Бумага: состав, производство, виды | CMYKom.ru
Опубликовано: Июнь 7, 2013 by admin
2 комментария
Бумага (от итал. bambagia — хлопок) — многокомпонентный материал, состоящий в основном из специально обработанных мелких растительных волокон, тесно переплетенных между собой, связанных силами сцепления различного вида и образующих тонкий лист.
Считается, что бумагу изобрели в Китае во 2 в. до н.э., а уже в 76 ее применяли для книг. Из Китая бумага проникла в Японию, а затем через Персию в Северную Африку, на Кипр, в 1154 в Испанию и затем в ряд других стран. Она постепенно стала вытеснять применявшийся до этого для письма папирус и другие материалы.
До 18 века изготовление (отлив) бумаги происходило вручную. В 1799 француз П.Л. Робер предложил механизированный отлив бумаги на непрерывно движущейся бесконечной сетке, расположенной над черпальным чаном. Позднее появилась первая бумагоделательная машина, состоящая из следующих основных частей: сеточной, прессовой, сушильной, отделочной.
Наиболее распространенный способ производства бумаги — «мокрый», который базируется, как правило, на использовании плоско- или двухсеточных бумагоделательных машин. Такая бумагоделательная машина состоит из:
- сеточной
- прессовой
- сушильной частей
- каландра (пресса, состоящего из 2–20 валов, между которыми пропускают бумагу)
- наката (устройство для наматывания бумаги в рулон)
Сеточная часть имеет одну или две бесконечно движущиеся сетки, на которую (плоскосеточные машины) или в зазор между которыми (двухсеточные машины) непрерывным потоком равномерно по всей ширине сеток поступает разбавленная водой бумажная масса. При обезвоживании бумажной массы происходит формирование бумажного полотна, которое далее обезвоживается в прессовой части и окончательно высушивается в сушильной части машины.
Для отделки бумаги применяются суперкаландры (система вращающихся с разной скоростью валов, между которыми пропускают увлажненное бумажное полотно), обеспечивающие более ровную гладкую поверхность и глянец. Такая бумага называется каландрированной (глазированной) и высококаландрированной (дважды пропускается через суперкаландр). Для придания бумаге глянца бумажное полотно пропускают через лощильный (или фрикционный) каландр, валы которого совершают возвратно-вращательное движение, не оказывая большого давления на бумагу.
С 1950-х гг. в производстве бумаги находят применение полимерные пленки и синтетические волокна, на основе которых выпускают синтетическую бумагу. Такая бумага отличается высокой механической прочностью в сухом и влажном состоянии, хорошей стабильностью линейных размеров при увлажнении, долговечностью, высокой эластичностью.
В качестве основных компонентов композиционного состава бумаги используют волокна растительного происхождения, выделяемые из древесины хвойных и лиственных пород, из стеблей однолетних растений, семенных коробочек и листьев некоторых растений. В зависимости от метода производства, выхода гемицеллюлоз (веществ, сходных с целлюлозой, но с меньшей молекулярной массой) и лигнина (инкрустирующего вещества), получают различные полуфабрикаты: древесную массу, полухимическую массу (полуцеллюлозу), небеленую, беленую и облагороженную целлюлозу.
Для снижения гидрофильности и гигроскопичности (впитывания при смачивании и поглощения воды из воздуха) бумагу проклеивают смолами с водоотталкивающими свойствами (гидрофобные) и парафинами.
Для повышения прочности, гладкости (уменьшения ворсистости), стойкости к выщипыванию и истиранию наиболее эффективна поверхностная проклейка в клеильных прессах крахмальным, карбоксиметилцеллюлозным и др. клеями. В зависимости от степени проклейки различают бумагу слабоклееную, клееную и высококлееную. В бумажную массу вводят наполнители — белые порошкообразные, нерастворимые в воде минеральные вещества: каолин, сернокислый барий, тальк, двуокись титана и др. Они повышают белизну, гладкость и непрозрачность бумаги, делают ее более мягкой, легко деформируемой (пластичной), но и менее прочной.
