ПАПІР (ймовірно, від італійського bambâgia - бавовна), тонколистової матеріал, утворений безладно переплетеними і скріпленими між собою рослинними волокнами, що містить для додання специфічних властивостей неволокнистих добавки (наповнювачі, проклеюючі, фарбувальні, відбілюючі і інші речовини). При всій різноманітності папір повинна мати рівномірну товщину; чисту, без зморшок, плям і інших пошкоджень гладку поверхню, добре сприймає друкарську фарбу; певну білизну або однорідний колір; володіти непрозорістю і світлостійкістю, достатньою механічною міцністю; мінімальної абразивністю.
Історична довідка. Попередниця паперу - тапа, яка, як і найдавніша папір, робилася з кори дерев сімейства тутових, що дають м'який і міцний луб. За археологічними даними, папір була відома в Китаї не пізніше 2 століття до нашої ери. Винахід паперу традиція пов'язує з ім'ям придворного радника Цай Луня, який в 105 році нашої ери запропонував відливати аркуш паперу осадженням на шовковій сітці водної суспензії з лубу шовковиці, стовченого в кам'яній ступі. Приготовану масу викладали на дерев'яну дошку і поміщали під прес, потім висушували. Сировиною для паперу служили також клапті шовкової тканини, обривки шовкових мереж і кокони шовкопряда. Папір поряд з шовком використовували для письма, а також для виготовлення віял, ширм, парасольок, ліхтарів, грошових знаків, затягування віконних прорізів тощо. У 751 році китайські майстри, захоплені арабами в битві при Таласі, заснували виробництво паперу в Самарканді. Потім папір з'явився в Багдаді, Дамаску, Ємені, Єгипті, витіснивши менш зручні письмові матеріали - пергамен і папірус. З Китаю у 2-7 століттях папір поширилася в Корею, Японію, Індію. Через брак луб'яного сировини араби використовували при виробленні паперу бавовна, застосовуючи для розтирання маси млинові жорна. У Європі першими познайомилися з папером держави, що мали тісні торговельні контакти з арабськими країнами. Виробництво паперу з'явилося в Іспанії і Італії (12 століття), Угорщини (кінець 13 століття), Німеччини (кінець 14 століття), Англії (кінець 15 століття). Папір виробляли вручну, подрібнюючи сировину в кам'яній ступі з водою і облягаючи потім підготовлену масу на шовковому або волосяному ситі. Часто заводи засновували поруч з водяними (пізніше вітряними) млинами.
Реклама
Механізація процесів виготовлення паперу почалася в 13 столітті: ступу замінила штовханина - довге кам'яне або дерев'яне корито, в якому сировина розчавлюють падаючими товкачами; в 17 столітті в Голландії замість штовханини стали використовувати більш продуктивну машину - рол з розмелюють ножами (голландер). Величезний вплив на паперове виробництво мала поява перших друкованих книг і подальше вдосконалення друкарства. Розвитку паперової промисловості сприяла запропонована у Франції в 1799 році І. Л. Робером технологія відливу паперового листа на безперервно рухомому полотні; по суті, це була перша папероробна машина. У Росії використовувалася в основному газетний папір італійського та французького виробництва, спроби виготовлення вітчизняної папери відносяться до початку 16 століття. Вироблення паперу ручним способом була налагоджена в 1560-і роки. Перша паперова мануфактура була заснована Петром I в 1716 році в селі Червоне під Санкт-Петербургом. У 1818 році на Петергофской паперовій фабриці була встановлена одна з перших вітчизняних машинах з виробництва паперу машин. Зростання виробництва паперу в 19 столітті стимулював пошуки нових джерел сировини: були винайдені способи отримання волокнистих матеріалів - деревної маси (1844) і целюлози (1866).
Технологія виробництва паперу. Основна сировина, що використовується при виробництві паперу: целюлоза, що виділяється з волокон деревини хвойних і листяних порід дерев, з стебел і луб'яних волокон однорічних рослин; деревна маса, що отримується при механічному стиранні лісоматеріалів з застосуванням води; відходи текстильного виробництва (ганчіркова полумасса); макулатура. При виробленні деяких видів паперу і картону додають неорганічні матеріали (азбест, скло, базальт), вовняні та синтетичні волокна (поліамідні і ін.). У схемі технологічного процесу три основних етапи: підготовка паперової маси (помел сировини, введення наповнювачів, проклейка, фарбування, отримання певної концентрації паперової маси, очищення від сторонніх включень); відлив паперового полотна на папероробної машині з наступним пресуванням, сушінням, обробкою, намотуванням в рулон; обробка та переробка отриманого листа (суперкаландруванню, перемотування, різання, упаковка).
