Секреты производства: как делают бумагу сегодня
Содержание
Секреты производства: как делают бумагу сегодня
Наверняка каждый знает, что впервые бумага появилась в Китае – ее «пробную версию» делали из бамбука, пеньки и даже шелка, который считался баснословно дорогим и был доступен далеко не каждому.
Первооткрывателем настоящей бумаги, которой мы пользуемся и сегодня, был Цай Лунь – он заметил, что бамбуковая бумага получается очень тяжелой, а шелковую просто невыгодно производить, да и промокает она быстро. Именно тогда Цай Лунь был назначен советником и ему поручили придумать более дешевый и доступный метод производства.
Удивительно, но на правильную идею будущего изобретателя натолкнули … осы! Он присмотрелся к их гнездам, которые они строили из омертвелой древесины, растительных волокон, собранных в округе, и их собственной слюны, которая не только делала материал прочным, но и защищала его от влаги. Тогда советник решил использовать кору тутового дерева, конопляное лыко, старые рыболовные сети и волокна шелковицы, а также ветошь и древесную золу. Все ингредиенты он измельчил, вымочил и разложил в раме с бамбуковым ситом, а затем просушил на солнце и разгладил с помощью камней. Так родился первый лист бумаги и был запущен процесс совершенствования и упрощения технологии.
С годами ручной труд был полностью заменен на автоматику, и сегодня за создание бумаги отвечают машины, но базовые принципы и метод подбора сырья не так уж и сильно изменились.
Из какого сырья производится современная бумага
Основой для производства любой бумажной продукции служит растительное длинноволокнистое сырье – его смешивают с водой и получают однородную мягкую массу, из которой можно сформировать как лист, так и целую длинную бумажную ленту. Преимущественно используется целлюлозная масса из натуральной древесины, реже встречается бумага на основе однолетних растений (рис, конопля) – она имеет повышенную белизну.
Стволы деревьев доставляются на фабрики целиком – уже там они очищаются от коры, режутся и отправляются на измельчение. Тип готовой бумаги во многом зависит от того, какая порода древесины была взята за основу. Например, из сосны и кедра, как очень мягких пород, изготавливается гибкая упаковочная бумага. Из дуба и клена делают очень гладкую бумагу, а из канадской ели – прочную и очень эластичную. Для книжной бумаги чаще используют смесь дуба и сосны.
Интересный факт: Чтобы изготовить одну тонну бумаги нужно 5,6 кубометров древесины, а с учетом среднего объема бревна (примерно 0,33 кубометра), чтобы произвести тонну бумаги нужно целых 17 деревьев. А из одной тонны бумаги уже можно получить около 30 тысяч стандартных ученических школьных тетрадей.
Что требуется для изготовления бумаги ручного черпания?
Из чего делать бумагу?
Основное сырьё
- Для изготовления чистой, легко окрашиваемой бумаги хорошо подходят обычные бытовые бумажные салфетки. Такую бумагу можно отнести к чистоцеллюлозной по композиции.
- Вполне подходят старые газеты, рекламные листовки или любая печатная продукция на газетной бумаге. Эта бумага – иллюстрация переработки макулатуры.
- Не пригодна для изготовления: мелованная бумага, на такой бумаге выпускаются журналы мод, рекламные журналы, обёрточная бумага, бумага с покрытиями, например, фотобумага. Такая бумага плохо смачивается водой и трудно распадается на составляющие её волокна.
- Из бумаги предварительно надо удалить скрепки, пластмассовые включения, этикетки, куски клея.
Добавки в композицию
- Белый винный уксус для обесцвечивания некоторых включений, содержащихся в бумаге (это не обязательно).
- Красители. Может быть использован пищевой краситель или пигменты, в том числе в виде водорастворимых гуашевых красок. Смешивать цвета следует осторожно. Можно легко получить некрасивый грязно-коричневый цвет. При использовании цветных салфеток можно обойтись без добавления красителей. Цвет бумаги будет зависеть цвета исходных салфеток и соотношения цветных составляющих композиции.
- В продолжении придания бумаге декоративности можно попробовать использование мелких кусочков цветной бумаги, отрезков нитей или окрашенных волокон, блёсток, минеральных пигментов.
- Многие включения лучше вводить в уже приготовленную волокнистую массу, которая не будет подвергаться интенсивному механическому воздействию.
- Растительные добавки: семене, лепестки цветов, травинки, опилки. Такие добавки позволяют получить интересные эффекты для декоративной бумаги, предназначенной для праздничной упаковки, поздравлений и т. д.
Процесс изготовления
1. Измельчение бумажного сырья. Запечатанную бумагу (макулатуру) или салфетки нужно разорвать на кусочки величиной 3–5 см. Можно воспользоваться и шредером, но ширина полосок желательна более 5 мм. Это связано с тем, что подготовку волокон к изготовлению бумаги нужно провести в условиях максимального сохранения их длины для сохранения механической прочности бумаги.
