Как и из чего делают бумагу?
Вы верите, что бумагу делают из деревьев? Это на самом деле так! Давайте посмотрим, как деревья превращаются во все виды бумаги.
Из этой статьи вы получите ответ на три важных вопроса:
- Как сделать бумагу из дерева?
- Можно ли сделать бумагу из других растений, кроме деревьев?
- Что такое целлюлоза?
Если вы посмотрите на дерево, то может быть трудно представить, как что-то такое высокое и сильное можно превратить в нечто тонкое и слабое, как лист бумаги. Процесс начинается с необработанной древесины, состоящей из волокон, называемых «целлюлозой». Волокна целлюлозы склеены натуральным клеем, который называется «лигнин». Когда лигнин удален, а волокна целлюлозы отделены и реорганизованы, можно производить бумагу. Весь процесс хорошо изложен в этом видео от Discovery:
Также можно сделать бумагу из множества других типов растительных волокон, таких как хлопок, лен, бамбук и конопля.
Например, хлопковые волокна часто используются для изготовления бумаги для печати денег. Однако, подавляющее большинство (около 95 процентов) используемого для производства бумаги сырья поступает из деревьев. Ранее мы уже рассматривали вопрос, где и когда была изобретена бумага.
Чтобы сделать бумагу из деревьев, сырое дерево сначала нужно превратить в «целлюлозу». Древесная масса — это водянистый «суп» из древесных волокон целлюлозы, лигнина, воды и химикатов, используемых в процессе варки целлюлозы. Дерево можно превратить в целлюлозу несколькими способами. При механической варке целлюлозы используются машины для измельчения древесной щепы в целлюлозу.
Однако полученная пульпа сохраняет большую часть своего лигнина. Образованные при шлифовании короткие волокна приводят к получению слабой бумаги, наиболее подходящей для газетной печати, телефонных справочников или других типов бумаги с низкой прочностью.
Более широко используемый метод — это химическая варка целлюлозы, также известная как «крафт».
Для отделения лигнина от целлюлозных волокон используются химические вещества, в результате чего получается целлюлозная смесь, которая может сделать бумагу более прочной. В зависимости от того, какой тип бумаги требуется, может потребоваться отбеливание целлюлозной смеси для получения более белой бумаги. Производители бумаги используют различные химические вещества для отбеливания целлюлозы до желаемого цвета.
Когда целлюлоза готова, из нее делают бумагу. Этот процесс очень похож в основных действиях на процесс, впервые применявшийся древними китайцами более 1900 лет назад. Поскольку смесь целлюлозы очень водянистая (иногда до 99 процентов воды!), волокна целлюлозы необходимо отделить от водянистой смеси.
Огромные машины распыляют смесь целлюлозы на движущиеся сетчатые сита, чтобы сделать слоистый мат. Мат из целлюлозы затем проходит несколько циклов удаления воды и сушки. Наконец, коврик пропускается через нагретые ролики, чтобы выдавить оставшуюся воду и сжать ее в один непрерывный рулон бумаги, который может достигать 10 метров шириной.
Когда бумага достигает желаемой толщины, ее можно покрасить, или покрыть специальными химикатами, чтобы придать особую текстуру, дополнительную прочность, или водостойкость. На последнем этапе рулоны бумаги разрезаются по размеру и упаковываются для отправки на другие предприятия с целью дополнительной обработки, чтобы превратить их во всевозможные специализированные виды бумаги.
Какие деревья лучше всего подходят для изготовления бумаги? — МОЛОДОСТИ ВИВАТ!
85% деревьев, из существующих, вполне могут использоваться при изготовлении бумаги и бумажной продукции. Существует множество типов деревьев для разных видов бумаг.
Древесная масса поступает от хвойных деревьев, таких как ель, сосна, пихта, лиственница, но популярнее всего лиственные породы деревьев, такие как эвкалипт, осина и берёза.
Многие отрасли промышленности используют любые леса для изготовления бумажных изделий. Бумага представляет собой лист равномерно распределённых целлюлозных волокон. Растительная клеточная стенка состоит из целлюлозных волокон.
Таким образом, растительный материал с большим количеством клеточной стенки является источником «целлюлозы», из которой изготовлена бумага. Древесина является более ценным источником целлюлозы, чем травянистый материал.
Лесные ресурсы, используемые для производства древесной целлюлозы, называются балансовой древесиной. Древесная масса поступает из хвойных и лиственных лесов.
Определённые травы и некоторые быстрорастущие растения (хлопок, лён, бамбук, джут и конопля) также могут использоваться для изготовления бумаги, но их урожай целлюлозы зачастую оставляет желать лучшего.
