Для чего нужна бумага
Бумага. Производство и свойства. Применение и особенности
Бумага – это листовой волокнистый горючий легко впитываемый воду материал, полученный из целлюлозы или путем переработки макулатуры, применяемый для печати, письма, рисования, упаковки и прочих целей. Считается, что она изобретена в Китае в 105 году мастером по имени Цай Лунем. Промышленное производство бумаги с использованием машинного оборудования было налажено в 1803 году.
Как делается бумага
Технология производства бумаги для разных целей ее использования существенно отличается. В упрощенном виде она предусматривает отделение целлюлозы от содержащего ее сырья. Ее получение возможно путем переработки древесины, хлопка, бамбука и прочих травянистых растений. Целлюлозная масса разбавляется водой с добавлением связующего вещества. После этого она выливается на плоскую мелкоячеистую сетку. Она останавливает длинные целлюлозные волокна, которые формируют тонкий слой. После высыхания он становится бумагой.
Данная технология производства позволяет получать темно-коричневые листы бумаги, что вызвано цветом целлюлоза. Чтобы получить белые листы, массу перед этапом фильтрации отбеливают специальными химическими растворами.
Производство бумаги является очень точным технологическим процессом. Это позволяет получать листы различной толщины и плотности с разными характеристиками поверхности. Также на этапе внесения связующего вещества в бумагу возможно добавление красителей. Это делается после отбеливания. Как следствие получается цветная бумага.
Практически все бумажные изделия могут поддаваться вторичной переработки. После растворения в воде из них получается целлюлозная масса. Та после отлива на мелкое сито снова становится листовым материалом. Стоит отметить, что посредством многократных переработок длина волокон целлюлозы уменьшается. Как следствие они перестают быть способными армировать друг другу и удерживаться в листах.
Свойства бумаги
Материал имеет ряд важных качеств, которые обеспечивают его применение в различных направлениях быта. К ним относятся:
Практически все виды бумаги за редким исключением легко воспламеняются. Это позволяет их использовать в качестве растопки при разжигании огня. Горючесть материала существенно облегчает его утилизацию, а также все виды бумаги легко поддаются гниению. Как следствие материал быстро разлагается в почве при условии периодического воздействия влаги. Этот процесс медленней у глянцевой бумаги, но и она перерабатывается.
Сильная впитываемость бумаги является причиной обеспечивающей возможность нанесения на ее поверхности записей и рисунков. Материал поглощает чернила или краски. Также данное свойство делает возможным использование бумаги в качестве салфеток для промокания загрязнений или пролитой жидкости. Материал способен впитывать влагу с воздуха. Это создает определенные трудности в его хранении. После промокания бумажные листы теряют форму. Высохнув, они покрываются следами коробления.
Бумажные листы легко изгибаются. Их можно складывать в несколько раз, однако после этого сохраняется стойкая линия перегиба, разгладить которую до полной незаметности невозможно.
Применение бумаги
Сфера использования бумаги крайне обширна. Она тесно вошла абсолютно во все сферы жизнедеятельности. Ее используют для:
Использование в полиграфии
Бумага для письма, печати и рисования поддается отбеливанию. Она отлично впитывает чернила и краски, что благодаря светлому основанию делает их хорошо заметными. На ней хорошо рисуют карандаши. На такой бумаге печатают книги, журналы, газеты. Из нее делают тетради, записные книжки, альбомы для рисования.
Это достаточно долговечный материал, позволяющий надолго сохранять написанное или напечатанное. Уровень его стойкости зависит от концентрации в составе чистой целлюлозы. Существует первый, второй и третий класс полиграфической бумаги. Первый содержит больше всего целлюлозы. Такой материал применяется для печати энциклопедий и художественной литературы. Второй класс используется для изготовления учебников. Их долговечность не требуется, поскольку учебная программа периодически меняется и учебники меняются. Третий класс используется для печати газет.
Полиграфический материал производится с разным количеством добавления белизны. Это обусловлено не только экономией, но и другими соображениями. К примеру, на серо-желтой бумаге написанное воспринимается с меньшей нагрузкой на глаза. Именно поэтому книги зачастую печатаются именно на таком материале.
К полиграфическим разновидностям бумаги относят:
Под офсетными подразумеваются бумажные листы для принтеров и подобные по качеству. Плотность подобных изделий может составить 65-280 г/м². Это наиболее распространенная разновидность полиграфической бумаги. Мелованная имеет дополнительный слой, обеспечивает улучшенное впитывание, что исключает растекание красок. Плотность мелованной бумаги может составить 70-300 г/м². Дизайнерская бумага отличается высокими эстетическими качествами. Ее используют для изготовления самодельных открыток, приглашений на торжества. Нередко на такой бумаге имеется тиснение в виде узора. Крафтовые бумажные листы применяются в основном для печати на них меню ресторанов, бирок. Их плотность составляет 45-120 г/м². Отличительным качеством такой бумаги выступает коричневый цвет.