2. Замачивание . Сухие кусочки бумаги заливают тёплой водой и выдерживают 1–4 часа для намокания и набухания волокон. Если волокна набухнут не достаточно, то при последующем механическом измельчении могут возникнуть трудности с дальнейшим измельчением кусочков бумаги.
3. Роспуск замоченного сырья (бумажники говорят, распустить) на достаточно мелкие элементы. С этой задачей хорошо справляется бытовой блендер. Полученная масса может быть использована для изготовления (отлива) листов бумаги или для введения добавок (смотрите раздел “добавки в композицию”). Часть включений, которые не обладают устойчивостью к механическим воздействиям, следует вводить в бумагу позднее, после того, как лист будет сформирован (отлит), перед сушкой.
4. Отлив листов. Отливаемые вручную листы бумажники называют отливками. Для отлива бумажная масса должна быть достаточно разбавлена и хорошо перемешана до получения однородной суспензии. Меньшая концентрация (1–2% сухого) способствует получению более равномерного листа. Перед отливом для увеличения прочности и повышения жёсткости листа в массу можно добавить при перемешивании 2–3% сваренного крахмального клейстера. Для тонирования или окрашивания добавить красители. Для получения декоративных эффектов ввести другие добавки.
Для отлива необходима сетка.
Возможно два исторически сложившегося способа отлива листов бумаги на сетке: с помощью “плавающего сита” и “черпающего сита”. В первом случае в разведённую однородную бумажную массу сетка вводится сбоку зачерпывающим движением и поднимается с массой для стекания воды. Во втором, расчётное количество однородной массы (в зависимости от получения желаемой толщины бумаги) вливается прямо на сетку и распределяется по её площади.
Можно пользоваться одной сеткой, натянутой на рамку, но удобнее работать с двумя рамками, одной рамкой с сеткой и второй без сетки, которая называется декелем. Декель (рамка без сетки меньшего размера) служит для формирования кромки листов. Он накладывается сверху на рамку с сеткой со стороны сетки, после выливания на сетку массы или после зачерпывания массы, снимается после того как основная вода стечёт и влажная отливка останется на сетке. В этом случае отливку легче укрывать съёмной тканью или укладывать отливку с сеткой на ткань. На рисунке сверху стрелкой показана рамка на поверхности которой натянута сетка.
Можно использовать сита, которые найдутся на кухне. Тут важно, если хотим получить листы, а не объёмную массу для поделок, чтобы сито сильно не прогибалось, выдерживало плоскостное состояние.
5. Отжим отливки на сетке и съём влажного листа с сетки. Влажная отливка требует осторожного обращения. Снимается она с помощью хорошо впитывающей ткани. Чем более влажная отливка на сетке, тем больше воды должна впитать съёмная ткань. Для удаления воды полезна и плотная плоская губка, которой можно осторожно надавливая на сетку, облегчить удаление воды из отливки. Впитывая воду, ткань силами поверхностного натяжения воды удерживает отливку, перетягивая её с сетки.
На рисунке снятая с сетки отливка. Для того, чтобы отделить отливку от сетки возможно, нужно будет перевернуть сетку приёмной тканью наверх и, снимая ткань вместе с бумагой, как бы наматывать её на приготовленную цилиндрическую скалку.
Возможен вариант сушки влажной отливки вместе с сеткой без съёма с сетки. В этом случае на бумаге хорошо воспроизведётся структура сетки. Но бумага при этом получается менее плотной, что, впрочем не всегда является недостатком. Кроме того, если сушить отливку на сетке не до конечной влажности, а снять с сетки влажной и досушить под давлением, зажимая её между двумя ровными поверхностями, то плотность её увеличится и гладкость тоже.
6. Прессование. После съёма с сетки, отливку для придания её форме большей устойчивости, нужно подвергнуть прессованию. Для этого её сверху и снизу прокладывают листами рисовальной или чертёжной бумаги (используются многократно после сушки) и надавливают, при отсутствии пресса, деревянным бруском. Прессование продолжает удаление влаги из отливки.
7. Сушка. Сушку, как отмечалось, можно начать не снимая отливку с сетки. Можно сушить отливки на воздухе. В этом случае сложнее сохранить их плоскостностное состояние. Лучше сушить после прессования.
Можно сушить на горячей поверхности (или горячей поверхностью) вместе с тканью или без неё. В домашних условиях проще всего воспользоваться утюгом. Отливку лучше сушить через ткань или бумагу.
После сушки отливки желательно откондиционировать — привести их влажность в равновесие с влажностью окружающей среды.
8. Обработка. После сушки бумага может ещё обрабатываться различным образом (эта стадия совсем не обязательна).
- Поверхностная обработка для снижения впитывания, увеличения прочности поверхности, в целом повышения прочности бумаги. Обработка производится крахмальными, поливинилспиртовыми, желатиновыми и другими суспензиями. В домашних условиях поверхностную обработку проводить не просто. Проще упрочняющие добавки вводить в бумажную массу до получения отливок.
- Механическая обработка. Возможно повышение гладкости бумаги помещением листов бумаги с влажностью 5–7% в глянцеватель или выглаживание утюгом.