Хлопковые волокна представляют собой высокопрочные целлюлозные волокна. Хлопковая бумага — бумага высшего качества. Она идёт на изготовление продукции печати с глянцевой отделкой, для важных документов и банкнот.
Бумага представляет собой высушенный, спрессованный мат из растительных волокон. Различные виды деревьев дают различную текстуру бумаги. Мягкие леса имеют более длинные волокна и придают бумаге больше прочности.
Лиственные волокна короче, но имеют тенденцию работать лучше при печати на бумаге. Гладкие бумаги, используемые для журналов или упаковки, часто содержат такие материалы, как фарфоровая глина.
Если вы посмотрите на дерево, вам, возможно, будет трудно представить, как древесину превращают во что-то тонкое и слабое, как лист бумаги. Процесс начинается с необработанной древесины.
Целлюлозные волокна склеены природным клеем под названием «лигнин». Чтобы сделать бумагу, необработанную древесину сначала нужно превратить в «целлюлозу». Для этого запускается механически процесс измельчения с использованием машин превращения древесной щепы в целлюлозу. Затем, древесная масса проходит процесс варки и представляет собой водянистый «суп» из целлюлозных древесных волокон, лигнина, воды и химических веществ.
Однако полученная целлюлоза сохраняет большую часть своего лигнина. Короткие волокна, созданные путём шлифования, приводят к слабой бумаге, наиболее подходящей для газет, телефонных книг или других видов бумаги с низкой прочностью.
Чаще всего используется химическая целлюлоза, известная как «крафт». Химические вещества, используемые для отделения лигнина от целлюлозных волокон, создают более прочные бумаги.
В зависимости от того, какой тип бумаги требуется, смесь целлюлозы может быть отбелена, чтобы получить белую бумагу. Поставщики используют различные химикаты для отбеливания целлюлозы до требуемого цвета.
Как только целлюлоза готова, она поступает в процессе, который очень похож на тот, который использовался древними китайцами более 1900 лет назад. Поскольку смесь целлюлозы является водянистой (иногда на 99% воды!), то целлюлозные волокна отжимают от воды.
Огромные машины распыляют смесь целлюлозы на движущиеся сетчатые экраны, чтобы сделать слоистый мат. Затем мат целлюлозы проходит несколько процессов, чтобы удалить воду и высушить её. Наконец, коврик проходит через нагретые ролики, чтобы выжать оставшуюся воду и сжать её в один непрерывный рулон бумаги.
Когда бумага имеет желаемую толщину, её можно окрасить или покрыть специальными химикатами для придания особой текстуры, дополнительной прочности или водостойкости.
В качестве последнего шага рулоны бумаги разрезаются по размеру и упаковываются для транспортировки на другие объекты, чтобы превратить их листы во всевозможные специализированные бумаги.
Как делают бумагу?
Бумага производится в два этапа:
- Волокна целлюлозы извлекаются из различных источников и перерабатываются в целлюлозу.
- Целлюлоза смешивается с водой и помещается на бумагоделательную машину, где ее расплющивают, сушат и разрезают на листы и рулоны.
Откуда берется бумажная масса?
Продукция лесного хозяйства
Большая часть бумаги производится из продуктов лесного хозяйства, обычно деревьев. Наиболее распространенными деревьями, из которых делают бумагу, являются:
- Ель
- Сосна
- Пихта
- Лиственница
- Болиголов
- Эвкалипт
- Аспен
- Береза
В большинстве случаев лучшие части этих деревьев используются для строительства, а менее желательные части используются в качестве целлюлозы.
Хлопок и другие натуральные волокна
В некоторых случаях используются натуральные волокна, такие как хлопок, поскольку его волокна очень прочные. Это делает его отличным выбором для документов, которые необходимо архивировать. Эта сила в сочетании с уникальным ощущением — вот почему хлопчатобумажная бумага так популярна для фирменных бланков и других корпоративных канцелярских товаров.
Вторичное волокно
Многие виды бумаги содержат различные виды вторичного сырья. К ним относятся:
- Предпотребительские отходы (бумажные отходы от производства бумаги и полиграфических процессов)
- Почтовые отходы (бумажные отходы, которые уже попали в руки потребителя, например переработанная газета)
- Опилки
Как производится бумажная масса?
Хотя многие волокна были упомянуты выше, продукты лесного хозяйства (брёвна деревьев) являются источником большинства волокон в бумажной массе. Есть три основных компонента, которые должны быть разделены для получения целлюлозы.
