Для получения права самостоятельно публиковать энциклопедические и научные статьи, авторам необходимо отправить заявку произвольной формы с указанием минимальных сведений о своей квалификации на e-mail: [email protected]
Бумага - материал из растительных волокон, соответствующим образом обработанных и беспорядочно соединённых в тонкий лист, в котором волокна связаны между собой поверхностными силами сцепления. Русское слово бумага происходит от татарского слова "бумуг", что значит хлопок. Также предположительно это слово произошло от итальянского bambagia.
История происхождения бумаги
В ряде европейских стран бумага получила название от своего предшественника папируса. Изготовление папируса возникло в древнем Египте примерно около 3,5 тысяч лет до нашей эры. Его готовили из одного тростникового растения, произрастающего в низовьях Нила. Это растение имеет прямой трёхгранный стебель высотой до 5 метров. Для приготовления материала для письма использовалась только нижняя часть стебля длиной около 60 сантиметров. Её освобождали от наружного зелёного слоя, а белую сердцевину разрезали ножом на тонкие узкие полоски и 2-3 дня выдерживали в свежей воде для набухания и удаления растворимых веществ. Размягчённые полоски прокатывали деревянной каталкой по доске, затем снова замачивали на сутки, прокатывали и опять погружали в воду. После этих операций полоски становились полупрозрачного и имели кремовый оттенок. После этого полоски стебля укладывали друг на друга, обезвоживали под прессом, после чего сушили под прессом и разглаживали гладким камнем.
Примерно в V в. производство папируса резко сокращается, так как появились пергамент и несколько позже - бумага, а с X в. папирус потерял своё промышленное значение.
Во II в до нашей эры в Малой Азии в Пергамском царстве в городе Пергаме было организовано производство прекрасного материала для письма, но не из папируса, а из обработанных особым способом кож молодых животных - телят, ягнят, козлов, ослов. По имени города этот материал стал называться пергамент. В отличие от папируса пергамент был значительно прочнее, эластичнее, долговечнее, на нём было легче писать, причём с обоих сторон, а в случае необходимости текст можно было легко смыть и нанести новый. Но, несмотря на эти преимущества пергамента, изготовление его трудоёмко и он был дорогим материалом.
Китайские летописи сообщают, что бумага была изобретена в 105 г. н.э. Цай Лунем. До Цай Луня бумагу в Китае изготавливали из пеньки, а ещё раньше из шёлка, который делался из бракованных коконов шелкопряда. Цай Лунь растолок волокна шелковицы, древесную золу, тряпки и пеньку. Всё это Цай Лунь смешал с водой и получившуюся массу выложил на форму (деревянная рама и сито из бамбука). После сушки на солнце, Цай Лунь эту массу разгладил с помощью камней. В результате получились прочные листы бумаги.
После изобретения Цай Луня, процесс производства бумаги стал быстро совершенствоваться. Со временем в бумагу стали добавлять для повышения прочности крахмал, клей, естественные красители и т. д.
В начале VII в. способ изготовления бумаги становится известным в Корее и Японии. А еще через 150 лет, через военнопленных секрет изготовления бумаги попадает к арабам.
В VI-VIII вв. производство бумаги осуществлялось в Средней Азии, Корее, Японии и других странах Азии.
Большое значение для развития производства бумаги имело изобретение во второй половине XVII в. размалывающего аппарата - ролла. В конце XVIII в. роллы уже позволяли изготавливать большое количество бумажной массы, но ручной отлив (вычерпывание) бумаги задерживал рост производства. В 1799 г. Н. Л. Робер (Франция) изобрёл бумагоделательную машину, механизировав отлив бумаги путём применения бесконечно движущейся сетки. В Англии братья Г. и С. Фурдринье, купив патент Робера, продолжали работать над механизацией отлива и в 1806 г. запатентовали бумагоделательную машину. К середине XIX в. бумагоделательная машина превратилась в сложный агрегат, работающий непрерывно и в значительной мере автоматически. В XX в. производство бумаги становится крупной высокомеханизированной отраслью промышленности с непрерывно-поточной технологической схемой, мощными теплоэлектрическими станциями и сложными химическими цехами по производству волокнистых полуфабрикатов.
