История бумаги и бумажного производства

Искусство изготовления бумаги переходит из Китая в VIII веке на Запад. Арабы вносят в выработку бумаги новые изменения. Сущность их сводится к тому, что в качестве сырья начинают, употреблять преимущественно тряпье, которое сначала сортируют, а затем варят и очищают. Вследствие трудоемкости операции волокна размельчаются на особых жерновах, приводимых в движение рабами, рабочим скотом, а впоследствии и механически — водяной силой. Таким образом, были созданы так называемые «бумажные мельницы». Наряду с ростом производства росло и количество занятых в нем людей и его техническое оснащение. Следующий шаг делают итальянские мастера, которые для измельчения тряпья применяют толчеи, также приводимые в движение водяной силой.

В Италии же были введены водяные знаки на бумаге, получавшиеся при отливе: оттиск на сыром листе рисунка, вышитого на сетчатом дне формы. С течением времени техника водяных знаков совершенствуется и они усложняются. По виду водяного знака можно довольно точно определить время происхождения документов.

Производство бумаги на старинных бумажных мельницах Западной Европы состояло из следующих основных процессов:

1. Сырой материал (тряпье и растения, употребляемые для производства бумаги) после очищения его от пыли, грязи и т. п. тщательно промывался и замачивался или проваривался.
2. Для размельчения тряпья и растительных волокон применялись ручные песты и ступы или жернова водяной или ветряной мельницы, где материал после обработки — раздробления и перетирания с добавкой воды — превращался в массу.
3. Окончательное перетирание и разделение на отдельные волокна производилось механическими пестами в специальных толчейных корытах, наполненных водой. Масса превращалась в жидкую кашицу молочного цвета.

4. Для приготовления бумажного листа употреблялись специальные формы в виде ручной деревянной четырехугольной рамки ящика с натянутой на ней сеткой. Мастер - черпальщик зачерпывал из чана этой формой (сеткой) определенное количество жидкой массы и раскачивал ее на руках или веревках над чаном, пока большая часть воды не стекала, а волоконца не свойлачивались. При этом черпальщик особенное внимание обращал на равномерное распределение волокон бумажной массы. Ручное черпание бумаги требовало большого опыта и навыка, от умения мастера зависело качество бумаги: ровность листа, толщина и т.д.

5. Освобожденная от воды масса принимала форму готового листа такого же размера, как и сетка. Черпальщик передавал раму приемщику (гаучеру, или кучеру), который переворачивал ее на войлочные салфетки или сукна. На сырой лист бумаги клали новый кусок сукна, на наго снова сырой лист бумаги и т. д.

После того, как накапливалась определенное количество листов — «стопок» (несколько десятков), специальный рабочий прессовщик-тискальщик клал их под винтовой пресс и подвергал сильному сжатию для удаления остающейся влаги.

6. Затем листы для просушки развешивали на веревках или брусьях на солнце или на мороз. Впоследствии просушку производили в специально отопляемых помещениях. Готовые листы бумаги после сушки сортировали и вторично прессовали в стопы.

7. Для проклейки бумаги раньше в Китае пользовались клеем из гумми, позже у арабов начали применять крахмальный клейстер из пшеничной муки, подбавляя его к бумажной массе в чан [2, с.50].

Между тем бумажное производство совершенствовалось и постепенно механизировалось. В 1670 г. голландцы изобрели ролл — аппарат для измельчения волокон, при помощи которого разведенные в воде волокна раздавливались, раздергивались, диспергировались, т. е., как говорят, размалывались. Это было крупным достижением в деле механизации процесса изготовления бумаги. Французский химик Клод Луи Бертолле в 1789 г. предложил способ отбеливания тряпья хлором, способствовавший улучшению качества бумаги.

В 1799 г. французский рабочий Луи Робер изобрел бумагоделательную машину, автоматически отливающую бумагу. Основными частями бумагоделательной машины Робера были:

а) деревянный массный бассейн с вращающимся черпальным барабаном с ковшами;

б) вращающийся цилиндрический пресс, обтянутый сукном. В России первая такая машина была установлена в 1818 г. на Петергофской бумажной фабрике.

Первые примитивные роллы и бумагоделательные машины постепенно совершенствовались, и в настоящее время имеются высокопроизводительные роллы и бумагоделательные машины. До середины XIX века основным материалом для изготовления бумаги служили волокна льна, пеньки и хлопка, получаемые из тряпья, а до VII века — также лубяные волокна шелковичного дерева, бамбуковое дерево, рисовая солома и т. д.

