Как делается бумага? Пошаговый процесс

По | 13.11.2020

Бумага, изготовленная из древесной массы или растительного волокна, является самым популярным материалом в мире. За более чем девятнадцать веков до появления всемирной паутины почти вся письменная информация передавалась в печатной форме.

Эра «безбумажного мира» предсказывалась десятилетиями, и до сих пор еще далеко. Фактически, мы используем больше бумаги, чем когда-либо прежде — более 400 миллионов метрических тонн бумаги производится во всем мире каждый год.

Сегодня разные типы бумаги используются не только для печати, но и для упаковки, письма, очистки, фильтрации, декорирования, ламинирования, салфеток и различных промышленных и строительных процессов.

Первый метод изготовления бумаги, вероятно, был разработан в Китае в 105 г. н.э., хотя известно, что самые старые археологические фрагменты бумаги относятся к II веку до н.э.

Несмотря на то, что в настоящее время бумага производится на больших автоматизированных машинах, чтобы удовлетворить потребности развивающегося общества, бумага ручной работы по-прежнему ценится за ее уникальную уникальность, а также за умелое мастерство, необходимое для создания каждого листа. Давайте копнем глубже и узнаем, как делают бумагу.

Откуда берется бумага?

Бумага, которую вы используете ежедневно, обычно производится из деревьев. Его можно сделать из хлопка, конопли, льна и других растительных волокон. Однако большое количество бумаги производится из бревен или переработанной бумаги, которая сама была произведена из бревен.

В частности, почти 50% всего волокна, используемого для производства бумаги, приходится на древесину, которая была специально заготовлена. Остальной материал поступает из древесного волокна с лесопилок, переработанной ткани, переработанной газеты и некоторых растительных материалов.

В целлюлозно-бумажной промышленности предпочитают хвойные деревья (мягкую древесину), такие как пихта и ель, поскольку они содержат длинные целлюлозные волокна в целлюлозе, что делает бумагу прочнее. Лиственные деревья (твердая древесина), такие как вяз и тополь, также используются для удовлетворения растущего спроса на бумагу.

В регионах, где нет значительных лесов, для производства целлюлозы можно было использовать бамбук, сахарный тростник и солому. Льняная и хлопчатобумажная тряпка используются для изготовления высококачественной бумаги, такой как сертификаты безопасности, листы резюме и бланки.

Вы знали, что американские бумажные деньги делают из хлопка?

Другие материалы, используемые для изготовления бумаги, включают наполнители (мел и глина), замасливатели (канифоль и крахмал), отбеливатели и красители.

Промышленное производство бумаги

Промышленный процесс изготовления бумаги начинается с леса. Бульдозер быстро срубает большое количество деревьев (включая эвкалипт, бук и березу). Волокна, полученные из этих деревьев, называются целлюлозой. Как правило, у хвойных деревьев более длинные волокна, что необходимо для производства прочной бумаги.

Как только вы срубите достаточное количество деревьев, их доставляют на фабрику и загружают в большую машину, которая снимает кору и производит щепу. Затем эта древесная щепа отправляется на другую автоматическую установку, известную как варочный котел. Он расщепляет древесину на мягкую смесь различных веществ, в том числе целлюлозу, волокно и тряпку.

Целлюлоза отделяется (химически или механически) от других веществ, а затем она смешивается с водой и химическими добавками для получения лигноцеллюлозного волокнистого материала, называемого пульпой. Наконец, пульпа превращается в бумагу с помощью большой роликовой машины.

Общий производственный процесс включает четыре ключевых процесса:

1. Производство целлюлозы

Существует два процесса превращения бревен в древесную массу: механический и химический. В первом случае бревна сбрасываются в цистерны для удаления коры. Затем их пропускают через измельчители, которые вдавливают древесину между большими вращающимися плитами, разбивая древесину на целлюлозу.

