Как делают бумагу: секреты изготовления

В статье расскажем, как производят бумагу с помощью современных технологий, но до этого немного заглянем в прошлое.

История производства бумаги

Началом можно считать производство папируса в Древнем Египте ещё за 4 тысячи лет до нашей эры. Этот материал был похож на плотную писчую бумагу. Египтяне соединяли размоченную сердцевину папирусного растения Cyperus papyrus (водно-болотная осока), накладывали слои друг на друга, прессовали, высушивали под солнцем, разрезали и полировали готовые листы. Свитки получались очень прочными. Некоторые подлинные папирусы хорошо сохранились до наших дней. Представлены в музеях и коллекциях египетских древностей.

Прообразом современной бумаги также был пергамент - прочный, эластичный и долговечный материал, который заменил папирус. Его изготавливали ремесленники в Малой Азии из недублёной сыромятной телячьей кожи. На Руси заменителем бумаги была береста. Сырьём служил верхний слой берёзовой коры.

По мнению большинства исследователей, настоящую бумагу стали делать в Китае в 105 году н.э. Китайский сановник империи Хань Цай Лунь обобщил и усовершенствовал все ранее известные способы изготовления бумажных материалов. До династии Хань для создания книг чаще использовали бамбук и шёлковую ткань. Древесина бамбука была слишком тяжёлой, а шёлк стоил очень дорого. Изобретатель бумаги Цай Лунь взял древесину коры тутового дерева (шелковицы), старые тряпки, порванные рыболовные сети, все это измельчил и оставил отмокать в воде. Когда эта масса настаивалась и размягчалась, её перекладывали в специальные формы (для этого пользовались бамбуковым ситом или деревянной рамой), сушили на солнце и разглаживали тяжёлыми камнями. Такой процесс создания бумаги был очень трудоёмким и длительным. У китайских мастеров тогда не было ни бумажных мельниц, ни специальных машин и всё приходилось делать вручную. Но это того стоило. В результате получались прочные листы бумаги, которые прошли через века и прочно вошли в современный мир. Бумага умельцев Древнего Китая обладала способностью долго храниться, не меняя цвет, не истончаясь и не плесневея. Технология производства бумаги по методу Цай Луня из Китая перешла в Японию, на Арабский Восток, а далее в Европу. В нашей стране производство бумаги началось в 30-е годы XVII века.

Из чего состоит бумага

Основной материал – длинные волокна растительного происхождения. Для образования однородного полуфабриката волокнистый материал (целлюлозу) смешивают с водой.

Такой полуфабрикат может быть из:

• Дерева. Массу из волокон древесины называют целлюлозной. Бумажные комбинаты – место, где производят бумагу. Там приобретают стволы деревьев целиком, при помощи специального оборудования снимают с них кору, режут, после чего измельчают в муку до состояния волокон-фибрилл. Для производства бумаги подходят хвойные породы: сосна, кедр, канадская ель, пихта, лиственница и пр. Из лиственных пород в основном применяется: клён, дуб, береза, тополь и ольха. Специалисты называют хвойную древесину – мягкой, а лиственную – твёрдой. В мягкой древесине преобладание длинных древесных волокон, в твёрдой - коротких. От того какое сырьё используется, зависят свойства материала. Так, например, прочная и эластичная книжная бумага получается при смешивании соснового и дубового сырья. Для улучшения качества продукции, на бумажных фабриках древесную целлюлозу сортируют, фильтруют, обрабатывают раствором химических реагентов.
• Однолетних растений (тростника, кукурузы, конопли) и злаковых культур (риса, ржи, пшеницы, ячменя, овса). Эти волокна очень мелкие, поэтому легко размалываются. Бумага из конопляной и рисовой массы отличается повышенной белизной, из соломы и тростника – прочностью и плотностью, из кукурузных волокон – мягкими тёплыми оттенками. Привлекательность подобного сырья для целлюлозно-бумажной промышленности с каждым годом возрастает. В основе такой целлюлозы – натуральный природный материал. Качественный, недорогой и экологически чистый.
• Вторсырья – макулатуры и тряпок. Стоимость 1 тонны макулатуры в 2-3 раза меньше целлюлозы. Замена 1 тонны первичного целлюлозного волокна макулатурой или ветошью даёт экономию 3-4 кв. м древесины, что позволяет сократить вырубку лесов.

Из чего делают бумагу разных видов

Чтобы понять, как и из чего сделана бумага, нужно определить её вид. Сегодня существуют разные виды бумаги. Состав сырья для бумаги того или иного вида может значительно отличаться.