Интересные результаты даёт тиснение деревянными или металлическими штампами с получением рельефного тиснения или получением имитации водяных знаков при рассматривании бумаги на просвет.
- Отметим возможность изготовления двухслойной бумаги. Отливая последовательно два слоя разного цвета и накладывая их один на другой. Слои совмещать лучше не до конца высушинными и высушивать окончательно после совмещения.
- Интересные декоративные возможности даёт изготовление бумаги с водяным знаком, видимым на просвет, или в отражённом свете. Для получения водяного знака на сетку для отлива бумаги (на этапе 4) нужно поместить (по возможности прикрепив к сетке) элементы или водонепроницаемые (например из медной или стальной проволоки), или менее проницаемые, чем сетка (из более плотных сеток, например).
В наших постах мы писали об истории бумажного производства и его перспективах.
В интернете не мало информации о том, как сделать бумагу самому. Есть ряд подходящих сайтов:
Производство пергамента для выпечки
Пергамент для выпечки используется хозяйками в тех случаях, когда нужно предотвратить пригорание и приставание выпечки к форме. Для тех, кто любит баловать близких тортами, пирожными и пирожками, пергамент для выпечки становится незаменимым помощником на кухне.
К сожалению, иногда этого полезного инструмента нет под рукой именно в тот момент, когда он нужен больше всего. Не стоит забывать, что можно изготовить бумагу для выпекания своими руками.
Рекомендуется брать чистую бумагу, на которой нет краски. Это могут быть неисписанные тетрадные листы или неиспользованная бумага для принтера.
Чтобы сделать бумагу для выпечки своими руками, нужно смазать чистые листы растительным маслом, подсолнечным или оливковым. После этого полученным материалом нужно выстелить противень или формы для запекания.
Лилии
В этом поможет техника оригами. Лилии будут нежного белого цвета. Делаются очень легко.
Для работы понадобится: белый лист бумаги А4, деревянные палочки, гуашь
- Взять квадратный лист бумаги и согнуть по диагонали в одну и в другую сторону.
- Затем сделать горизонтальный сгибы во все стороны в противоположном направлении.
- По полученным сгибам сделать заготовку в виде квадрата
- Сделать сгибы в виде треугольников в нижней части квадрата.
- Перевернуть заготовку другой стороной и повторить сгибы.
- Расправить получившийся треугольник и загнуть его внутрь.
- Те же действия повторить с тремя оставшимися треугольниками с разных сторон.
- Расправить заготовку. Перевернуть на 180* и расправить среднюю часть цветка.
- Расправить заготовку и растянуть бока в разные стороны.
- Образовавшуюся складку средней части заправить внутри цветка.
- Загибаем нижние часть получившихся ромбов в треугольники.
- Сложить получившиеся треугольники еще в два раза.
- Карандашом расправить получившиеся сгибы.
- Растянуть цветок и немного подкрутить концы лилии так, чтобы они смотрели вниз.
- Сделать ножку для лилии из деревянной палочки так же, как для розы.
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.
ШАГ 6: Просушивание
Вариант 1: Поверхностная сушка Найдите плоскую и плотную поверхность. Отлично подойдут ровные деревянные доски, оргстекло и жаростойкий пластик. Возьмите влажный лист и аккуратно выложите его на плоскую поверхность. Убедитесь, что края также находятся под сильным прессингом. Оставьте бумагу на 1-3 дня, чтобы дать ей возможность хорошо просушиться. Время сушки зависит от толщины бумаги и влажности помещения.
Вариант 2: Попеременное просушивание. Возьмите немного промокательной бумаги, полотенец либо другого, впитывающего влагу, материала.
Поставьте подготовленный сухой материал, и затем поверх него выложите влажный рукодельный бумажный лист.
Повторите. Создайте своеобразную стопку.
Завершив создание слоев, положите сверху деревянную доску либо тяжелую книгу. Проверяйте бумагу ежедневно и заменяйте вобравший влагу материал на сухой.
Вариант 3: Обычное просушивание. Этот способ наиболее прост. Возьмите ваш влажный лист бумаги, положите его на полку, обычный или рабочий стол и оставьте сушиться. Да, это дико странно и примитивно, но иногда именно такой своеобразный метод является наиболее оптимальным.
Вариант 4: Просушивание на пеллоне или одежде. После прессинга возьмите пеллон или лоскут одежды с еще прикрепленной к ним влажной бумагой, и аккуратно, за верхние края ткани повесьте материал на бельевую веревку. Просушивание подобным образом займет от одного до двух дней, после чего бумагу можно отцепить от ткани. Правда бумага получится немного шероховатой.
Вот и все, мы высушили бумагу!
Также, если у вас в ёмкости еще останется немного бумажной смеси, можете смело её сохранять. Возьмите мелкое сито, чтобы извлечь бумажную массу из воды. Затем сверните её в шарик и дайте просушиться. Для повторного использования просто замочите шарик на ночь, порежьте на маленькие кусочки и снова прокрутите в блендере.