При підготовці паперової маси здійснюються операції, які забезпечують надалі все властивості, що пред'являються до готової папері. Для розмелювання целюлозне волокно і деревну масу пропускають через систему ножів, в результаті чого волокна подрібнюються, коротшають і розщеплюються в поздовжньому напрямку. Як наповнювачі в масу вводять мінеральні пігменти, які підвищують білизну, гладкість, світлонепроникність, надають м'якість, заповнюють проміжки між волокнами і роблять структуру більш щільною і дрібнопористою. Використання наповнювачів також вигідно економічно, тому що при цьому зменшується витрата волокнистих матеріалів. Водовідштовхувальні властивості підвищуються в результаті проклейки в масі гидрофобизирующими речовинами (зазвичай каніфоллю) внаслідок адсорбції їх на поверхні волокон. Здатність паперу зберігати міцність в зволоженому стані (вологостійкість) досягається введенням карбамідного клею, меламиноформальдегидной смоли. Надалі в результаті поверхневої проклейки підвищується міцність паперу до стирання, знижується пиломості і ворсистість; збільшується її стійкість до вищипування при друку. З метою надання поліпшених естетичних властивостей паперу (конвертової, серветковий і ін.) До відпливу виробляють фарбування і подцветку маси. При виготовленні односторонньо пофарбованої паперу (афішної, обкладинкової і ін.) Барвники розподіляються по поверхні одночасно з проклеюванням. Жовтизна усувається введенням в папір подцвечівающіх речовин (зазвичай сині, фіолетові барвники або суміш синього з червоним). Для підвищення білизни одночасно з барвниками додаються оптичні відбілювачі (бланкофори). Розведення паперової маси водою - операція, що забезпечує рівномірний розподіл волокна в суспензії і регулююча поверхневу щільність - масу 1 м2 листа вироблюваної папери.
Готова паперова маса (вміст сухих речовин 0,1-1%) надходить в бумагоделательную машину (рис.), Що є самостійним агрегатом, в якому всі вузли розташовані в строго певному порядку відповідно до заданої технологією. Застосовують два типи папероробних машин: плоскосеточние для виробництва паперу та круглосеточних - для картону. Папероробна машина складається з удаваного пристрою, гратчастої, пресової і сушильної частин, каландра, приводу. Поруч з нею розташовані машинний басейн для акумулювання паперової маси перед надходженням в машину, насоси для подачі маси і підкачки води, вакуумні насоси; є також контрольно-вимірювальні прилади, система припливно-витяжної вентиляції. Під час відпливу паперової маси в результаті фільтрування води через сіткові полотна відбувається формування паперового полотна. Відплив полотна на сучасних машинах здійснюється зі швидкістю, що досягає 1000 м / хв, отримане полотно може мати ширину 7-10 м, довжину - до 200 м.
Розширення потоку до розміру сіткового полотна відбувається на удаваного пристрою, де також вирівнюється концентрація паперової маси. Від якості проведення цієї операції багато в чому залежить структура паперу, маса 1 м2 листа і рівномірність його товщини по всій ширині полотна. Подальша обробка проводиться на безперервно рухомому сітковому столі, який для зменшення орієнтації волокон у напрямку руху сітки періодично струшується, виконуючи роль додаткового природного фільтра. Подальше зневоднення маси здійснюється вакуумними відсмоктувачами. Для вирівнювання і ущільнення поверхні полотна, руйнування піни, що виникає при напуску маси на сітку, усунення повітряних бульбашок і додаткового зневоднення в гратчастої частини в машині встановлений легкий порожнистий валик (егутёр, або равнітельний вал). За допомогою егутёра, обтягнутого спеціальною сіткою, на папір можна наносити видимий на просвіт візерунок - водяний знак. Після проходження через сітковий частина полотно з вмістом вологи 80-85% надходить в пресову секцію. Формування паперового полотна можна вважати закінченим, коли волокна вже не можуть змінити свого положення в процесах подальшої обробки та зневоднення. При транспортуванні в пресову частину полотно підтримується сукном, яке також вбирає і пропускає вологу. Шорсткість поверхні, що з'являється від відбитків структури сукна, усувається на згладжують офсетних пресах. Після проходження пресової частини полотно містить 55-65% вологи; зв'язку між волокнами упрочняются, і полотно може самостійно просуватися далі. У сушильній секції полотно притискається до поверхні нагрітих паром циліндрів, які запобігають викривлення і зморщування поверхні через усадки. велике значення для якості отримуваної паперу має температурний режим сушіння. У процесі сушіння з паперу випаровується волога, що міститься між волокнами і в її капілярах. При вологості приблизно 60% між вільними гідроксильних груп сусідніх волокон утворюються міжволоконній водневі зв'язку, які головним чином і визначають міцність паперу. Нормальна вологість друкарського паперу 5-7% (для способів друку, заснованих на електростатичних явищах, - не більше 5%). Після сушіння папір має температуру 75-85 ° С, тому для запобігання пересихання та електризації за сушильної частиною розташовані циліндри, на яких паперів охолоджується до 20-30 ° С. В процесі обробки паперу надаються властивості, поліпшують її товарний вигляд. Перша операція - каландрирование - виконується безпосередньо в папероробної машині. Полотно надходить в секцію, де вирівнюється по товщині, одночасно ущільнюється її структура і збільшується гладкість поверхні. Після каландрирования виходить папір машинної гладкості, яка намотується на тамбурних валах в рулон.
