Долгое время новый материал на Руси был исключительно иноземного происхождения. Первые опыты по изготовлению бумаги собственного производства в России зафиксированы в письменных источниках времен правления Ивана Грозного. Лишь в XVI в. появляются специализированные «бумажные мельницы».
Не всегда первые опыты были удачными, однако при царе Алексее Михайловиче производство бумаги постепенно совершенствуется и начинает набирать обороты. Особенно мощный толчок бумагоделательному производству дало появление на Руси книгопечатания. Новый этап изготовления бумажной продукции в России связан с деятельностью Петра I, при котором увеличились производство и выпуск разнообразных книг, появилась 1-я газета, было построено несколько новых бумажных мануфактур. Петр проводил протекционистскую политику, поощряя бумажное производство в России и одновременно запрещая применять в государственном делопроизводстве импортную бумагу.
Уже в XVIII в. на российских бумажных фабриках было налажено круглосуточное производство – столь велик был спрос на их продукцию.
В конце XIX в. в России была изготовлена и запущена в производство 1-я отечественная бумагоделательная машина.
В начале XX в. бумагоделательный процесс характеризовался увеличением рабочих скоростей, внедрением в производство электрического двигателя и многочисленными усовершенствованиями в различных узлах механизмов. Наряду с этим шло выделение специализированных производств. Например, были разработаны специальные машины и механизмы, предназначенные для производства только определенных сортов бумаги и картона.
Во второй половине XX в. с развитием химической промышленности во всем мире в бумажной индустрии наблюдаются широкомасштабные изменения. К главным из них можно отнести использование в качестве сырья новых материалов, таких как переработанная бумага, термомеханическая целлюлоза, и появление иных способов обработки бумаги (нейтральное грунтование, применение новых химических наполнителей и красителей, развитие усовершенствованных листоформирующих процессов).
Все детали для аппликации следует вырезать острыми ножницами, не допуская никаких неровностей. В противном случае они быстро разлохматятся и работа будет выглядеть неаккуратной.
Несмотря на огромные изменения в производстве бумаги, произошедшие за 2000 лет, основной его технологический принцип сохранился почти без изменений до настоящего времени: измельчение исходного сырья, разведение его водой, перемешивание до кашицеобразного состояния, отчерпывание, процеживание, просушка полученного осадка.
Качественно изменились преимущественно механизмы, масштабы, скорости, объемы производства и используемое сырье.
В наши дни высокопроизводительные бумагоделательные машины воплощают в себе последние достижения науки и техники, на них установлены автоматические системы управления технологическим процессом, позволяющие изготавливать бумагу высочайшего качества.
Несмотря на то что практически во всех регионах планеты работают крупнейшие комбинаты и фабрики, производящие ежедневно сотни километров бумаги, в некоторых странах до сегодняшнего дня сохранились мелкие мастерские, где вручную изготавливают небольшими партиями очень дорогие листы бумаги. Например, в Японии это знаменитая ваши, которая отличается настолько высокой степенью прочности бумаги, что в японских домах ее иногда используют вместо стекол.
На таких дорогих сортах бумаги подписывают международные договоры и издают важнейшие законы.
В некоторых странах Юго-Восточной Азии до сих пор по старинным технологиям изготавливают бумагообразную тапу.
Новое тысячелетие характеризуется резким увеличением спроса на бумажную продукцию, что соответственно не дает технологическому процессу производства бумаги стоять на месте.
Что такое бумага
Современный процесс изготовления бумаги содержит несколько этапов.
1-й этап – процесс подготовки сырья. Он состоит из обработки дерева, во время которого удаляется кора, а щепа измельчается и подвергается обработке химическими средствами при высоких температурах и давлении.
В результате этого процесса получается жидкая древесная масса. По мере обработки она приобретает вначале темно-коричневый цвет, получив название «пульпа».