- Кора
- Волокно
- Лигнин
Кора защищает волокна бревна, которые скрепляются лигнином. Цель состоит в том, чтобы извлечь волокна, и это достигается с помощью химического или механического процесса.
Бумажные фабрики работают немного по-разному, поэтому имейте в виду, что это обобщения
Что такое механическая масса?
Поскольку большая часть бумаги начинается с бревен, в ней содержится значительное количество коры. Кора не годится для изготовления бумаги, поэтому первым шагом в процессе механического производства целлюлозы является удаление коры с бревен. Этот избыточный материал становится источником энергии из биомассы, которая помогает питать бумажную фабрику.
В большинстве процессов бревна измельчаются с помощью гигантской машины, содержащей вращающийся диск и неподвижную стальную пластину. Обычно в этом процессе используются тепло и химические вещества.
Из-за «грубой силы» механической обработки целлюлозы создаются как целые, так и частичные волокна.
Кроме того, лигнин не удаляется из бумаги. Это придает бумаге серо-желтый цвет.
Бумага, изготовленная из механической массы, также известная как бумага из древесной массы.
В процессе механического производства целлюлозы используется значительно больше энергии, чем вырабатывается энергией биомассы, вырабатываемой корой. Преимущество, однако, в том, что отходов очень мало, так как почти 95% сырья может быть преобразовано в целлюлозу.
Бумага, изготовленная из механической целлюлозы, также известная как «бумага из древесного волокна», обычно очень экономична. Примером такого типа бумаги является газетная бумага.
Что такое целлюлоза?
Как и в случае механической массы, процесс начинается с целых бревен. Эти бревна разрезают на небольшие куски дерева длиной от 1/2 до 1 дюйма и толщиной от 1/4 до 1/2 дюйма. Это делается с помощью крупномасштабной версии измельчителей древесины, которые используют компании, занимающиеся ландшафтным дизайном.
Древесная щепа помещается в гигантскую машину, которая смешивает ее с очень горячей водой и химикатами.
Это помогает удалить воздушные карманы, чтобы стружка легче распадалась на волокна.
Затем смесь древесной щепы и химикатов перемещается в скороварку. Древесная щепа проводит около двух часов при температуре почти 350 градусов по Фаренгейту. Комбинация пара, химикатов и давления приводит к разрушению стружки. Это оставляет древесные волокна и жидкость, называемую «черным щелоком».
На следующем этапе удаляется черный щелок. Оставшееся волокно очищают различными способами и иногда отбеливают для обеспечения чистоты.
Большая часть отходов процесса представляет собой черный щелок, но эти установки обычно работают в системе «замкнутого цикла». Неорганические вещества (химикаты) извлекаются и повторно используются для производства следующей партии бумаги, а оставшаяся часть жидкости (природная биомасса) преобразуется в энергию для работы завода. В большинстве случаев вырабатывается больше энергии, чем необходимо, поэтому это создает экологически чистый источник энергии для местных сообществ.
Бумага, изготовленная из химической целлюлозы, обычно более яркая, гладкая и более качественная, чем ее аналоги из механической целлюлозы.
Как работает бумагоделательная машина?
| Автор Egmason — собственная работа, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10482160 |
Бумагоделательные машины состоят из 4 основных секций. Это:
- Влажная часть
- Влажный пресс, секция
- Секция осушителя
- Секция каландра
Основная цель состоит в том, чтобы взять влажные волокна, сжать их вместе, высушить, а затем сделать гладкими.
Подробнее о каждом из этих этапов:
Мокрая часть
Пульпа смешивается с водой, а также дополнительными наполнителями и добавками, а затем перекачивается на ленту. Этот пояс обычно изготавливается из сетки, которая заставляет все волокна двигаться в одном направлении.
Как и дерево, бумага имеет направление волокон. Ориентация волокон на этой ленте определяет «направление волокон» бумаги.
Эта секция бумагоделательной машины имеет по крайней мере один ролик, который проталкивает волокна на ленту, чтобы убедиться, что волокна бумаги идут в правильном направлении.
Секция мокрого прессования
В «Секции мокрого прессования» целлюлоза перемещается с сетчатой ленты на войлочную ленту. В то время как войлок раньше был сделан из шерсти, в наши дни синтетика более нормальна. Мякоть проходит через серию роликов высокого давления, предназначенных для проталкивания жидкости в сукно.
По мере вращения войлок проходит через собственную сушильную станцию для удаления влаги.
Секция сушки
Как только целлюлоза попадает в секцию сушки, она начинает принимать форму бумаги. Эта часть машины сплетает бумажное полотно с помощью ряда нагретых валиков. Войлочные ремни также используются в этой части машины, чтобы влага в бумаге куда-то уходила.