Отделочные материалы
Ярким примером изготовления отделочных материалов из бумаги являются обои и гипсокартон. Обои обычно делают двухслойными. Слой в основании состоит из грубых сортов бумаги, а верхний из более гладких. Это позволяет придать обоям жесткость, при этом создать качественную поверхность для печати рисунка и тиснения.
Для производства гипсокартона используется плотная толстая грубая бумага, подходящая под определение картона. Картон также является бумагой по составу, но считается другим материалом, поскольку отличается большей толщиной и меньшей гибкостью.
Производство поделок
Из бумаги делают оригами, аппликации, папье-маше. Первые 2 направления предусматривают использование специализированной достаточно плотной бумаги. Для папье-маше возможно использование практически любой достаточно тонкой и гибкой. Папье-маше представляет собой изделие, состоящее из лоскутов бумаги склеенных между собой толстым слоем. Ими обклеивается определенный объемный предмет, что позволяет повторить его форму.
Упаковочные виды бумаги
Бумажная тара является самой распространенной упаковкой после полиэтилена. В нее запечатывают сливочное масло, печенье, мыло, бытовую технику, посылки и прочие товары. Бумажная тара позволяет не только защитить содержимое, но и печатать на ней важную информацию о товаре.
Из бумаги делают пакеты для хлебобулочных изделий, позволяющие сохранять их свежесть и обеспечивающие санитарный режим при транспортировке. Также можно встретить бумажные пакеты с ручками для переноски покупок. Однако их грузоподъемность ниже обычных полиэтиленовых аналогов. Из бумаги делают фантики, конверты, мешки.
Чистящие материалы
Бумага также используется для изготовления чистящих материалов. Это обусловлено ее повышенной впитываемостью. Она поглощает воду быстрее любой ткани. Представителями подобных чистящих материалов являются салфетки, носовые платки, туалетная бумага, кухонные полотенца.
Чистящие бумажные материалы отличаются небольшой толщиной и плотностью. При этом они обладают рельефом, что способствует лучшему впитыванию. После поглощения воды изделие практически мгновенно размягчается и теряет форму.
Бумажные фильтры
Из бумаги делаются различные фильтрующие элементы, позволяющие отсеивать мелкие загрязнения. В первую очередь это воздушные фильтры для пылесосов, автомобилей, систем вентиляции. Фильтрующие элементы со специальными пропитками получают устойчивость к распаду при контакте с жидкостными. Это позволило их использовать для фильтрации бензина, дизельного топлива, масла, кофе и т.д.
Печать денежных знаков
Специально для печати денежных купюр используются особые типы бумаги. Они отличаются очень высокой износоустойчивостью, поэтому переносят многократное перегибание, трение в карманах и кошельках. Однако даже этой износоустойчивости недостаточно. В связи с этим многие страны мира отказались от бумажных денег, и печатают их на ткани, которая внешне очень похожа на бумагу.
Использование бумаги при изготовлении абразивов
Бумажная подложка применяется для нанесения абразива. В результате получается наждачная шкурка. Она применяется для шлифовки металлов, дерева и прочих материалов. В качестве подложки применяются жесткие сорта бумаги, способные выдерживать механическую нагрузку.
Бумага в качестве изолятора
Из нее делают изоляторный слой для трансформаторов, жил кабеля. Стоит отметить, что кабель с бумажной внутренней изоляцией постепенно отходит в прошлое, но еще используется по причине своей дешевизны. Бумажная оболочка в нем пропитывается специальными составами, благодаря чему она не разматывается и надежно изолирует жилы.
Бумага
Начиная с 1803 года в производстве бумаги используются бумагоделательные машины.
Содержание
История
До Цай Луня бумагу в Китае делали из пеньки, а ещё раньше из шёлка, который изготавливали из бракованных коконов шелкопряда.
Цай Лунь растолок волокна шелковицы, древесную золу, тряпки и пеньку. Всё 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
Применение
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 XX 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] неосторожны 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, обладающая 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.
Библьдрук
Библьдрук (от нем. Bibel — Библ(ия) + Druck — печать) — специальный сверхлегкий офсетный тип бумаги, используемый при печати объемных словарей, библии. Удельный вес от 25 до 60 грамм на кв. метр.
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).
