Бумагу изобрели около 2000 лет назад, но и в современном промышленно развитом обществе она остается одним из самых распространенных материалов. Бумага служит людям не только для письма и печати, она находит самое широкое применение везде. Бумага это не только газеты и книги, это обои, упаковочный материал и даже предметы туалета. Заменителя бумаге до сих пор не найдено.
Большинство современных сортов бумаги представляет собой измельченные древесные волокна; некоторые сорта содержат и другие растительные, тряпичные и даже синтетические волокна. Способ производства так же прост, как и сырье. Древесину измельчают и подвергают грубой очистке. Полученные древесные волокна обрабатывают химикатами и разбалтывают в большом количестве воды. Потом они высыхают на тонкой сетке, вода удаляется, и получается бумага.
Промышленное производство бумаги
Промышленное производство бумаги – процесс более сложный, чреватый серьезными последствиями. Для производства бумаги ежегодно срубаются миллионы деревьев. Общественное мнение осудило хищническое истребление леса производителями бумаги, и сейчас во многом предусмотрен ряд экологических мероприятий, обеспечивающих лесу систематический прирост. Вырубки чередуют с участками невырубленного леса, таким образом облегчая самосев. В ряде случаев в местах вырубки для восстановления леса высаживают саженцы.
Древесину в основном заготавливают в лесах Скандинавскoго полуострова, России и Северной Америки. Лесоповал идет круглый год. Поваленный лес распиливается, доставляется к рекам. Весной, когда стоит высокая вода, тысячи стволов молем сплавляются вниз. В ряде местностей сплавляемый лес связывают в огромные плоты и буксируют к бумажным фабрикам. Реже лес доставляют на фабрики грузовиками.
На бумажной фабрике бревна очищают от коры и перерабатывают одним из двух возможных способов: либо размалывают в особых устройствах, получая древесную массу, либо же нагревают в больших автоклавах со щелочью для химического разложения древесины. Последняя состоит из целлюлозы и вещества сложного состава (лигнина), скрепляющего целлюлозные волокна. Именно лигнин делает дерево твердым, его-то и удаляют в процессе «варки» целлюлозы.
Варка целлюлозы дает менее поврежденное древесное волокно, чем полученное механическим размолом древесной массы, поэтому бумага становится прочнее. Обычно бумагу делают, смешивая целлюлозу с древесной массой в пульпу сообразно качеству и назначению бумаги.
Переработка пульпы в бумагу
Если фабрики, производящие пульпу и бумагу, расположены рядом, то древесная масса просто перекачивается из одного цеха в другой. В противном случае она высушивается и прессуется перед доставкой на бумажную фабрику. Здесь высушенная древесная масса поступает в гидравлический дефибрер, где вновь разбивается на волокна. Волокна тщательно перемешиваются и взмучиваются в тонкую взвесь. К этой взвеси добавляются каолин, отбеливатели, канифоль (иногда в смеси с квасцами), а также поверхностно-активные вещества, способствующие осаждению всех добавок на волокнах, после того как вода стечет. Одновременно можно вводить красители для подцвечивания бумаги или титановые белила для улучшения отбелки. Как длительность взмучивания, так и характер наполнителей пульпы сказываются на свойствах бумаги и состоянии ее поверхности.
Самые распространенные горизонтальные бумажные машины типа Фурдринье состоят из трех секций. Готовая пульпа подается на мокром конце машины в первую, отливную, секцию на движущуюся бесконечную сетчатую ленту (металлическую или пластмассовую). Вода отсасывается, а сырая бумажная масса остается на сетке. Во второй, прессовой, секции мокрая бумага, перенесенная на суконные прессы, движется между цилиндрическими барабанами, отжимающими воду и утончающими бумагу. В третьей, сушильной, секции бумага, несомая другим «горячим» суконным прессом, проходит до 60 сушильных цилиндров.
Бумажные машины бывают более 75 м длиной и работают со скоростью свыше 900 м/мин. Влажность пульпы, поступающей в машину, более 99%. В несколько секунд пульпа превращается в бумагу влажностью 5-10%. Затем бумагу наматывают на валик и иногда подвергают отделочным операциям. Бумагу можно, несколько увлажнив, пропустить сквозь каландровые валки для глянцевания, можно также покрыть ее смесью каолина с латексом и получить высококачественную бумагу для рисования.
Бумага сегодня
В прошлом природа связи волокон целлюлозы в бумажном листе оставалась невыясненной. Сейчас это сцепление приписывают водородной связи – слабому сродству химически связанного атома водорода к другому, соседнему атому водорода.
Для современной науки бумага не только пассивный объект изучения, она расходуется на детали сложнейших научных приборов, находит все более широкое применение в технике, не всегда известное широкой публике. Так, при изготовлении конденсаторов бумага служит изолятором. Хотя ежегодно и изобретаются новые синтетические материалы, бумага все еще находит новые области применения.