Повышенное содержание наполнителей (зольность) необходимо бумаге для высокой печати, т.к. повышенная пластичность позволяет снизить давление для хорошей пропечатки оттиска, а для глубокой печати — лучшего впитывания и снижения растекаемости жидкой краски на оттисках. По содержанию наполнителей различают мало-, среднезольную, повышенной зольности и высокозольную бумагу.
Важнейшие показатели бумаги:
- масса бумаги площадью 1 м2
- толщина
- плотность
- прочность
- гладкость
- пористость
- белизна
- непрозрачность,
- оттенок и др.
Листовая и рулонная бумага для печати выпускается с массой площади 40–250 г/м2. Ниже приведены характеристики некоторых видов бумаг, применяемых в издательском деле и полиграфии.
Типографская (для высокой печати) — 50–70 г/м2, на основе древесной целлюлозы или с добавлением 20–75% древесной массы, белая, малоклееная, среднезольная или повышенной зольности, машинной гладкости, каландрированная или высококаландрированная. Предназначена для печати текстовой и иллюстрационно-текстовой продукции. Бумага с массой площади 40- 50 г/м2, чистоцеллюлозная или с небольшим добавлением древесной массы, повышенной зольности, малоклееная, каландрированная, с органической прозрачностью предназначена для печатания справочников и других книг с большим количеством текста.
Для глубокой печати — белая 60–220 г/м2, чистоцеллюлозная, слабоклееная, высокозольная, обладающая ровной сомкнутой (мелкопористой) поверхностью, каландрированная.
Офсетная — 60–250 г/м2, чисто целлюлозная или с содержанием до 75% древесной массы, белая, клееная, с хорошей стойкостью поверхности к выщипыванию, низкой деформацией при увлажнении, машинной гладкости или каландрированная. Предназначена для печатания иллюстрационно-текстовых изданий и изобразительной продукции офсетным способом. Офсетную бумагу используют для изготовления блокнотов, блоков для записей, кубариков ( кубиков для записей).
Газетная — 45–49 г/м2, низкозольная, неклееная, машинной гладкости, в композиции преобладает древесная масса. Предназначена для печатания газет и приложений к ним, массовых брошюр способами высокой и офсетной печати.
Мелованная — с пигментированно-клеевым покровным слоем (мелованным), нанесенным на волокнистую чистоцеллюлозную или содержащую древесную массу бумагу — основу для получения микропористой и микрошероховатой поверхности.
Различают одно- и двукратного мелования с одно- и двусторонним покрытием мелованным слоем. Предназначена для печатания одно- и многокрасочной изобразительной продукции, различных иллюстрационно-текстовых изданий способами высокой, офсетной и глубокой печати. Разновидность — тонкая мелованная бумага 60–70 г/м2, предназначена для издания массовой иллюстрационно-текстовой продукции способами офсетной и глубокой печати. В листовом офсете используется мелованная бумага плотностью от 90 г/м2. Для изготовления бумажных пакетов используют мелованную бумагу плотностью от 170 г.
Форзацная — клееная, среднезольная бумага 80–160 г/м2, чистоцеллюлозная, машинной гладкости или каландрированная, отличается повышенным сопротивлением излому, ограниченной скручиваемостью после одностороннего увлажнения.
Предназначена для изготовления форзацев книг.
Писчая — белая или цветная, 45–80 г/м2, чистоцеллюлозная (с добавлением целлюлозы из хлопкового линта) или содержащая небольшую часть древесной массы, клееная, машинной гладкости или каландрированная. Предназначена для изготовления бланков, унифицированных систем документации, бумажно-беловых изделий, бумаг потребительских форматов, школьных тетрадей и т.п.
Документная — на основе льнопеньковых и хлопковых волокон, малозольная, высококлееная, иногда с водяными знаками, долговечная, стойкая к механическим воздействиям. Предназначена для печатания денежных знаков, облигаций, банковских чеков и других документов.
Афишная и билетная — белая или цветная, малозольная, слабоклееная, машинной или односторонней гладкости. Предназначена для печати афиш, билетов, абонементных талонов, бланков способом высокой печати.
Картографическая — 85–160 г/м2, композиция на основе древесной целлюлозы и из хлопкового линта (отхода хлопкового производства), малозольная, клееная, машинной гладкости или каландрированная, прочная в сухом и влажном состоянии, повышенной белизны.
