змішувачі, куди додають барвники або пігменти, наприклад, дрібно подрібнені речовини для крейдування. Так, добавки каоліну роблять папір білим та непрозорим.
Паперова маса, перетворена на кашку, потрапляє в папероробну машину.
Спочатку кашка виливається на сітку папероробної машини. Ця сітка натягнута на два вали і постійно обертається, переносячи паперову кашку вперед. На сіточній ділянці починається утворення паперового полотна, яке називається формуванням листа. Це відбувається завдяки видаленню води із волокнистого матеріалу. У міру просування паперової маси по стрічковому конвеєру частина води, що міститься в ній, витікає через пористі отвори, і паперові волокна починають сплітатися один з одним, утворюючи так звану рулонну стрічку.
Сира паперова стрічка проходить через низку валиків. Одні валики віджимають воду, інші, що обігріваються зсередини пором, висушують її, треті полірують.
Наприкінці сіткової ділянки сире паперове полотно переміщається в секцію пресування, яку також називають "мокрим пресуванням". Там паперове полотно механічно зневоднюється та ще більше ущільнюється.
Нарешті рівна біла стрічка виходить із машини і намотується у величезний рулон.
Потім ці рулони відправляють у друкарні чи ріжуть на аркуші.
Так, переходячи з машини в машину, дерево перетворюється на білий та чистий папір.
А чи знаєте ви...
Для виготовлення 1 тонни паперу потрібно 5,6 м3 деревини. Якщо врахувати, що середній обсяг однієї колоди (дерева) – 0,33 м 3 , то для виробництва 1 тонни паперу потрібно 17 дерев.
А з 1 тонни паперу можна виготовити близько 30 тисяч традиційних учнівських зошитів.
Папір настільки міцно і так давно увійшов у наше повсякденне життя, що технологія його виробництва давно перестала бути секретом. Кожен знає, що папір роблять із дерева, але це не зовсім так. Щоб відповісти на питання, з чого зроблено папір, слід поглибити свої знання про особливості цього матеріалу.
склад
Дійсно, основний для виробництва паперу може служити одержувана механічним способом із деревини (іноді з коноплі та рису) целюлоза. Таким чином, її можна навіть зробити самому в домашніх умовах. Але при використанні тільки цих компонентів та способів папір вийде низькоякісним.
У сучасній промисловості целюлозу добувають найчастіше хімічним шляхом, а якісні сорти паперу мають у своєму складі:
- гідрофобне проклеювання (наприклад, каніфольний клей), що перешкоджає зайвому розтіканню чорнила та його проступу з зворотного боку;
- смоли, крохмаль або різні клеї, що підвищують довговічність паперу та його стійкість до механічних впливів та вологості;
- тальк/крейда і каолін, що роблять папір більш щільним і непрозорим;
- барвники.
Різноманітність типів
Звичайно, певний тип паперу має на увазі використання тих чи інших наповнювачів у різній пропорції. Наприклад, папір, що використовується в трансформаторах, не містить проклейки для забезпечення електроізоляції, а сторінки ж глянцевих журналів включатимуть до свого складу і крейду, і смоли, і інші компоненти.
Крім того, папір може містити компоненти, що зовсім не впливають на щільність і гідрофобність. Так, якісний туалетний папір часто просочується такими цілющими речовинами, як масло алое та антисептики.
