История появления бумаги датируется временами третьего тысячелетия до нашей эры.
С чего всё начиналось
Древние египтяне обнаружили растение на берегах рек, папирус, из которого изготовлялся материал для письма с одноимённым названием. Его стволы разрезались на тонкие полосы, складывались в несколько слоёв вдоль и поперёк, сжимались под большим грузом и оставлялись на солнце сушиться. Таким образом, получались гибкие листы, которые резались по определённым размерам, их полировали и склеивали в свитки. Это был первый писчий материал, который сохранился и до наших времён.
Во II веке производство папируса заменилось изготовлением бумаги, более похожей на ту, которой мы пользуемся в нынешнее время. Изобретателями первой бумажной технологии являются китайцы. Сырьём послужили отходы коконов шелкопряда, но из-за недостаточного их количества, перешли на коноплёвую крапиву. Бумага, изготовленная из неё, была не качественной: листы разные по толщине, шершавые и не ровные, что и послужило поводом отказаться от данной технологии. Для усовершенствования производства взяли иное направление: луб тутового дерева. Бумага из него была, по качеству, на несколько порядков выше, а сам секрет изготовления держался в строжайшей тайне. Но прошло время, и данный секрет стал явным, перешёл к арабам и, уже от них, распространился по всему миру.
В начале ХIII века первая бумажная фабрика появилась в Европе, а к концу ХVII её изготовлением начали заниматься и в России.
Новый этап развития
Ввиду того, что ничто в этом мире не стоит на месте, сырья для производства не хватало, а бумаги требовалось всё большее и большее количество. Это послужило поводом для поиска новых технологий. Впервые, для изготовления бумаги начали использовать древесину, а точнее, произведённую из неё древесную целлюлозу. Для получения данного сырья подходят все виды деревьев как мягких, так и твёрдых пород.
Если внимательно разглядеть клочок бумаги в микроскоп, можно, практически с точностью, сказать, из какого дерева делают бумагу для тех или иных целей.
Например, упаковочная бумага обладает не только определённой прочностью, но и является грубой. Её производят из пород мягкого дерева, коими являются сосна, кедр, ель. Но вот интересный факт. Бумага, сделанная из Канадской ели, имеет все качества прочности, но плюсом является её эластичность.
Клён с дубом относятся к твёрдым породам дерева, а вот бумага из них менее прочная. Но, ввиду того, что она имеет гладкую поверхность, её используют для типографской печати.
Но если смешать производные сосны и дуба, провести ряд химических превращений, то можно получить качественный, прочный и эластичный лист, из которого делается книга.
Но как из огромного дерева получается красивая тетрадь, книга или пачка белых листов? Разберемся в этом вместе.
Как делают бумагу
Бумага производится на бумажных фабриках. Из леса на фабрику привозят бревна. Чаще всего используют сосну, ель, березу, а также эвкалипт, тополь, каштан.
На специальной площадке из бревен сдирают кору и измельчают на щепки. Затем на конвейере осколки транспортируют на целлюлозный завод, где они варятся в специальном растворе. В результате получается целлюлоза - основное сырье для изготовления бумаги.
Интересно! Из одного дерева получается 2857 тетрадей на 12 страниц. Чтобы вырастить взрослое дерево, нужно 60 лет. Вот почему важно бережно пользоваться учебниками и тетрадями, ведь все это - срубленные деревья.
Самый экономный способ получить древесную целлюлозу - механический . Деревообрабатывающее предприятие измельчает лесоматериалы в крошку и смешивает с водой. Так изготавливают бумагу низкого качества - например, для газет.
А вот для изготовления высококачественной бумаги - для журналов, книг и брошюр - применяют химический способ . С помощью сит осколки сортируют по размеру. Дальше измельченная древесина с добавлением кислоты варится в специальных машинах.
Затем целлюлоза проходит через фильтры и промывается, освобождаясь от примесей. На этом этапе к сырью могут добавить макулатуру, однако предварительно ее непременно очищают от чернил.
Следующий этап - добавление клеев и смол. Первые - отталкивают влагу, вторые - предотвращают растекание чернил, которые часто изготавливаются на водной основе. Именно благодаря этим процессам написанное в Твоей тетради не размазывается и легко читается. Бумага для печати такой проклейки не требует, ведь печатные краски не готовят на водной основе.
Но и это еще не все. Потом к бумажному сырью добавляют пигменты и красители. Например, белый цвет бумаги получается благодаря добавлению каолина.
После этого бумажная масса попадает в бумагоделательную машину на ленточный конвейер. Здесь с помощью крошечных пористых отверстий и отжима различными валиками из бумаги удаляется влага и образуется сплошная рулонная лента.