В середине XIX века саксонский ткач Ф. Келлер изобрел способ получения волокнистой массы из древесины посредством ее размельчения механическим путем. К этому времени была практически установлена возможность получения волокнистой массы путем ручной механической обработки древесины, тряпья, соломы и другого растительного сырья. Таким путем стали получать древесную массу и на специальных машинах — дефибрерах. Развитие печатного дела, рост бумажного производства и острый недостаток в тряпье способствовали тому, что, начиная с середины XIX века, химически обработанные растительные волокна в виде целлюлозы стали с успехом заменять тряпье, и в настоящее время тряпье применяется относительно редко — лишь для дорогих сортов бумаги [6, с.8].

В двадцатом столетии продолжалось совершенствование бумажного носителя информации. С 1950-х годов в производстве бумаги стали применяться полимерные плёнки и синтетические волокна, в результате чего появилась принципиально  новая, синтетическая бумага - бумага-пластикат. Она отличается повышенной механической прочностью, стойкостью к химическим воздействиям, термостойкостью, долговечностью, высокой эластичностью и некоторыми другими ценными качествами. Такая бумага может использоваться для изготовления чертежей, географических карт, репродукций и т.д. Однако полная замена растительных волокон синтетическими ухудшает структуру поверхности бумаги, поэтому предпочтительнее их смешанная композиция.

Технологический процесс производства бумаги из приготовленной и очищенной бумажной массы можно разделить на пять основных стадий, включающих в себя по несколько технологических операций.

Первая стадия – отлив полотна бумаги – состоит из операции по распределению (расширению) потока массы до ширины сетки бумажной машины, напуску бумажной массы на сетку, обезвоживанию, формированию и уплотнению бумажного полотна.

Вторая стадия – прессование бумажного полотна – включает в себя операции по дальнейшему формированию, обезвоживанию, уплотнению и первоначальной поверхностной отделке сырого еще полотна бумаги.

На третьей стадии – сушке бумаги – осуществляются такие операции как нагрев бумаги, окончательное обезвоживание, уплотнение, придание бумаге гидрофобных свойств, поверхностная отделка и охлаждение готовой бумаги.

Четвертая стадия – машинная отделка – в зависимости от конструкции машины в виде вырабатываемой бумаги, может состоять из операций по увлажнению поверхности бумаги, каландрированию и намотке в рулон.

Последняя пятая стадия – отделка бумаги вне машин, в которой количество и вид технологических операций также зависят от вида выпускаемой продукции, резку бумаги в рулоны требуемой ширины на продольно-резательных станках или листы определенного формата и упаковке рулонов или стоп готовой бумаги механизированных упаковочных устройствах для стоп готовой бумаги на механизированных упаковочных устройствах для хранения и отправки потребителю.[14, с.3]

В самом конце ХХ века появились сообщения об изобретении «электронной бумаги», представляющей пластиковый лист, который имеет покрытие в виде гибких транзисторов и подключается к компьютеру. Транзисторы создают электрическое поле, под влиянием которого меняется цвет «электронных чернил», состоящих из огромного количества мельчайших микрокапсул с тёмным красителем и светлым пигментом. На одном листе «электронной бумаги» можно печатать множество документов, сохраняя при этом все ранее созданные.

Бумага — материал, получаемый из целюлозы. Не секрет, что сейчас бумага — один из самых распространенных канцелярских товаров. И сейчас она остаётся одним из самых распространённых канцелярских товаров. Бумага служит не только для письма и печати, она находит самое широкое применение везде. Бумага используется при создании газет, книг, обоев, упаковочного материала, применяется в качестве основы изолятора при производстве конденсаторов. Большинство сортов бумаги представляют собой измельчённые древесные волокна.

бумага промышленность изготовление формат

 

Глава 2. Классификация бумаги

 

2.1 Виды бумаги

 

Существуют несколько  различных определений бумаги и  картона. В соответствии с действующим  ГОСТ 17586 – 80 бумагой принято называть материал массой 1 м² до 250 г, состоящий преимущественно из растительных волокон, связанных между собой силами поверхностного сцепления, в котором могут содержаться проклеивающие вещества, минеральные наполнители, химические и натуральные волокна, пигменты и красители. Картон отличается от бумаги лишь большей толщиной и массой 1 м² [8].

