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.
Производство бумаги
Основными операциями при изготовлении бумаги ранее были варка, промывка и измельчение бумажной массы, которое производилось вначале молотками в ручных ступах, затем в ножных толчеях. В 13-15 вв. появились механические толчеи. В конце 17 в. В Голландии бумажную массу стали измельчать ножами, насаженными на металлические валы (роллы), заключенные в чане. Измельченную бумажную массу вместе с водой загружали в подогреваемые чаны, из которых ее затем черпали формой, состоящей из прямоугольной рамки с прикрепленной к ней сеткой из проволоки. После того, как лишняя вода стекала сквозь сетку, массу выкладывали на листы грубого сукна или войлока. Стопу листов войлока с бумажной массой пропускали через пресс для удаления остатков влаги. Затем листы проклеивали, сушили, обрабатывали молотами, лощили и упаковывали.
В 1799 француз П.Л. Лоббер 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. Для получения отдельных высококачественных видов бумаги и бумаги специального назначения до сих пор применяется ручной отлив.
Сейчас, 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) и 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. Прессовая часть состоит из нескольких 2-вальных (иногда 3-вальных) прессов, между валами которых (находясь на прессовом сукне) проходит бумажное полотно. При этом часть влаги из него отжимается. Сушильная часть состоит из 2-ярусных батарей сушильных вращающихся цилиндров, обогреваемых изнутри паром. Сырое бумажное полотно, проходя между горячими поверхностями цилиндров и сушильным сукном каждой батареи, высушивается до влажности 5-7%. В конце сушильной части имеется холодильный цилиндр (иногда два) для охлаждения бумаги. Затем бумага проходит каландр, придающий ей машинную гладкость, и наматывается в рулон на накате.
Другой способ производства бумаги, ручной. При ручном производстве бумаги используются экологически более чистые методы, химической обработки сырья или нет совсем, или очень немного. Материалом может служить лен, хлопок, рис. Иногда делают имитацию бумаги из естественных материалов. Бумага, сделанная вручную, разумеется, заметно дороже бумаги массового производства.
Виды бумаги
Важнейшими показателями бумаги являются: масса бумаги, толщина, плотность, прочность, гладкость, пористость, белизна, непрозрачность, оттенок, стоимость и др.
Печатная бумага определяется мягкостью поверхности, которая должна легко деформироваться и плотно прижиматься к форме, хорошо впитывать печатную краску и не коробиться при увлажнении водой.
Ниже приведены характеристики некоторых видов бумаг, применяемых в издательском деле и полиграфии:
1. Типографская (для высокой печати) – 50-70 г/м2, на основе древесной целлюлозы или с добавлением 20-75% древесной массы, белая, малоклееная. Предназначена для печати текстовой и иллюстрационно-текстовой продукции. Бумага с массой площади 40- 50 г/м2, чистоцеллюлозная или с небольшим добавлением древесной массы, с органической прозрачностью предназначена для печатания справочников и других книг с большим количеством текста.
2. Газетная – 45-49 г/м2, неклееная, в композиции преобладает древесная масса. Предназначена для печатания газет и приложений к ним, массовых брошюр способами высокой печати.
3. Обложечная – светопрочная, чистоцеллюлозная или с содержанием до 40% древесной массы, клееная, с небольшой усадкой и скручиваемостью при одностороннем увлажнении, Предназначена для изготовления обложек (140-200 г/м2) и склейки переплетных крышек (80-120 г/м2).
4. Форзацная – клееная, 80-160 г/м2, чистоцеллюлозная, отличается повышенным сопротивлением излому, ограниченной скручиваемостью после одностороннего увлажнения. Предназначена для изготовления форзацев книг.
5. Картографическая – 85-160 г/м2, композиция на основе древесной целлюлозы и из хлопкового линта (отхода хлопкового производства), клееная, прочная в сухом и влажном состоянии, повышенной белизны. Предназначена для печатания гидро-, топо-, географических и других карт и атласов.
6. Писчая – белая или цветная, 45-80 г/м2, чистоцеллюлозная (с добавлением целлюлозы из хлопкового линта) или содержащая небольшую часть древесной массы, клееная. Предназначена для изготовления бланков, унифицированных систем документации, бумажно-беловых изделий, бумаг потребительских форматов, школьных тетрадей и т.п.
7. Документная – на основе льнопеньковых и хлопковых волокон, высококлееная, иногда с водяными знаками, долговечная, стойкая к механическим воздействиям. Предназначена для печатания денежных знаков, облигаций, банковских чеков и других документов.
8. Баритованная – белая или подцвеченная красителем толстая бумага с баритовым (из сернокислого бария) покровным слоем, нанесенным на чистоцеллюлозную, высококлееную основу повышенной белизны для улучшения качества поверхности. Используется в качестве основы фотобумаги.
9. 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.
10. 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.
11. Крафт-бумага – особый вид оберточной бумаги на основе очень крепкой, так называемой, крафт-целлюлозы. Отличается высокой механической прочностью. Предназначена для обертки, упаковки.