Секция календаря
Последняя часть машины называется «Секция календаря». В нем используются ролики, установленные друг напротив друга, чтобы оказывать давление на бумагу и создавать гладкую поверхность. Чем больше таких роликов, тем ровнее будет бумага.
Как бумажные фабрики делают бумагу глянцевой?
Есть несколько способов сделать бумагу глянцевой. К ним относятся суперкаландрирование и покрытия. Суперкаландрирование используется для придания блеска менее дорогой бумаге, изготовленной из механической массы, а покрытия используются для придания яркости и блеска более качественной бумаге.
Каким образом мелованная бумага покрывается?
| Автор Egmason — собственная работа, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10482160 |
Китайская глина, а также синтетические материалы часто добавляют в бумагу, чтобы сделать ее глянцевой.
Не все покрытия придают блеск. Покрытия также позволяют использовать бумагу в различных производственных процессах, устойчивы к влаге и многим другим сценариям.
Что такое суперкаландрированная бумага?
Последней секцией бумагоделательной машины является «Секция каландра». Здесь бумага проходит через серию роликов, которые сжимают бумагу, делая ее действительно плоской. Что делает бумагу «суперкалендарной», так это ряд хромированных роликов, которые вращаются быстрее, чем движется бумага. Если вы можете думать об этих роликах как о шинах автомобиля, а о бумаге как о дороге, то ролики «выгорают» на бумаге.
Надеюсь, вам понравилось узнавать, как делают бумагу. Если вам понравилась эта статья, вы также можете прочитать другие наши информативные статьи о бумаге:
- Что такое история бумаги?
- Как работают бумажные грузы?
- Как правильно выбрать бумагу для печати
Или, если вы хотите поговорить с нашей профессиональной командой экспертов о том, какая бумага подойдет для вашего следующего печатного проекта, нажмите кнопку «Поговорить с экспертом» ниже.
Из какого дерева делают бумагу?
Сосна — одна из хвойных пород древесины, используемая для изготовления бумаги. Бумага, в основном представленная в виде журналов, туалетной бумаги, печатных материалов и других форм, в основном представляет собой волокна, обработанные и спрессованные вместе организованным образом. Сегодня обработка бумаги была значительно улучшена технологически по сравнению с прежними днями, когда это было ручным занятием. Технический прогресс позволил автоматизировать эту отрасль. Помимо технологии, изменения в сырье, используемом для обработки бумаги, сильно изменились за прошедшие годы, при этом произошел значительный переход от использования недревесной целлюлозы к древесной целлюлозе для производства бумаги. Исторически сложилось так, что недревесная целлюлоза из таких материалов, как лен и конопля, в основном использовалась либо по отдельности, либо в сочетании. Однако в последние годы основное внимание уделялось деревьям, древесная масса которых не только обильна и возобновляема, но и легче перерабатывается с минимальными затратами воды и энергии по сравнению с переработкой недревесной массы.
Типы деревьев, из которых делают бумагу
Поскольку древесная масса является наиболее важным сырьем для производства бумаги, это означает важность деревьев в бумажной промышленности. Деревья, из которых изготавливается бумага, представляют собой либо хвойные, либо лиственные породы, при этом хвойные деревья хвойных пород составляют около 85% деревьев, древесная масса которых жизненно важна для бумаги. Типы деревьев хвойных пород обладают более длинными волокнами целлюлозы, которые, как известно, придают бумаге достаточную прочность. Это по сравнению с более короткими целлюлозными волокнами твердой древесины. Основными типами деревьев в категории хвойных пород являются ель, сосна, пихта, лиственница и болиголов. Эвкалипт — это твердая древесина, которая в основном используется для производства бумаги.
Волокна древесной целлюлозы
Химически эти связи могут быть разрушены кислотой, щелочью или даже микробными агентами. Этот фактор делает целлюлозу биоразлагаемым материалом, как и бумагу, изготовленную из волокон древесной целлюлозы. Он также демонстрирует желаемую степень размерной стабильности и прочности. Сбор деревьев
Древесина является обильным и легко возобновляемым сырьем для этой отрасли. При заготовке деревьев большое внимание уделяется сохранению и улучшению факторов жизнеобеспечения и биоразнообразия в том, что касается деревьев и лесов. Именно из-за этих двух факторов существуют правила, которые подталкивают к массовому лесовосстановлению и созданию лесных плантаций предприятиями по производству бумаги. Принимаются решения о том, проводить ли полную заготовку деревьев или частичную, при которой заготавливается только несколько ветвей.