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:
Производство бумаги складывается из следующих процессов:
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, глинозём 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 рисовая бумага 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.
Старение
Стойкость к старению обеспечивают:
Эти требования установлены стандартом DIN-ISO 6738. Этот стандарт применяется для документов и книг, используемых более 50 лет.
Классификация классов долговечности
Мелованная и немелованная бумага и картон классифицируются по долговечности. Классы введены стандартом DIN 6738 в 1999.1.
Для чего нужна бумага
БУМАГА И ЕЕ РОЛЬ В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
«Бумага – крылья, на которых разносятся по миру мысли мудрецов».
Совсем недавно в нашем лицее проходила акция по сбору макулатуры. Мне стало интересно кому же, зачем и для чего может пригодиться уже использованная старая бумага. Мы с мамой стали изучать этот вопрос. Поэтому тема моего исследования посвящена бумаге, ее роли в жизни человека.
Поскольку тема исследования очень обширна, моей целью стало:
Изучить историю изобретения бумаги;
Понять, как делают бумагу;
Узнать, зачем перерабатывать использованную старую бумагу;
Научиться делать бумагу в домашних условиях.
Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие задачи:
Найти материал, содержащий сведения об истории изобретения бумаги;
Исследовать, как изготавливается бумага в настоящее время;
Изучить сведения для чего нужно собирать и перерабатывать макулатуру;
Выяснить данные по количеству собранной макулатуры в МОУ «Лицей № 5»;
С помощью полученных сведений самостоятельно и в домашних условиях сделать бумагу, тем самым проверить гипотезу о возможности изготовления новой бумаги из старой, использованной;
Оформить результаты, проведенной работы в виде реферата и презентации.
История изобретения бумаги
Знакомство с бумагой начинается с раннего детства, когда ребенок тянется к яркой книжке, к белому листу, чтобы рисовать свои первые штрихи карандашом. С бумагой связана вся наша жизнь. Она нужна и для делового письма, и для творческой работы, и для бытовых нужд. Но что мы знаем о бумаге?
Можно сказать, что бумага это материал для печатания книг, журналов и газет.
Появившись однажды, бумага прочно утвердилась на Земле и, не зная конкурентов, победно идет через столетия. У бумаги было много предшественников. Камень и глина, дерево и кость, кожа и береста, воск и металл, папирус и пергамент все они в разны исторические эпохи служили людям в качестве материалов для письма. Но каждый из них был не вполне пригоден для этого. Одни материалы были тяжелыми, другие хрупкими, третьи дорогостоящими.
Их обработка требовала больших усилий, которые, однако, не всегда оправдывались. И вот появилась бумага простой, доступный для письма материал, приготовленный из сырья растительного происхождения. Рождение бумаги произвело в человеческом обществе глубокие перемены. Получив бумагу, люди стали активно приобщаться к знаниям. Этому во многом способствовало бурное развитие книжного дела.
Дружба, начавшаяся с бумагой в детстве, не прекращается всю жизнь. Дома, в школе, на улице, в магазине мы рады этой встрече. Большая часть предметов домашней обстановки связана с бумагой (Приложение 1).
Так, когда и кем была изобретена бумага?
Из собранного мною материала я узнала, что бумага была изобретена в 105 году н.э. китайским министром земледелия Цай Лунем. Он научился ее делать из коры тутового дерева, взял кору, разделил ее на волокна, растолок, смешал с водой, раскатал и положил на просушку. Он получил тонкий лист материала, напоминающего современную бумагу. Позже Цай Лунь усовершенствовал технику изготовления бумаги, добавляя в бумажную массу кусочки тряпки, частички рыболовной сети. Такой метод распространился по Китаю и его долго хранили в секрете.
Позже секрет получения бумаги достиг Кореи, а затем и Японии. Корейцам удалось улучшить качество бумаги, путем добавления в бумажную массу волокна бамбука и частички водорослей. В Японии бумажную массу стали использовать даже для изготовления сумок и одежды!
К 7 веку искусство изготовления бумаги постепенно появилось в Индии.
В 8 веке китайская армия потерпела поражение в войне с турками. Скорее всего, некоторые пленные умели изготавливать бумагу, потому что этим искусством постепенно овладели турки, а затем и жители Египта, Персии, Сирию.
На протяжении нескольких столетий эти страны поставляли бумагу в Европу до тех пор, пока европейцы не начали сами строить бумажные фабрики. Сначала бумагу стали делать в Испании затем в других европейских странах.
К концу 17 века бумагу стали изготавливать и в США.
Для изготовления бумаги в Европе, США и на Востоке использовалось разное сырье, в зависимости от растущих в этих местностях волокнистых растений, поэтому бумага получалась разного качества.