• Офсетная бумага – это популярный материал в полиграфии. Офсетную бумагу используют для печати книг и различной полиграфической продукции. Материал хорошо впитывает типографскую краску и увлажняющие составы, которые применяются при офсетной печати. При изготовлении офсета может использоваться чистая целлюлоза или смесь волокон целлюлозы с древесной массой. Для повышения влагостойкости при производстве выполняется поверхностная проклейка, благодаря чему бумага становится устойчивой к сырости - отлично отталкивает влагу.
• Мелованная. Мелованную бумагу применяют в типографском деле для печати цифровым способом: календарей; визиток; брошюр; плакатов; буклетов; каталогов; глянцевых журналов и т.д. Этот вид имеет пигментировано-клеевой наружный слой, который нанесён на волокнистую чистоцеллюлозную или содержащую древесную массу основу. «Меловка» хорошего качества отличается гладкостью поверхности и высокими показателями белизны. Мелованные бумаги бывают матовыми и глянцевыми.
• Для эксклюзивных печатных изделий специалисты типографии «Корал Принт» предлагают дизайнерскую бумагу дорогих сортов. Исходным материалом для создания дизайнерской бумаги служат тончайшие волокна целлюлозы. Для отбеливания бумажного полотна применяются щадящие составы.
• Упаковочная бумага. Этот вид сделан из древесины однолетних растений, бумажных отходов (макулатуры), тряпок, шерстяных и асбестовых волокон. В состав входят связующие вещества и наполнитель. Некоторые сорта обёрточной бумаги для придания прочности и устойчивости к влаге подвергаются специальной обработке – ламинированию, парафинированию и пр. К цвету и гладкости обёрточно-упаковочных материалов не предъявляется особых требований.
• Газетная. Предназначена для печати на высокоскоростном  оборудовании. Для изготовления газетной бумаги в основном используется древесная масса хвойных пород деревьев. Печать черно-белых изображений не требует осветления поверхности. Чтобы бумага получилась более белой и гладкой, производители используют наполнители. Газетная бумага характеризуется малой плотностью и низкой белизной, при этом хорошо впитывает печатную краску и быстро просыхает.
• Целлюлозная. Сделана из льняного и хлопкового волокна с содержанием чистой целлюлозы 90% и более. Применяют для печати ценных бумаг и денежных знаков.  

Этапы изготовления бумаги в фабричных условиях

1. Обработка. Начальный этап производства бумаги – размол волокон на машинах непрерывного действия.
2. Добавление присадок, окраска, рафинирование. Для придания влагостойкости к сырью добавляют клей (канифольный или животный), а для работы с водными чернилами – мочевино-, меламино-формальдегидную смолу. В качестве наполнителя бумаги часто применяется каолин (белая глина). Благодаря этому минеральному наполнителю бумага становится белой и гладкой. Он придаёт бумаге непрозрачность и восприимчивость к чернилам. Каолин позволяет создавать чёткие изображения и яркие цвета печати. Также в роли связующих веществ и наполнителей могут выступать парафиновые эмульсии, тальк, крахмал и пр. Бумагу подвергают окрашиванию – добавляют красители или смешивают с пигментами. Перед отливом исходную бумажную массу направляют для окончательного размола (рафинирования) на коническую или дисковую мельницу.
3. Разбавление массы водой, очищение, сушка, прессовка. Полученную смесь разбавляют водой и отправляют в бумагоделательную машину. Очищают от мусора и грязи, комков и узлов. Жидкий состав выпускают на сетку бумагоделательной машины при помощи специального оборудования – ящика напора. После уплотнения и формовки начинается просушка при повышенной температуре с помощью специальных цилиндров. Сырая масса прокатывается через систему валиков, которые отжимают воду, высушивают и полируют полотно. После прессования бумага полностью обезвоживается, выравнивается и уплотняется.
4. Намотка, резка, упаковка. Готовая лента наматывается на накат бумагоделательной машины. Этот вращающийся цилиндр с передвижным валиком собирает бумажное полотно в огромный рулон. Далее рулоны отправляют в цех нарезки. Здесь их режут на листы определенного формата, чековые ленты и т.д. Последний этап – упаковка.

Какие критерии влияют на качество бумаги

Качество бумаги оценивается множеством показателей в зависимости от назначения и вида.

• Гладкость (шероховатость). На более гладкой поверхности лучше воспроизводятся детали изображения, плотнее контакт листов с печатными формами;
• Прочностные характеристики. Прочность бумаги на разрыв и на излом при многократных изгибах – эти показатели важны для бумаги, которая используется при высокоскоростной печати;
• Плотность. Тонкие листы идеально подходят для глубокой печати, для упаковки – толстые (60-300 г/м. кв.);
• Белизна. Измеряется по международному стандарту и стандартам различных стран. Показатель белизны колеблется от 60 до 98%;
• Непрозрачность. Для определения непрозрачности бумаги и её белизны есть специальные приборы – фотометры и спектрофотометры. Чем меньше просвечивается лист, тем ниже вероятность проявления печатного изображения с обратной стороны;
• Пористость. Непосредственно влияет на впитывающую способность бумаги. На макропористой бумаге лучше фиксируется краска, но отпечатки получаются не слишком яркие;
• Стойкость поверхности к выщипыванию (СПВ). Это важнейший показатель качества офсетной бумаги. Если сопротивляемость к истиранию слишком мала, слой бумаги может разрушаться под воздействием механических усилий при переносе краски на поверхность в процессе печатания. При выщипывании бумага разрушается, волокна с листов загрязняют печатное оборудования и могут стать причиной его поломки;
• Наличие проклейки. Основная задача проклейки – печатать без избыточного поглощения бумагой краски. Проклейка печатной бумаги создаёт прочный поверхностный слой, который устойчив к воздействию влаги.

Типография полного цикла «Корал Принт» для печати цифровым и офсетным способом использует высококачественную бумагу – глянцевую, полуглянцевую, матовую, дизайнерскую. Все бумажные материалы соответствуют установленным стандартам качества.