Как изготавливают бумагу: от древесины до готового листа
Бумагу изготавливают из растительных волокон целлюлозы. Технология состоит из нескольких последовательных стадий: подготовка сырья, получение бумажной массы, формование полотна, сушка и отделка. На современном целлюлозно-бумажном комбинате весь процесс автоматизирован и занимает от нескольких часов до суток в зависимости от вида продукта.
Из чего делают бумагу
Основное сырьё: хвойная и лиственная древесина — ель, сосна, берёза, осина. Хвойные породы дают длинные прочные волокна, лиственные более короткие, но они обеспечивают гладкость поверхности. Для газетной и упаковочной бумаги используют механическую древесную массу, для офисной и печатной — химическую целлюлозу. Вторичное сырьё (макулатура) сегодня составляет значительную долю в производстве картона и упаковки: её доля в российском производстве превышает 40 процентов.
Помимо целлюлозы в состав бумаги вводят наполнители (каолин, карбонат кальция), проклеивающие вещества для водостойкости и красители. Мелованная бумага дополнительно покрывается слоем минерального пигмента с латексным связующим, что даёт характерный глянец.
Подготовка древесины и варка целлюлозы
Брёвна поступают на комбинат, где их окоривают (снимают кору) и рубят в щепу размером 15–30 мм. Щепу загружают в варочные котлы объёмом до 400 кубометров и обрабатывают при температуре 160–175 градусов Цельсия сернисто-щелочным раствором (сульфатный способ) или сернистой кислотой (сульфитный способ). За 3–5 часов варки лигнин, природный «клей», скрепляющий волокна в дереве, растворяется, и остаются чистые целлюлозные волокна. Полученную массу промывают, а отработанный раствор сжигают в содорегенерационных котлах, возвращая химикаты в цикл.
Механическая масса получается проще: щепу или круглую древесину просто истирают между каменными дисками, не разделяя волокна химически. Такая масса дешевле, но содержит остатки лигнина и со временем желтеет, поэтому её используют в газетной бумаге, но не в качественной полиграфии.
Отбелка и роспуск в волокно
Небелёная целлюлоза имеет бурый оттенок из-за остаточного лигнина. Для получения белой бумаги массу отбеливают. Современные российские заводы перешли на бесхлорные технологии (ECF и TCF), используя перекись водорода, озон и кислород. Это снижает нагрузку на очистные сооружения. После отбелки целлюлоза поступает в роспускные бассейны, где её разбавляют водой до концентрации около 0,3–1 процента волокна. Добавляют наполнители, крахмал и красители, после чего масса готова к формованию.
Формование полотна, сушка и намотка
Жидкая масса подаётся на сетчатый стол бумагоделательной машины. Вода стекает через мелкую сетку, волокна равномерно укладываются и начинают сцепляться друг с другом. Влажное полотно (влажность около 80 процентов) поступает на прессовую часть: вальцы отжимают ещё часть воды. Затем бумага проходит сушильный раздел из 50–100 обогреваемых паром цилиндров. На выходе влажность составляет 4–8 процентов.
В каландровой секции поверхность бумаги сглаживают тяжёлыми металлическими валами, придавая нужную гладкость. Готовое полотно наматывается в рулон диаметром до 2 метров и весом несколько тонн. Бумагоделательная машина работает непрерывно, скорость движения полотна на современных агрегатах достигает 1500 метров в минуту. Россия входит в десятку крупнейших производителей целлюлозы и бумаги, крупнейшие комбинаты расположены в Карелии, Архангельской и Иркутской областях.
Резка и упаковка
С рулонов бумагу режут под конкретные форматы: А4, А3, рулоны для типографий. Листовую бумагу пачкуют, упаковывают в плёнку и отправляют на склад. Контроль качества включает проверку плотности (г/кв.м), белизны, прочности на разрыв и степени проклейки. Стандартная офисная бумага плотностью 80 г/кв.м содержит около 75 процентов целлюлозных волокон и 25 процентов минерального наполнителя.