На этапе «мокрого прессования» бумагу окончательно высушивают, обезвоживают и уплотняют. Результат - ровная белая лента наматывается на огромный рулон. Бумага готова! Можно отправлять на книжные фабрики. Там бумажное полотно разрезают, создавая книги и тетради.
Узнать все тонкости производства бумаги можно из видеоролика.
Как делают книги?
Итак, после того, как автор напишет текст, а редактор издательства его утвердит, начинается процесс корректуры . Произведение проверяется на наличие ошибок. В идеале команда корректоров вычитывает текст несколько раз. После этого книге подбирают иллюстрации.
Затем начинается верстка . С помощью специальной компьютерной программы верстальщик выбирает формат книги, размер полей, виды и размеры шрифтов, определяет расположение иллюстраций и текста.
Следующий этап называется цветоделением . Знаешь ли Ты, что для того, чтобы напечатать обложку модного журнала, нужно всего четыре краски: голубая, розовая, желтая и черная? Поэтому сейчас дизайнер должен разделить все иллюстрации на четыре составляющие.
Самый ответственный этап - печать книги . Краска с помощью валиков на печатной машине раскатывается до тоненького слоя, подается на печатную форму, которая вращается и наносит изображение на сплошной виток бумаги.
Интересно! За одну смену работники типографии могут напечатать несколько тысяч листов.
Любую книгу трудно представить без обложки. Поэтому следующий этап - создание «лица» будущей книги. Если обложка готова, ее накладывают на книжный блок и подрезают. Если изготавливается твердая обложка, книгу обрезают до приклеивания обложки.
Вот и все - книга готова радовать глаза восхищенных покупателей, осталось лишь запаковать. Увидеть воочию, как делают книги, Ты можешь в следующем видео.
Из чего делали книги и бумагу в древности?
Когда-то не было книг в таком виде, в котором Ты видишь их на витринах магазинов или в библиотеках сегодня. А все потому, что люди не умели их изготавливать. Вместо бумаги человечество использовало стены пещер, камни, посуду, кору деревьев …
Прошли годы, и люди придумали делать записи на сырой глине . Однако такие книги были слишком тяжелы, неудобны и недолговечны.
Спустя некоторое время тяжелое глиняное полотно сменили книги из телячьей или козьей шкуры - легкие и практичные. Поскольку первую такую книгу создали в древнем городе Пергаме, «бумагу» из кожи животных назвали пергаментом.
Однако такой материал был слишком дорогой, ведь чтобы создать одну книгу, надо было забить много телят. Поэтому люди продолжали искать более дешевые и легкие способы создания книг. И это им удалось.
Вдоль рек Африки растет высокое болотное растение - папирус . О его удивительных свойствах люди догадались не сразу. Сначала растение использовали при строительстве домов. Но однажды один мужик чинил свой дом. Разрезал стебель, вынул волокнистую середину и положил на солнце. Каково же было удивление мужчины, когда он заметил, что волокна превратились в сухие узенькие ленточки. А когда он увидел, что папирус еще и хорошо впитывает краску, то понял: на папирусе можно писать! Так появились книги из папируса.
Но кто и когда изобрел бумагу такой, какой мы видим ее сейчас? Исследователи уверяют: пальма первенства принадлежит китайцам. Они додумались производить бумагу из молодых побегов бамбука.
Интересно! …А до того времени китайцы писали на шелке или бамбуковых дощечках. Таинство изготовления шелка китайцы ревностно берегли. Однако шелк был очень дорогим, а значит - недоступным большинству населения, а бамбук - слишком тяжелым. На одной доске помещались всего 30 иероглифов. Сохранились сведения: для того, чтобы перевезти некоторые произведения, китайцам необходима была целая телега.
Китайские летописи сообщают, что бумагу изобрел в 105 г. н. е. Цай Лунь .
«Всякий высоко ценит деятельность Цай Луна: он изобрел бумагу, и слава его живет до сих пор...» - говорит летопись.
ІV век сталпереломным в истории изготовления бумаги. После совершенствования технологии ее производства бумага навсегда вытеснила бамбуковые дощечки. Новые эксперименты доказали: бумагу можно производить из дешевого растительного сырья: коры деревьев, тростника, бамбука. Последнему китайцы были особенно рады: бамбука в их стране - пруд пруди.
Как ни старались китайцы сохранить тайну производства бумаги, им это не удалось. В 751 году во время борьбы с арабами несколько китайских мастеров попали в плен. От них арабы узнали секрет создания загадочного товара и в течение пяти веков выгодно сбывали его в Европу.