Оздоблення і переробка паперу потім відбуваються на поздовжньо-резательном верстаті і пакувальної машині. Для додання поверхні папері більш високої гладкості і глянцю її додатково пропускають через суперкаландр, отримуючи висококаландрірованную папір. Кількісні показники властивостей для кожного виду паперу вказані в стандартах і технічних умовах.
У технологічних процесах вироблення паперу необхідно використання хімікатів, великих обсягів води, тому виробництво паперу розміщують поруч з водоймами. Поблизу целюлозно-паперових підприємств відбувається забруднення атмосфери, грунту, стічних вод шкідливими речовинами, які порушують рівновагу навколишнього середовища. Для створення екологічно чистого виробництва розроблені технології, в яких застосовуються різні фільтри, очисна апаратура, витяжні вентиляційні системи, замкнутий цикл водопостачання та ін.
Класифікація та призначення паперу. Відомо більше 600 видів паперу. При досить високій міцності папір має капілярно-пористу структуру, що забезпечує хорошу взаємодію поверхні з фарбою і клейовими розчинами, легкість і компактність виробів з неї. Найбільш велика сфера застосування паперу - поліграфічна промисловість. Папір для друку можна класифікувати за такими основними ознаками: способом друку - для високого друку, плоского офсетного друку, глибокого друку; по волокнистому складу: Чістоцеллюлозние - № 1, з вмістом деревної маси - № 2 і № 3; по масі 1 м2 листа (в залежності від товщини листа) - від 28 до 320 г / м2; по обробці - машинної гладкості, каландрированная і висококаландрірованная, з покривним пігментним шаром (малювання), з різною поверхнею - глянцева, матова, шовкова, легкого і «литого» мелования, з фактурним малюнком і ін .; за призначенням - газетна, книжково-журнальна, ілюстративний, етикеточний і ін .; за формою випуску - листова і рулонна. Залежно від способу друку використовується папір різної вироблення, наприклад для високого друку - м'яка (65-80 г / м2), для офсетного друку - водостійка і дуже міцна (40-320 г / м2), для глибокого друку - дуже м'яка, гладка , з особливо чистої поверхнею (70-80 г / м2). Вибір паперу залежить також від характеру друкованої продукції. Так, для друкування многооб'ёмних видань (словників, довідників, енциклопедій та ін.) Випускається тонка, але досить міцна і щільна папір (30-45 г / м2), для випуску масових книжкових видань часто застосовується «пухка» папір, товщина якої приблизно на 30% більше, ніж у звичайної друкарського паперу при однаковій масі. Газетному папері надаються властивості, які забезпечують друкування на високошвидкісних рулонних машинах (більше 45 тисяч відбитків на годину), гарне закріплення фарби.
Випускаються паперу різного призначення, що володіють відповідними властивостями: для письма (поштова, газетний, конвертний, тетрадний і ін.); багатобарвний етикеточний водостійка і щелочестойкостью; декоративна (під оксамит, шкіру, металізована і ін.); обойная; креслярсько-малювальна (ватман, калька і ін.); промислово-технічна (патронная, наждачний, прокладкові, азбестова, обробна, для пряжі); світлочутливий (для світлокопій, фотографій та ін.); електроізоляційна (конденсаторна, кабельна); обгортковий, жиронепроницаемая, пакувальна, санітарно-гігієнічна, фільтрувальна та ін. Для картографічної продукції, грошових купюр, документів, креслень, кіноекранів та ін. застосовується папір особливо міцна і зносостійка на злам, деформацію, стирання, в тому числі синтетична папір, що виготовляється з традиційної паперової технології з хімічних волокон (Полівінілспіртовиє, поліамідного і ін.) і полімерних плівок.
У ряді випадків папір успішно замінює різні матеріали; наприклад, використовується в текстильному виробництві як конструкційний, ізоляційний, фільтруючий, оздоблювальний матеріал. Папір, що виготовляється для інших сфер застосування, в залежності від призначення повинна відповідати певним вимогам, мати склад, що відповідає заданим технічним характеристикам. Дивись також Фотографічні матеріали.
Літ .: Малкін І. Т. Історія паперу. М., 1940; Фляте Д. М. Властивості паперу. М., 1986; Примаков С. Ф., Барбаш В. А., Шутько А. П. Технологія паперу і картону. М., 1996; Мильчин А. Е. Видавничий словник-довідник. М., 2003.
Е. Д. Климова.