Баритованная — используется в качестве основы фотобумаги. Белая или подцвеченная красителем толстая бумага с баритовым (из сернокислого бария) покровным слоем, нанесенным на чистоцеллюлозную, малозольную, высококлееную основу повышенной белизны для улучшения качества поверхности.
Ватманская (ватман) — белая чертежная высокосортная ручного отлива на основе механически обработанного тряпья (тряпичной полумассы) с поверхностной проклейкой. Отличается большим сопротивлением к истиранию и шероховатой поверхностью. Предназначена для чертежных работ, выполняемых карандашом, тушью и акварельными красками.
Верже — белая или цветная чистоцеллюлозная высокосортная с водяными знаками в виде близко расположенных узких полос, иногда пересеченных, под прямым углом к машинному направлению, редко расположенными полосами.
Предназначена для изготовления подарочных изданий, а также форзацев и суперобложек книг.
Этикеточная — 45–120 г/м2, малоклееная или клееная, одно- или двусторонней гладкости, односторонне мелованная, с ограниченной поверхностной впитываемостью, линейной деформацией при увлажнении и скручиваемостью при одностороннем смачивании водой. Предназначена для печатания этикеток способами высокой и офсетной печати.
Крафт-бумага — особый вид оберточной бумаги на основе очень крепкой, так называемой, крафт-целлюлозы. Отличается высокой механической прочностью. Предназначена для обертки, упаковки.
← ManRoland на выставке China Print 2013
Новинка от Heidelberg: вкладочно-швейно-резальный агрегат Stitchmaster ST 200 Compact →
Как делают бумагу
Раньше папирусную бумагу делали из сердцевины этого растения. Ее замачивали, складывали слоями, прессовали и сушили на солнце. А уже потом резали на фрагменты и полировали.
Получались прочные и гибкие свитки, которые частично сохранились и до наших времен.
Бумагу в более современном представлении начали делать в Китае. Первые технологии разошлись по миру во втором столетии и годами совершенствовались. В тринадцатом веке появились европейские мануфактуры, а в семнадцатом началось промышленное производство.
Основные характеристики бумаги
Качество бумаги определяют такие параметры:
- Прочность, стойкость на разрыв и сжатие;
- Устойчивость к истиранию;
- Плотность – от 600 до 300 г/м2;
- Гладкость;
- Белизна – от 60 до 98%;
- Прозрачность;
- Пористость;
- Впитываемость;
- Наличие защитного слоя.
Например, для высокоскоростной печати нужна очень прочная бумага. Для яркой цветной – пористая, чтобы краска лучше проникала в структуру.
А еще – гладкая, чтобы рисунок был четким. Коэффициент непрозрачности для офисной бумаги начинается от 89%.
Из чего делают бумагу?
Бумагу делают из разных волокнистых материалов. В первую очередь это древесина. Со стволов снимают кору, потом их режут, измельчают до состояния волокон и создают целлюлозную массу. Для разных сортов бумаги используют разные сорта древесины. Например, для упаковочной подходят мягкие породы, вроде сосны или кедра. Для прочной и эластичной бумаги хороши дуб, клен, береза и каштан. Для книжной сосну смешивают с дубом, и так далее.
Кроме того используют однолетние растения. Особенно – коноплю и рис, из которых получается белоснежные листы. А еще – тростник и солому для прочной и плотной бумаги. Современные технологии позволяют использовать другие волокна – асбестовые, шерстяные и прочие. Они нужны для специализированных видов, вроде строительных. Также все чаще применяется переработанное вторичное сырье.
Производственные этапы
Стандартный процесс изготовления бумаги начинается с подготовки целлюлозной массы.
Ее перемалывают, окрашивают, смешивают с химическими добавками и разбавляют водой. Потом смесь очищают, прессуют и просушивают. Следующий шаг – каландирование. Это полировка, чтобы поверхность была гладкой. Потом листы режут и сортируют. Станки на бумажных производствах работают непрерывно.
Особенности изготовления бумаги
В качестве наполнителей при изготовлении бумаги используется каолин, парафиновая эмульсия, клеи, смолы, тальк, крахмал. Они нужны для прочности, долговечности и улучшения других качеств.
