Бумага
Бума́га (предположительно от итал. bambagia, либо тат. бумуг — хлопок) — материал в виде листов для письма, рисования, упаковки и т. п., получаемый из целлюлозы: из растений, а также из вторсырья (ветоши, тряпья и макулатуры).
Начиная с 1803 года в производстве бумаги используются бумагоделательные машины.
История
Китайские летописи сообщают, что бумага была изобретена в 105 году н. э. Цай Лунем (ИСТОРИЯ БУМАЖНОГО ЛИСТА, №12, 2009 год, Журнал "Наука и жизнь"). Однако в 1957 году в пещере Баоця северной провинции Китая Шаньси обнаружена гробница, где были найдены обрывки листов бумаги. Бумагу исследовали и установили, что она была изготовлена во II веке до нашей эры.
До Цай Луня бумагу в Китае делали из пеньки, а еще раньше из шелка, который изготавливали из бракованных коконов шелкопряда.
Цай Лунь растолок волокна шелковицы, древесную золу, тряпки и пеньку. Все это он смешал с водой и получившуюся массу выложил на форму (деревянная рама и сито из бамбука). После сушки на солнце, он эту массу разгладил с помощью камней. В результате получились прочные листы бумаги.
После изобретения Цай Луня, процесс производства бумаги стал быстро совершенствоваться. Стали добавлять для повышения прочности крахмал, клей, естественные красители и т. д.
В начале VII века способ изготовления бумаги становится известным в Корее и Японии. А еще через 150 лет, через военнопленных попадает к арабам.
В VI—VIII веках производство бумаги осуществлялось в Средней Азии, Корее, Японии и других странах Азии. В XI—XII веках бумага появилась в Европе, где вскоре заменила животный пергамент. С XV—XVI веков, в связи с введением книгопечатания, производство бумаги быстро растёт. Бумага изготовлялась весьма примитивно — ручным размолом массы деревянными молотками в ступе и вычерпкой её формами с сетчатым дном.
Большое значение для развития производства бумаги имело изобретение во второй половине XVII века размалывающего аппарата — ролла. В конце XVIII века роллы уже позволяли изготавливать большое количество бумажной массы, но ручной отлив (вычерпывание) бумаги задерживал рост производства. В 1799 Н. Л. Робер (Франция) изобрёл бумагоделательную машину, механизировав отлив бумаги путём применения бесконечно движущейся сетки. В Англии братья Г. и С. Фурдринье, купив патент Робера, продолжали работать над механизацией отлива и в 1806 запатентовали бумагоделательную машину. К середине XIX века бумагоделательная машина превратилась в сложный агрегат, работающий непрерывно и в значительной мере автоматически. В XX веке производство бумаги становится крупной высокомеханизированной отраслью промышленности с непрерывно-поточной технологической схемой, мощными теплоэлектрическими станциями и сложными химическими цехами по производству волокнистых полуфабрикатов.
Хронология
- 105 — изобретение бумаги из хлопка Цай Лунем в Китае.
- 600 — проникновение бумаги в Корею.
- 625 — проникновение бумаги в Японию.
- 751 — Таласская битва — проникновение бумаги на Запад.
- 1238 — бумажная мельница в Испании.
- около 1770 — английский бумажный фабрикант Дж. Ватман-старший ввёл новую бумажную форму, позволявшую получать листы бумаги без следов сетки.
- 1799 — патент на изобретение бумагоделательной машины (Луи-Николя Робер).
- 1803 — установка бумагоделательной машины в Великобритании (Брайен Донкин).
- 1806 — патент на изобретение копировальной бумаги.
- 1816 — первые бумагоделательные машины в России (Петергофская бумажная фабрика)
- 1827 — бумагоделательные машины в США.
- 1856 — изобретение гофрированного картона.
- 1857 — технология получения бумаги из древесины.
Применение
- Для письма и печати (книги, журналы, газеты, тетради)
- Отделочный материал (обои)
- Поделочный материал (оригами, папье-маше)
- Упаковочный материал (фантики, конвалюты, мешки, коробки)
- Чистящий материал (туалетная бумага, салфетки)
- Фильтрование
- Изолятор при производстве конденсаторов
- Производство гетинакса
- Производство денег
- Подложка для нанесения химических реактивов (фотобумага, индикаторная бумага, наждачная бумага)
Туалетная бумага
Туалетную бумагу начали выпускать в середине XIX века. В 1857 году Джозефф С. Гайетти из Нью-Йорка первым наладил промышленное производство специально расфасованной бумаги, пропитанной целебным алоэ. В 1884 году туалетная бумага наконец приняла привычный вид рулона.
До появления туалетной бумаги людьми для подтирания использовались листья, солома, мягкая кора, как более дорогой вариант — мягкая ткань, пропитанная целебным составом, в Древнем Египте — кусочки папируса. В XX-м веке основным заменителем туалетной бумаги были старые газеты. Но и сейчас они не потеряли свою популярность.
В то же время туалетная бумага использовалась в Китае, по крайней мере, с VI века. В 589 году китайский ученый-чиновник Ян Житуи (531—591) написал: «Бумагу, на которой есть расценки или комментарии от Пяти Классиков или мудрецов, я не осмеливаюсь использовать в туалетных целях». Арабский путешественник в Китае однажды написал о любопытной китайской традиции, связанной с туалетной бумагой в 851 году нашей эры: «Они [китайцы] не осторожны относительно чистоты, и они не моются водой, когда совершили свои потребности; они только вытирают себя бумагой».