Подкласс бумаги в зависимости  от ее целевого назначения разделяется  на следующие девять групп, которые  в свою очередь подразделяются на подгруппы:

1) бумага для печати  – газетная, типографская, офсетная, для глубокой печати, иллюстрационная,  обложечная, форзацная, картографическая; 2) бумага писчая и тетрадная, для черчения, рисовальная и печатная различного назначения – писчая и тетрадная, чертежная, рисовальная, карточная, билетная, печатная специального назначения; 3) бумага электроизоляционная – кабельная, конденсаторная в бобинах, телефонная, электроизоляционная намоточная и пропиточная, для электролитических конденсаторов; 4) бумага для ручной и машинной упаковки продуктов и различных изделий; 5)бумага оберточная и упаковочная для всех видов – оберточная специального назначения, светонепроницаемая, спичечная; 6) бумага техническая различного назначения – специальная техническая, диаграммная основа; 7)бумага-основа – для приборов, для светочувствительной и переводной бумаги, для изделий бумажной промышленности, для различных сельскохозяйственных целей; 8) бумага для аппаратов и приборов – телеграфная - основа, для электронно-вычислительной техники; 9) бумага фильтровальная – специальная, лабораторная, различного назначения для фильтрования нефтепродуктов [7, с.22].

Вся бумага должна строго соответствовать государственным стандартам – ГОСТ. Традиционно бумага для печати классифицируется по назначению исходя из основных способов печати. Известна бумага для высокой, офсетной и глубокой печати. Эти виды используются и для "производных" способов печати - флексографского, трафаретного, типоофсета, сухого офсета и др.

ГОСТ на бумагу

Типографский способ печати и по настоящее время занимает ведущие место среди всех других способов печати. В соответствии с многообразием выпускаемой этим способом полиграфической продукции, технологией печатных процессов и используемым оборудованием для печатания изданий различных форматов на плоскопечатных, а также на листовых и руллоных ротациях.[6, с.80] Исходя из срока службы изданий, сложности и количества иллюстраций, ГОСТ 9095 "Бумага для печати типографская" рекомендует следующую градацию назначения бумаги:

Издания длительного срока  службы, содержащие текст и штриховые  иллюстрации до 15% полос.

Издания длительного срока  службы, содержащие текст, штриховые (15-40% полос) и полутоновые иллюстрации  с линиатурой растра до 34 лин./см (до 15% полос).

Издания длительного срока  службы, содержащие текст, штриховые  и полутоновые иллюстрации с  линиатурой растра 40-48 лин./см (до 20% полос).

Издания длительного срока  службы, содержащие текст, штриховые  иллюстрации (до 5% полос).

Издания длительного срока  службы, содержащие текст, штриховые  иллюстрации (до 5-15% полос) и полутоновые  иллюстрации с линиатурой растра до 34 лин./см (до 10% полос).

Книжно-журнальные издания среднего срока службы, содержащие текст и штриховые иллюстрации (до 5% полос).

Книжно-журнальные издания среднего срока службы, содержащие штриховые (5-15% полос) и полутоновые иллюстрации линиатурой растра 30 лин./см.

Книжно-журнальные издания малого срока службы, содержащие штриховые (до 15% полос) и полутоновые иллюстрации с линиатурой растра до 30 лин./см (до 10% полос).

Издания малого срока службы, содержащие текст и штриховые  иллюстрации (до 5% полос).

Издания малого срока службы, содержащие текст, штриховые (5-10% полос) и полутоновые иллюстрации с  линиатурой растра до 30 лин./см (до 5% полос).

Для изданий длительного  срока службы рекомендуется чистоцеллюлозная бумага, для изданий среднего и малого срока с содержанием древесной массы от 50 до 75%. При усложнении печати за счет увеличения требуемого разрешения на оттисках необходимо использовать бумагу с более высокой гладкостью.[9]

По ГОСТ 9094 "Бумага для  печати офсетная" рекомендуется  такая градация:

Иллюстрационно-текстовые  многокрасочные издания длительного  срока службы, содержащие сложные  полутоновые иллюстрации.

Художественные многокрасочные открытки, содержащие сложные полутоновые  иллюстрации.

Иллюстрационно-текстовые  одно - и многокрасочные издания  длительного срока службы, содержащие простые полутоновые иллюстрации.