Жидкое сырье уплотняют с помощью специальной мелкой сетки. При необходимости полотно покрывают защитным составом или клеевыми пигментами. Сушат бумагу на специальных шлифовальных цилиндрах при повышенных температурах. Когда лист проходит между ними, он становится плотным, равномерным и гладким. Кстати, именно так делают бумагу разной плотности и картон. После этого полотно собирается в рулон и поступает на постобработку.
В зависимости от предназначения конкретной партии, меняется ее обработка.
Сначала готовые рулоны нарезают на рулоны поменьше, а потом разделяют на отдельные листы. Самый современный и аккуратный способ резки – лазер. После этого остается только упаковка в пачки или рулоны.
Знать о составе бумаги
Продукт на бумажной основе обычно содержит 90–99 процентов целлюлозных волокон, которые являются наиболее важным компонентом, влияющим на качество конечного использования, и основным структурным элементом. На химические и физические свойства бумажных изделий влияет сеть самоскрепляющихся целлюлозных волокон внутри сетевой структуры. Неорганическая фракция бумаги, состоящая в основном из наполнителей и загрузочных материалов, таких как карбонат кальция, глина, оксид титана и т. д., может составлять от 0 до 30%.
Химический состав бумаги
Химический состав бумаги зависит от ее типа или сорта. Большинство сортов бумаги состоит как из органических, так и из неорганических материалов. Органическая фракция, состоящая из целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина и/или различных соединений лигнина (например, Na-лигнита), может составлять от 70 до 100 процентов, иногда включая наполнители и загрузочные материалы.
Химическая формула бумаги
Как известно, бумага в основном изготавливается из целлюлозы, получаемой из древесной массы. Целлюлоза представляет собой полисахарид, состоящий из цепочки молекул глюкозы, связанных вместе. Это основной компонент клеточных стенок растений, и его химическая формула (C6h2O5)n, где n указывает количество звеньев целлюлозы. Таким образом, молекулярная формула целлюлозы (C6h2O5)n может использоваться для обозначения бумаги, но для нее не существует никакой химической формулы, поскольку она слишком сложна, чтобы ее можно было представить одной химической формулой. C6h2
Состав бумаги
• Целлюлозное волокно: короткое Целлюлозное волокно является основным сырьем, используемым для производства бумаги. Целлюлозное волокно является основным компонентом растительного материала, и его можно удалить из древесины в огромных количествах. Деревья хвойных и лиственных пород, переработанное волокно и тряпка являются четырьмя основными источниками целлюлозного волокна, используемого в производстве бумаги (обычно состоящей из обрезков текстиля и хлопка).
• Проклейка: Крахмал и канифоль используются в качестве проклейки. Эти вещества можно использовать как внутрь, так и наружно. Внутренняя проклейка используется для обеспечения водостойкости бумаги, что важно для литографических листов. Внутренняя проклейка часто выполняется с помощью канифоли или квасцов для изготовления бумаги. Проклейка поверхности регулирует впитывание печатной краски поверхностью бумаги, в результате чего изображения становятся более четкими.
• Наполнитель: Наполнители используются для повышения гладкости, непрозрачности и цвета бумаги перед печатью. Они помогают уменьшить зачеркивание, которое возникает, когда чернила проникают в бумагу и появляются на противоположной стороне. Наиболее часто используемыми наполнителями являются глина, диоксид титана и карбонат кальция.
• Пигменты: Пигменты и красители необходимы для изготовления цветной бумаги. В листовой офсетной литографии довольно часто используется цветная бумага.
Дизайнер полиграфии должен знать о негативном влиянии цветных листов на цветные краски и графику.
Процесс производства бумаги
1. Производство целлюлозы: бревна перемалываются в барабанах для удаления коры, а затем передаются в дробилки, которые измельчают их между вращающимися плитами, чтобы превратить их в целлюлозу. Перед подачей на бумажную фабрику целлюлоза проходит очистку через фильтры.
2. Измельчение: Мякоть подвергается воздействию машинных взбивалок в большой ванне. На этом этапе могут применяться различные наполнители. Затем мякоть растирают и отжимают в процессе, который вполне уместно называется взбиванием. В это время также вводятся размеры.