Волокна в древесной массе

Химический процесс обычно включает кипячение древесной щепы в растворе сульфида натрия и гидроксида натрия при высоком давлении. Это делается в больших варочных котлах. Когда щепа растворяется в пульпе, ее фильтруют, чтобы удалить другие части древесины. На этом этапе часто добавляют отбеливатель или красители.

2. Избиение

Мякоть растирают и соответствующим образом отжимают. Этот процесс осуществляется машинными битерами. На этом этапе добавляется несколько наполнителей и химикатов, таких как глины, мел и оксид титана, чтобы повлиять на качество конечного продукта.

Также указаны размеры, чтобы контролировать реакцию бумаги на разные краски. Крахмал, например, делает бумагу «в некоторой степени» водостойкой, так что чернила могут ложиться поверх бумаги, а не тонуть в ней.

Рабочий осматривает влажную беленую древесную массу на заводе недалеко от Пенсаколы (1947 г.)

3. Превращение целлюлозы в бумагу

Пульпа перекачивается или подается в большие автоматизированные машины. Практически все современные бумагоделательные машины основаны на принципах машины Фурдринье, изобретенной в Лондоне в начале 19 века.

Машина отфильтровывает нежелательные материалы из массы и производит непрерывно движущийся влажный мат из волокна. Затем его сушат в машине для создания прочного бумажного полотна.

4. Завершение

Высушенную бумагу оборачивают на большие металлические ролики, где она обрабатывается в соответствии с назначением. Его можно покрыть химикатами или пигментами перед тем, как пропустить через гладкие валки (каландры) в последний раз. В конце концов, его разрезают и упаковывают для распространения.

Как работает машина Фурдринье?

Различные секции машины Fourdrinier

Эти машины большие и сложные, они состоят из четырех основных частей:

Влажная секция: Мягкая влажная масса мякоти начинается в большом чане, известном как напорный ящик. Обычно он содержит смесь переработанных бумажных волокон и древесной массы.

Секция мокрого пресса: Здесь через сетку и всасывающие камеры удаляется значительное количество воды из пульпы. Формовочная бумага (показана синим цветом) проходит по вращающейся войлочной ленте (темно-черный), которая впитывает влагу. Большой валик также можно использовать для нанесения рисунка, текстуры или водяного знака на бумагу.

Сушильная секция: Бумага проходит через ряд валков с внутренним паровым нагревом, которые испаряют оставшуюся влагу.

Раздел календаря: Уложенные вертикально стопкой каландровые валки делают поверхность бумаги глянцевой и очень гладкой.

Бумага, выходящая из машины, наматывается на катушку.

Большая машина может иметь 40-70 сушильных валов. При работе на полную мощность он может производить бумагу с поразительной скоростью 40 миль в час (или 65 км / ч).

Бумага, выходящая из машины, наматывается на гигантскую катушку, которая может весить несколько тонн и иметь длину несколько метров. Он проверяется автоматизированными измерительными приборами, выявляющими дефекты. Бумага хорошего качества разматывается, разрезается на рулоны меньшего размера по заказу клиентов и маркируется для отправки.

Производство бумаги вручную

Несмотря на достижения в области технологий и материаловедения, метод ручного изготовления бумаги не сильно изменился. Это до сих пор похоже на то, как это делали китайцы много веков назад.

Общий процесс можно разделить на пять этапов:

  1. Отделите важное волокно (например, целлюлозу) от остальных деревянных частей.
  2. Взбейте волокно в кашицу.
  3. Используйте добавки, чтобы отрегулировать цвет и механические / химические свойства бумаги.
  4. Просеиваем полученную смесь
  5. Нажмите и высушите густую смесь, чтобы получить настоящую бумагу.

Четвертый шаг включает использование очень простой рамки для формирования листов бумаги. Этот каркас состоит из двух частей: металлической сетки, называемой формой, и деревянного каркаса, называемого декелем. Форма находится внутри декеля (как фоторамка).

Форму проталкивают в густой раствор и осторожно перемешивают так, чтобы сверху образовывалось однородное покрытие, через которое просачивалась часть пульпы.