И лишь в конце 18 века были разработаны автоматические бумагоделательные машины, позволяющие получать непрерывный лист бумаги. В России по указу Петра 1 в 1817г. была установлена первая бумагоделательная машина (Приложение 2).
Так как Европа располагала значительным запасом лесов, основным сырьем для изготовления бумаги стала древесина. Бумага же постепенно превратилась в предмет первой необходимости, так как система образования развивалась, людям требовалось все больше и больше бумаги для письма.
Как делают бумагу.
Бумагу делают из растительных волокон, называемых целлюлозой. В стволе дерева эти волокна соединяются при помощи натурального «клея». Чтобы получить бумагу, нужно разъединить волокна и расположить их в другом порядке.
На бумажной фабрике бревна измельчают в щепки. Затем их смешивают с водой и особыми химикатами, которые разбивают волокна, превращая их в густую бумажную кашицу. После этого бумажная масса проваривается, очищается и направляется в бумагоделательную машину (Приложение 3).
Чтобы получить бумагу, тонкий слой бумажной массы помещают на широкий двигающийся сетчатый экран. Вода вытекает через сетку, а волокна целлюлозы слипаются друг с другом и, таким образом, формируют бумагу.
Влажная бумага проходит через гигантские ролики, которые удаляют излишки влаги и придают бумаге требуемую толщину.
Подогреваемые ролики удаляют оставшуюся влагу и высушивают бумагу, после чего она скатывается в рулон или нарезается на листы.
Многие бумажные фабрики используют вторичное сырье для производства новой бумаги. Бумагу легко переработать, так как это чистый, беспримесный материал, а процесс переработки занимает относительно мало времени. Бумажное сырье можно перерабатывать до 7 раз. При каждом последующем использовании бумаги длина волокон уменьшается, а их соединение ослабевает.
На территории Волгограда существует Картонажно-переплетная фабрика, которая занимается изготовлением картона, бумаги, обоев.
Зачем перерабатывать бумагу
Бумага, произведенная из вторичного сырья, имеет несколько преимуществ перед изготовленной из целлюлозы или древесины. Она значительно дешевле, ее переработка уменьшает количество отходов, позволяет сэкономить воду и электроэнергию. В процессе ее производства не используется никаких химикатов, а что самое главное, прием макулатуры сокращает интенсивность вырубки лесов.
Чтоб произвести бумагу надо вырубить множество деревьев, которые росли долгие годы. А посадить новое дерево и вырастить – это большие затраты и усилия. К тому же, чтоб вырастить хорошее дерево нужно в среднем ждать 50 лет. Массовая вырубка насаждений приведет к большим негативным последствиям.
По статистике 60 кг макулатуры спасают 1 дерево.
Вы задумывались, что происходит с газетой, журналом или брошюрой после того, как вы ее прочтете? Если вы ее выбросили, она окажется на свалке, где ей предстоит мирно догнивать среди другого мусора. А если вы сдали ее как вторичное сырье (макулатуру), то она получит вторую жизнь.
В европейских странах макулатуру не только собирают дома, но и привозят из-за границы, как ценное сырье. Более того, если небрежный хозяин выбрасывает старые газеты в общий контейнер вместо специально отведенного, то бдительные соседи не преминут сообщить куда следует, и нарушитель заплатит штраф. Но дело даже не в этом — упорядоченный вывоз макулатуры уже давно воспринимается как само собой разумеющееся правило, целесообразность и общепринятость которого должна быть ясна и понятна всем людям на планете.
Важным обстоятельством сбора макулатуры является следующее.
Лозунг «Собери макулатуру – спаси дерево» известен всем, только каждый вкладывает в него свои эмоции и чувства. Кто-то готов тут же заняться столь важным делом, а кто-то будет и дальше мириться с тем, что вырубают леса ради бумаги, когда часть ее можно сделать из вторсырья.
И когда в нашем лицее проводилась акция сбора макулатуры, многие ученики собрали и принесли в школу различные бумажные отходы.
В результате было собрано около 4100 кг макулатуры, из них нашим классом собрано 60 кг. Вся собранная бумага была сдана в пункт приёма макулатуры, а дети, принесшие большее количество макулатуры, получили грамоты и благодарности. Совместные дела, крепкая дружба, посильный вклад в оказание помощи другим людям, сохранение окружающей среды в чистоте и многое другое, вот что делает нашу жизнь лучше.
Как сделать бумагу самостоятельно
Прочитав о процессе изготовления бумаги, я настольно увлеклась, что захотела научиться изготовить бумагу самостоятельно у себя дома.