Применение Для письма и печати (книги, журналы, газеты, тетради)
Отделочный материал (обои)
Поделочный материал (оригами, папье-маше)
Упаковочный материал (фантики, мешки, коробки)
Чистящий материал (туалетная бумага, салфетки)
Производство гетинакса
Производство денег
Подложка для нанесения химических реактивов (фотобумага, индикаторная бумага, наждачная бумага)
Технология производства
Для приготовления бумаги нужны растительные вещества, обладающие достаточно длинным волокном, которые, смешиваясь с водой, дадут однородную, пластичную, т.н. бумажную массу. Полуфабрикатами для производства бумаги могут служить:
1. древесная масса или целлюлоза;
2. целлюлоза однолетних растений (соломы, тростницы, конопли, риса и других);
3. полуцеллюлоза;
4. макулатура;
5. тряпичная полумасса;
6. для специальных видов бумаги: асбест, шерсть и другие волокна.
Производство бумаги складывается из следующих процессов:
приготовление бумажной массы (размол и смешение компонентов, проклейка, наполнение и окраска бумажной массы);
выработка бумажной массы на бумагоделательной машине (разбавление водой и очистка массы от загрязнений, отлив, прессование и сушка, а также первичная отделка);
окончательная отделка (каландирование, резка);
сортировка и упаковка.
При размоле волокнам придают необходимые толщину и физические свойства. Размол производится в аппаратах периодического и непрерывного действия (роллах, конических и дисковых мельницах, рафинерах и других). Чтобы сделать бумагу пригодной для письма и придать ей гидрофобные свойства, в бумажную массу вводят канифольный клей, парафиновую эмульсию, глинозем и другие способствующие слипанию вещества (так называемая проклейка); для повышения связи между волокнами и увеличения механической прочности и жёсткости добавляют крахмал, животный клей; для увеличения прочности бумаги во влажном состоянии - мочевино- и меламино-формальдегидные смолы. Для повышения белизны, гладкости, мягкости и непрозрачности, а также улучшения печатных свойств бумаги вводят минеральные наполнители (каолин, мел, тальк); для придания цвета и повышения белизны - аналиновые (реже минеральные) красители. Некоторые виды бумаги, например, впитывающие и электроизоляционные, вырабатываются без проклейки и наполнения. Бумага из коноплянной массы и рисовая бумага белее бумаги из древесной целлюлозы, поэтому зачастую не требует дополнительного химического отбеливания волокон.
Готовая бумажная масса концентрацией 2,5-3,5% с помощью насоса подаётся из подготовительного отдела в мешальный бассейн, откуда поступает на бумагоделательную машину. Предварительно масса разбавляется оборотной водой (до концентрации 0,1-0,7%) и пропускается через очистную аппаратуру (песочницы, вихревые и центробежные очистители и узлоловители).
Наиболее распространена так называемая столовая (с плоской сеткой) бумагоделательная машина . Она состоит из сеточной, прессовой и сушильной частей, каландра и наката. Бумажная масса непрерывным потоком вытекает на движущуюся замкнутую в кольцо сетку машины, где происходит отлив, обезвоживание и уплотнение бумажного полотна. Дальнейшее обезвоживание и уплотнение полотна производится в прессовой части, образуемой несколькими вальцовыми прессами, между валами которых бумажное полотно транспортируется цельным в течение всего процесса шерстяным сукном, служащим эластичной прокладкой. Окончательное удаление воды происходит в сушильной части, где полотно бумаги попеременно соприкасается своими поверхностями с обогреваемыми изнутри паром чугунными шлифовальными цилиндрами, расположенными в шахматном порядке в двух ярусах. Поверхность бумаги получается гладкой благодаря тому, что она прижимается к цилиндрам верхними и нижними сукнами. Затем бумажное полотно отделывается в каландре, представляющем собой вертикальную батарею из 5-8 металлических валов. При движении между валами сверху вниз полотно становится более гладким, уплотняется и выравнивается по толщине. Получаемое полотно бумаги наматывается на рулоны на накате, представляющем собой принудительно вращаемый цилиндр, к которому прижимается валик с наматываемой на него бумагой.