Денежная бумага
Денежная бумага использующаяся в процессе производства банкнот. Для изготовления денег применяется специальная высокосортная бумага, обладаюшая высокими техническими и потребительскими свойствами. Она является основой банкноты и в значительной мере определяет её качество. Важнейшим требованием к денежной бумаге является износоустойчивость. Принято считать основным показателем, характеризующим износоустойчивость, сопротивление излому и разрыву, которые нормируются техническими условиями. Особое значение для денежной бумаги имеют водяные знаки, которые являются важной защитой от подделки.
Свойства
Бумага не растворяется в воде, но легко намокает и при намокании многократно теряет прочность. После намокания и последующего высушивания бумажный лист также теряет форму, неравномерно уменьшаясь в размере в месте намокания (коробится). На бумаге появляются катышки если её намочить и потереть.
Бумага хорошо горит, воспламеняется при температуре около 232 °C (или 451 °F, отсюда происходит название одноимённого романа Рея Бредбери).
Технология производства
Для приготовления бумаги нужны растительные вещества, обладающие достаточно длинным волокном, которые, смешиваясь с водой, дадут однородную, пластичную, т. н. бумажную массу. Полуфабрикатами для производства бумаги могут служить:
- древесная масса или целлюлоза;
- целлюлоза однолетних растений (соломы, тростницы, конопли, риса и других);
- полуцеллюлоза;
- макулатура;
- тряпичная полумасса;
- для специальных видов бумаги: асбест, шерсть и другие волокна.
Производство бумаги складывается из следующих процессов:
- приготовление бумажной массы (размол и смешение компонентов, проклейка, наполнение и окраска бумажной массы);
- выработка бумажной массы на бумагоделательной машине (разбавление водой и очистка массы от загрязнений, отлив, прессование и сушка, а также первичная отделка);
- окончательная отделка (каландирование, резка);
- сортировка и упаковка.
При размоле волокнам придают необходимые толщину и физические свойства. Размол производится в аппаратах периодического и непрерывного действия (роллах, конических и дисковых мельницах, рафинерах и других). Чтобы сделать бумагу пригодной для письма и придать ей гидрофобные свойства, в бумажную массу вводят канифольный клей, парафиновую эмульсию, глинозем и другие способствующие слипанию вещества (так называемая проклейка); для повышения связи между волокнами и увеличения механической прочности и жёсткости добавляют крахмал, животный клей; для увеличения прочности бумаги во влажном состоянии — мочевино- и меламино-формальдегидные смолы. Для повышения белизны, гладкости, мягкости и непрозрачности, а также улучшения печатных свойств бумаги вводят минеральные наполнители (каолин, мел, тальк); для придания цвета и повышения белизны — анилиновые (реже минеральные) красители. Некоторые виды бумаги, например, впитывающие и электроизоляционные, вырабатываются без проклейки и наполнения. Бумага из конопляной массы и рисовой бумаги белее бумаги из древесной целлюлозы, поэтому зачастую не требует дополнительного химического отбеливания волокон.
Готовая бумажная масса концентрацией 2,5—3,5 % с помощью насоса подаётся из подготовительного отдела в мешальный бассейн, откуда поступает на бумагоделательную машину. Предварительно масса разбавляется оборотной водой (до концентрации 0,1—0,7 %) и пропускается через очистную аппаратуру (песочницы, вихревые и центробежные очистители и узлоловители).
Наиболее распространена так называемая столовая (с плоской сеткой) бумагоделательная машина. Она состоит из сеточной, прессовой и сушильной частей, каландра и наката. Бумажная масса непрерывным потоком вытекает на движущуюся замкнутую в кольцо сетку машины, где происходит отлив, обезвоживание и уплотнение бумажного полотна. Дальнейшее обезвоживание и уплотнение полотна производится в прессовой части, образуемой несколькими вальцовыми прессами, между валами которых бумажное полотно транспортируется цельным в течение всего процесса шерстяным сукном, служащим эластичной прокладкой. Окончательное удаление воды происходит в сушильной части, где полотно бумаги попеременно соприкасается своими поверхностями с обогреваемыми изнутри паром чугунными шлифовальными цилиндрами, расположенными в шахматном порядке в двух ярусах. Поверхность бумаги получается гладкой благодаря тому, что она прижимается к цилиндрам верхними и нижними сукнами. Затем бумажное полотно отделывается в каландре, представляющем собой вертикальную батарею из 5—8 металлических валов. При движении между валами сверху вниз полотно становится более гладким, уплотняется и выравнивается по толщине. Получаемое полотно бумаги наматывается на рулоны на накате, представляющем собой принудительно вращаемый цилиндр, к которому прижимается валик с наматываемой на него бумагой.
Крупнейшие производители бумаги
- International Paper(США)
- Georgia-Pacific(США)
- Weyerhaeuser (США)
- Kimberly-Clark (США)
- Stora Enso(Финляндия)
- UPM-Kymmene(Финляндия)
- Svenska Cellulosa Aktiebolaget(Швеция)
- Anglo American plc(Mondi)(Великобритания)
- Sappi(ЮАР)
- M-Real(Финляндия)
В популярной культуре
В лайт-новел, аниме и манга «Прочти или умри» существует люди, обладающие способностью управлять бумагой, делая из неё почти что угодно (лезвия, щиты, парашюты, големов и т.п.), называемые повелителями бумаги.
Интересные факты
- В японском языке слово «бумага» — омоним слова «божество».
- Согласно известному эмпирическому закону, обычную бумагу, используемую в большинстве офисов (то есть, обычную писчую бумагу, средней плотности и размера), можно сложить пополам не более семи раз.
См. также
Литература
- Г. Б. Шишкина. Бумага как эстетический феномен японской культуры] // Научные сообщения Государственного музея Востока. Вып. XXVI. — М., 2006, с. 287—297
- Б. Байер, У. Бирштайн и др. История человечества, 2002.