2-й этап – отбеливание пульпы, которое заключается в прохождении ее через так называемые специальные мельницы. В ходе этого процесса в массу добавляют различные химические вещества-наполнители, которые определяют не только цвет, но также сорт и качество бумаги (гладкость, мягкость, пластичность, прозрачность, прочность). К числу таких наполнителей относятся в основном белые порошкообразные минеральные вещества, такие как каолин, тальк, двуокись титана, сернокислый барий и др.
3-й этап – изготовление бумажного листа. Когда пульпа приобретает белый цвет, ее пропускают через бумагоделательные машины, во время прохождения через которые пульпа теряет часть влаги и постепенно превращается в бумагу. Затем следуют процессы откачивания и прессовки, во время которых испаряется оставшаяся влага.
В настоящее время используются преимущественно плоско– или 2-сеточные машины, на базе которых основан наиболее распространенный, так называемый мокрый способ производства бумаги.
Современные бумагоделательные машины представлены агрегатами из нескольких частей:
– сеточной, состоящей из 1 или 2 непрерывно движущихся сеток, на которые постоянным потоком поступает бумажная масса;
– прессовой, представляющей собой агрегат из нескольких 2—3-вальных прессов, между которыми для удаления лишней влаги пропускается бумажное полотно;
– сушильной, в которой находятся 2-ярусные батареи постоянно вращающихся сушильных цилиндров, которые обогреваются снаружи паром, и 1–2 холодильных цилиндров для охлаждения бумаги в конце сушки. Затем бумага проходит через каландр – особый пресс, состоящий из 2—15 валов, между которыми для приобретения машинной гладкости пропускают бумагу. Кроме обычных каландров, существуют целые системы вращающихся с разной скоростью валов, которые получили название суперкаландров. Пропущенное между ними под давлением увлажненное бумажное полотно приобретает очень ровную гладкую поверхность и глянец, а получаемая при этом бумага называется каландрированной, или глазированной. Если бумага проходит через суперкаландр 2 раза, она называется высококаландрированной. Лощеная бумага получается при помощи лощильного, или фрикционного, каландра.
При помощи специального устройства – наката для остывания – бумага вначале наматывается на огромные валы, а затем перематывается на меньшие валы, но более туго. Готовая бумага, пропущенная через транспортер, неоднородна. Та ее сторона, которая соприкасается с транспортером, называется проволочной, а верхняя сторона – войлочной. Они различаются не только степенью гладкости, но и прогибом.
4-й этап – проклейка бумаги. Этот процесс заключается в пропускании бумаги, вышедшей из бумагоделательной машины, через механизмы с барабанами, которые подогреваются теплым воздухом. Проклейка бумаги предназначена для повышения ее гладкости путем закрепления волокон (если бумага плохо проклеена, верхние волокна способны отделяться и ухудшать ее качество), снижения гигроскопичности и увеличения прочности. Для этого применяют различные смолы, парафины, крахмальные, карбоксиметилцеллюлозные и другие клеи. Особенно важна проклейка для таких видов бумаги, которые в процессе использования подвергаются усиленному механическому или химическому воздействию, например для офсетной, обложечной, картографической, чертежной, писчей и других видов бумаги. По уровню проклейки выделяют 3 основных типа бумаги: слабоклеенную, клеенную и высококлеенную.
5-й этап – упаковка и резка бумаги. Рулоны готовой бумаги с помощью специальных устройств режут сперва на стандартные полосы определенной ширины, а потом автоматические механизмы режут эти полосы на листы и упаковывают в пачки, которые заворачивают в оберточный материал.
Свойства бумаги
В зависимости от видов применяемой древесины, технологии ее обработки, особенно варки и отбеливания, а также от состава и пропорций различных добавок бумага приобретает те или иные структурно-механические, оптические, химические и электрические свойства.
К структурно-механическим свойствам относят массу, толщину, механическую прочность и сопротивление бумаги разрывам и продавливанию, ее влагопрочность, гладкость и просвет.
Характеристиками оптических свойств бумаги являются: ее белизна, светонепроницаемость, прозрачность (непрозрачность), лоск и цвет.