Как ни странно, но европейцы последними из цивилизованных народов научились изготавливать бумагу - где-то в XI-XII ст. Первыми позаимствовали технологию производства бумаги испанцы, потом - итальянцы, немцы, англичане...Интересно, что долгое время бумагу изготавливали не только с размоченных волокон деревьев, но и с тряпок и другого лохмотья.
Первую производственную машину по выпуску бумаги промышленным способом изобрели во Франции в 1798 году.
На территори и украинских земель производство бумаги началось в XIII веке в Галиче. Однако документально подтвержденные сведения об украинских бумажных «фабриках» сбереглись начиная с ХVІ века. Исследователи истории украинской бумажной промышленности нашли материалы о 200 «фабриках», действовавших на территории Украины с XVI до начала ХХ века, что свидетельствует о высоком культурном уровне тогдашнего населения.
Замок Радомысль в Радомышле, Житомир щина - первая в Центральной Украине бумажная фабрика, построенная в 1612 году.
Сейчас бумага окружает нас повсюду, ежегодно завоевывая все новые и новые сферы применения. Именно поэтому так важно помнить, что изготавливается она из деревьев - лесных ресурсов, которые с каждым годом на планете катастрофически уменьшаются.
Бережно относиться к книгам, экономно использовать бумагу, сдавать макулатуру, сажать деревья - самое малое, что может сделать каждый для сохранения лесов. А один изобретательный мальчик, чтобы сохранить лесные насаждения, даже отказался писать сочинение. =)
Изготовление бумаги является сложным физико-химическим процессом. Простой лист – результат большого количества этапов производственного процесса. Сейчас мы рассмотрим пошаговый процесс создания бумаги.
Производство бумаги состоит из следующих шагов. Сначала на комбинат доставляют бревна. Там их измельчают при помощи производственного оборудования, а затем варят со специальными веществами. После этого смесь фильтруют, в результате чего образовывается бумажная масса. Ее помещают в аппараты, где она превращается в полотно, а затем в бумагу. Каждый этап содержит множество нюансов, поэтому рассмотрим их более подробно. Для производства бумаги необходима древесина. Также требуется много воды. Поэтому многие комбинаты, производящие бумагу, располагаются на берегах рек вблизи лесных массивов. К тому же водоемы можно использовать для сплава леса. Бумагу чаще всего производят из ели, сосны и березы, но также используют и другое растительное сырье, например, солому или хлопок. В некоторых случаях применяют макулатуру, что позволяет сократить вырубку леса. Процесс создания бумаги начинается с того, что на комбинат доставляются бревна – по реке или наземным транспортом. Производственное оборудование снимает с них кору и измельчает их на короткие бревна одинаковой длины. Чтобы получить из них бумагу, измельчают еще сильнее. Затем полученная масса несколько часов варится с добавлением специальных химических веществ. В результате этого процесса древесина превращается в мельчайшие волокна – целлюлозу. В зависимости от того, какую по качеству бумагу необходимо получить, к этим волокнам добавляют химически необработанную древесную массу, очищенную от крупных частиц, или измельченную макулатуру. Здесь стоит упомянуть, что добавление макулатуры делает бумагу плотнее и качественнее.
Понимание всех этапов создания бумаги поможет принять правильное решение при выборе подходящего вида для печати. Таким образом, вы сможете выбрать бумагу с наилучшим качеством изображения, которое снизит количество застреваний и других неудобств.
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.
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:
- 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.
- Упаковочная. Прочная, невосприимчивая к влаге. К цвету и гладкости не предъявляют повышенные требования.
- Газетная. Применяется для печати на высокоскоростном оборудовании. Ее особенность - повышенная впитываемость красок.
- Мелованная . Отличия от других видов - белизна, гладкость. Из нее печатают качественные иллюстрированные издания.
- 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
- Прочность - сопротивляемость разрыву и сжатию при высокоскоростной печати должна быть высокой.
- Плотность - для глубокой печати используют тонкие листы, для упаковки - толстые (диапазон - от 60 до 300 г/м²);
- Гладкость - чем она выше, тем лучше воспроизводятся детали изображения, плотнее контакт листов с формами для печати;
- Белизна - показатель попадает в диапазон 60-98 %;
- Непрозрачность - чем меньше просвечивается лист, тем меньшей будет степень проявления изображения с обратной стороны (для обычной офисной бумаги - от 89 %);
- Пористость - на пористом материале лучше фиксируется краска, но отпечатки теряют насыщенность.
- Сопротивляемость истиранию - если она мала, вязкие печатные краски «выщиплют» волокна с листов, и это загрязняет детали печатного оборудования.
- Впитываемость - чем она выше, тем быстрее краски закрепятся на поверхности листа.
- 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.