3. Преобразование целлюлозы в бумагу: целлюлоза сжимается с помощью ряда роликов, а вода сливается с помощью всасывающих механизмов под лентой, в результате чего получается лист бумаги. Устройство, известное как денди, перемещается по листу целлюлозы и вдавливает в него рисунок, если на бумагу должны быть нанесены водяные знаки.
Для удаления остаточной воды из целлюлозы большая машина может включать от 40 до 70 сушильных цилиндров.
4. Финишная обработка: Затем бумага сжимается еще больше, пропуская ее через каландры, представляющие собой металлические ролики. Затем он сматывается в огромные катушки и обрабатывается дальше, в зависимости от предполагаемого применения. Бумагу можно еще больше отполировать, пропустив ее через калибровочный чан.
Бумага различных типов
• Салфетка – Салфетка, как и другие бумажные изделия, изготавливается в основном из целлюлозных волокон. Волокно может быть на 100 % первичным, на 100 % переработанным или смесью того и другого. Из-за экологических соображений используются 100% переработанные волокна.
• Бумага для книг. Как следует из названия, используется для печати и издания книг.
• Бумага для копирования — используется для принтеров, копировальных аппаратов, факсимильных аппаратов и других офисных и домашних целей общего назначения.
уменьшить блики на неблестящей бумаге.
Заключение
Таким образом, состав бумаги неоднороден по своей природе и состоит из смеси целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина и/или различных соединений лигнина, что не позволяет бумаге иметь определенную формулу. Короче говоря, производство бумаги состоит из двух этапов: во-первых, волокна целлюлозы собираются и перерабатываются в целлюлозу из различных источников, а затем целлюлоза смешивается с водой и подается в бумагоделательную машину для преобразования целлюлозы в бумагу.
Объяснение состава бумаги
Было бы тяжело отказаться от бумаги. Несмотря на ошеломляющую цифровизацию, мы по-прежнему используем его практически каждый день: берем чек из магазина, делаем записи о встречах в дневнике, читаем книгу или даже сморкаемся. Бумага настолько обыденна, что мы почти не замечаем ее присутствия и практически ничего о ней не знаем. То, что мы помним из школы о бумаге, обычно является общим и очень простым. Мы знаем, что он сделан из дерева, и те, кто обратил на это внимание, возможно, также помнят, что для его производства нужна вода.
Итак, из чего на самом деле состоит бумага?
Целлюлозные волокна
Общеизвестно, что бумага изготавливается из дерева. На самом деле, это довольно большой умственный ярлык. Основным материалом для производства бумаги являются целлюлозные волокна. Конечно, их получают в основном из древесины, но они также могут быть получены из других растений, таких как травы или хлопок.
Бумага имеет различные свойства в зависимости от используемой древесины. Например, волокна широколиственных деревьев короткие, что обеспечивает хорошую непрозрачность, тогда как волокна хвойных деревьев более длинные, что придает бумаге большую прочность. Наиболее распространенными видами деревьев, используемых для изготовления бумаги, являются сосна, ель, осина, береза и эвкалипт.
Существует еще один вид материала, который можно использовать для изготовления бумаги – волокна макулатуры. Обычно они требуют добавления свежих волокон и специальной обработки. Бумагу можно перерабатывать 5-7 раз, прежде чем волокна станут непригодными.
Это экономичное и экологически безопасное решение.
Вода
Это может быть неожиданностью, но бумага содержит немного воды. От 3 до 7 процентов его массы, в зависимости от вида бумаги. Вот почему очень важно поддерживать определенный уровень относительной влажности воздуха в типографии, контролируемый соответствующими датчиками. Они расположены как в цехе, так и в зоне хранения бумаги.
Наполнители
Вещества называются наполнителями, потому что они в основном заполняют промежутки между волокнами целлюлозы. В результате бумага становится более гладкой, мягкой и гибкой. Эти свойства улучшают закрепление чернил на поверхности бумаги. Одним из наиболее распространенных наполнителей является карбонат кальция в виде каолина или молотого мрамора. Тип используемого наполнителя зависит от ожидаемых свойств конечного продукта и применяемой технологии.
Химические добавки
Это очень широкое понятие, которое может быть несколько спорным. Потребители связывают его с некоторыми неприятными ингредиентами в пище.