Окунание рамки в мякоть

Пятый шаг включает извлечение декеля из формы и размещение мокрого мата на листе войлока. Затем влажный коврик сжимают под сильным давлением, чтобы выдавить оставшуюся воду.

После удаления всей воды лист бумаги вынимают и сушат с использованием различных методов, таких как простая сушка на воздухе или вакуумная сушка. Лист часто скатывают для упрочнения и выравнивания поверхности. Наконец, его разрезают на желаемую форму и упаковывают.

Поскольку он сделан вручную, края бумаги выглядят довольно неровными и волнистыми. Эти бумаги обычно складываются и рвутся более равномерно по уложенным линиям, вызванным проволокой в ​​форме. Также можно наносить водяные знаки, вплетая узор в проволоку формы.

Читайте: Что такое крафт-бумага? Качества | Типы | Использует

Экологические проблемы

Поскольку за последние четыре десятилетия использование бумаги увеличилось на 400 процентов, обезлесение стало серьезной проблемой как в развитых, так и в развивающихся регионах. Целлюлозно-бумажные комбинаты способствуют:

Загрязнение воздуха: В 2015 году в США было выброшено более 313 000 тонн токсичных отходов. Из этой эмиссии на целлюлозу и бумагу приходилось 20 процентов. Эта промышленность производит оксиды серы, оксиды азота, диоксид углерода и мелкие твердые частицы (PM2,5), которые могут проникнуть в дыхательную систему и серьезно повлиять на здоровье.

Загрязнение воды: Бумажная промышленность является одним из основных источников растворенных веществ, таких как лигнин, в сточных водах. Также задействованы другие комплексные соединения и агенты, такие как хлораты и спирты. Эти вещества загрязняют озера и реки, в которые они попадают. Они также обесцвечивают воду, что снижает эстетический вид.

Фабрика по производству бумаги в Нью-Брансуике, Канада.

Отходы бумаги: Почти 26 процентов (67 миллионов тонн) твердых отходов, сбрасываемых на свалки, составляют бумажные и картонные отходы. Как и другие отходы, они могут быть потенциально канцерогенными при сжигании или смешивании с грунтовыми водами.

Соединения на основе серы: Диметилсульфид, диметилдисульфид, сероводород и другие соединения на основе серы используются для изготовления древесной массы, особенно в крафт-процессе и сульфитном процессе. Диоксид серы, выделяемый в результате этих процессов, очень токсичен и может вызвать иммунные и гормональные проблемы.

Выбросы парниковых газов: На бумажную и полиграфическую промышленность приходится примерно 0,8% мировых выбросов углекислого газа. Углеродный след дополнительно увеличивается за счет утилизации бумаги на свалках и последующего производства метана.

Рост таких проблем и глобальное изменение климата вынудили правительства нескольких стран ужесточить правила. За последние несколько лет были устранены многие воздействия целлюлозно-бумажной промышленности на окружающую среду, и наблюдается движение к экологически безопасным методам.

Усилия по переработке бумаги оказались эффективными в снижении необходимости уничтожения лесных массивов, а переработанная бумага теперь стала важнейшим ингредиентом в различных типах технологий производства бумаги.

Рынок

Источник: Resource Information Systems Inc.

Китай, США и Япония — крупнейшие страны-производители бумаги. На их долю приходится более 50% мирового производства бумаги, в то время как ведущими странами-экспортерами и импортерами бумаги являются США и Германия.

Рост населения среднего класса и урбанизация, а также рост уровня грамотности в развивающихся странах создадут значительный спрос на бумажные изделия, такие как блокноты, газетная бумага и упаковка.

Кроме того, изменение предпочтений потребителей в пользу экологически чистых и экологически безопасных упаковочных решений снизит спрос на пластиковую упаковку и, следовательно, будет способствовать развитию целлюлозно-бумажной промышленности.

Читайте: 15 различных типов бумаги | Объяснил

В целом бумажная промышленность быстро трансформируется и развивается. В настоящее время он переживает самые существенные преобразования за последние несколько десятилетий.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *