Анализ ассортимента бумаги для черчения и рисования

      Из целлюлозных волокон производят различные виды бумаги, в частности, рисовальную и чертежную.

      Для каждого вида бумажной продукции и целлюлозы для химической переработки подбирают наиболее подходящий вид целлюлозного волокна, а в их производстве применяют специальные обработки волокон и добавки, которые будут обеспечивать продукции достижение требуемых показателей, например, белизну, прочность, гладкость или шероховатость поверхности листа, или химическую чистоту волокон. Древесное сырье для производства целлюлозы делится на две основные группы: хвойная древесина (в основном сосна, лиственница и ель) и лиственная древесина (например, береза и осина). Волокна хвойной древесины более длинные и прочные, чем волокна лиственной древесины, которые короче и тоньше. Поэтому для достижения требуемых свойств бумаги подбирают определенный вид волокон или их смесь. Лист бумаги является однородным продуктом, тогда как некоторые виды картона представляет собой «слоеный пирог», состоящий из слоев различных по качеству волокон. Так для производства прочных бумаг, например, мешочной бумаги, используют только целлюлозные волокна, полученные из хвойной древесины. Для производства бумаг, например, для печати требуется комплекс свойств, обеспечивающий как прочность листа, так и его гладкую поверхность. Поэтому используют смесь волокон из хвойной и лиственной древесин, в которой хвойные волокна придают прочность, а лиственные – более гладкую поверхность. Для получения высокосортных бумаг используется поверхностная обработка путем нанесения слоя крахмала или меловальной пасты.

      Для производства одной тонны целлюлозы  различного назначения требуется порядка 4…5 м³ древесины, поэтому, например, при производстве 500 000 тонн целлюлозы потребуется 2…2,5 млн м³ древесины. Такое значительное количество древесины поступает в виде бревен длиной 4…6 м. Затем бревна распиливаются на отрезки длиной до 2…3 м и направляются в окорочные барабаны, где при их вращении происходит отделение коры за счет трения бревен друг о друга и стенки барабана. После окорки бревна поступают в рубительную машину, в которой происходит рубка в технологическую щепу. Щепа сортируется для отделения опилок, древесной пыли и крупных частиц.

      Отсортированная технологическая щепа подается на варку  в варочные котлы, например, непрерывного действия. В котел подается так называемый «белый щелок» – смесь гидрооксида и сульфида натрия, посредством которого при нагревании происходит процесс растворения лигнина древесины и получения небеленой целлюлозы. Щепа пропаривается, смешивается с белым щелоком и поступает в верхнюю часть варочного котла. При движении щепы сверху вниз происходит процесс варки и диффузионной промывки небеленой целлюлозы. Из нижней части варочного котла целлюлоза направляется на сортирование, поскольку она содержит различные загрязнения в виде сучков и непроварившихся волокон. Отделяемую жидкость называют «черный щелок», который содержит растворенные органические вещества древесины, и минеральные вещества в виде различных солей натрия и серы направляют в систему регенерации. Полученная целлюлозная масса имеет коричневый оттенок, и для достижения требуемой белизны ее направляют на отбелку.

      Отсортированная и промытая небеленая целлюлоза поступает в башни хранения, из которых она подается в отбельный цех. Отбелка целлюлозной массы производится последовательно использованием различных отбеливающих реагентов до достижения требуемой белизны целлюлозы.

      Полученная  беленая целлюлоза очищается  на сортировках и направляется на сушку. В сушильной машине происходит удаление воды до определенного значения сухости, затем оно отжимается на прессах и сушится паром. Далее полотно целлюлозы разрезается на листы, укладывается в кипы, прессуется и оборачивается в большие листы такой же целлюлозы и обвязывается проволокой. Упакованные кипы отправляются на склад и далее потребителю. 

      1.3.3 Альтернативные источники сырья

      В век конвейеров и массового производства мы все больше ценим индивидуальность во всем: от манеры одеваться до авторских работ, хранящих тепло человеческих рук. Неудивительно, что с начала 80-х годов прошлого века на Западе интенсивно возрождается древнее искусство изготовления бумаги. Были созданы организации, объединяющие ценителей, например, Международная ассоциация изготовителей бумаги ручной выделки и «бумажных» художников (International Association of Hand Papermakers and Paper Artists, IAPMA), в которую сейчас входит более 400 членов из 40 стран мира. Организация «Друзья Дарда Хантера» (Friends of Dard Hunter) создана при поддержке Американского музея бумаги (American Museum of Papermaking). Начали выпускаться специализированные журналы, самый известный из них – Hand Papermaking (США).

      Бумага  ручной выделки в первую очередь интересует художников, многие предпочитают ее другим средствам самовыражения.

      Начинают  обычно с приготовления сырья. На Западе спираль развития совершила  еще один виток, что привело к  появлению целой индустрии, ориентированной на изготовителей бумаги ручной выделки, – в специализированных компаниях или отделах при бумажных фабриках можно купить готовые компоненты.

      Самый главный – опять же целлюлозные волокна. На практике чаще применяются целлюлозные полуфабрикаты различной степени готовности или тряпье. Натуральные ткани (хлопок, лен, китайская крапива рами) – традиционный материал на Западе для получения волокон бумаги ручной выделки. Однако в тканях волокна связаны между собой, поэтому их нужно разделять с помощью ролла «холландера», который довольно дорог, поэтому доступен не всем.

      Кроме тряпья, существуют еще три основных группы источников натуральных волокон: лыковые (т. е. внутренняя кора, а на Востоке чаще всего козо – луб тутового дерева с волокнами длиной от 6 до 25 мм), лиственные (абака или сизаль) и травяные (конопля, овес, бамбук, рис или рами, имеющая необычно длинные волокна – до 60 мм) [16].

      Различные растительные волокна обладают чрезвычайно  разнообразными характеристиками, которые  оказывают серьезное влияние  на свойства и визуальные особенности бумаги. Высококачественные виды бумаги на Западе традиционно изготавливались из льняной ветоши. По мнению специалистов, льняное волокно прочнее хлопкового или любого другого альтернативного растительного волокна; но в настоящее время бумагу на основе чистого льна (с характерным для него натуральным цветом) можно найти крайне редко. Сейчас большинство производителей бумаги применяют хлопок, тогда как в прошлом хлопок использовался в виде обрезков хлопчатобумажной ткани от раскроя сорочек или в виде любой другой продукции – отходов текстильной и легкой промышленности (использовались даже предметы одежды, предварительно «избавленные» от пуговиц). Разработка искусственных видов волокна, таких, как нейлон, вискоза, искусственный шелк и других, а также их применение в составе хлопковых тканей сделало ветошь непригодной для производства бумаги, так как волокна этих искусственных материалов вызывают образование нежеланных прозрачных пятен в структуре бумажного листа.

      В наше время для производства бумаги используется хлопковый пух, или линт. Он представляет собой волокно, остающееся на семенах после того, как были собраны наиболее длинные (от 2 до 6 см) волокна, применяемые для изготовления пряжи. Линт варьируется по длине в пределах от 2 до 6 мм в зависимости от количества срезов: при первом срезе получают наиболее длинные волокна, при четвертом срезе – самые короткие. Чем длиннее волокна, тем прочнее бумага. Линт наивысшего качества поставляется из южных районов Соединенных Штатов и Египта, и, как правило, производители бумаги приобретают его в форме отбеленных листов (как и древесную массу). Результаты отбеливания к этому времени исчезают, но некоторые производители осуществляют тестирование листов каждой поставляемой партии на предмет выцветания (обесцвечивания) и присутствия примесей с помощью ксеноновых ламп.

      Другим  типичным сырьем для производства бумаги является перетертая древесина – древесная масса. В прошлом ее не рекомендовали к использованию в качестве материала для высококачественных сортов бумаги, поскольку в ее составе содержались вредные желтеющие вещества, такие, как лигнин. Однако с организацией и вводом линий по производству фотографической бумаги потребовалась разработка новых, значительно более чистых составов древесной массы, и в настоящий момент так называемая «древесная целлюлоза» (изготавливается из химической древесной пульпы) может конкурировать с бумагой из хлопка по параметрам долговечности и прочности; на рынке появилась и хорошо зарекомендовала себя высокочистая акварельная бумага на основе древесной целлюлозы (например, марки Bockingford). При изготовлении некоторых видов акварельной бумаги используется смесь хлопкового линта и отходов производства чистой длинноволоконной пряжи хлопкопрядильных фабрик. Некоторые производители бумаги ручного отлива применяют в составе пульпы смесь натурального льна/хлопка.

      Для производства бумаги «восточных» сортов используется широкий спектр растительных волокон: от коротковолоконного gampi (Wickstroemia shikoklana), дающего тонкую прозрач-ную  бумагу с изящной гладкой отделкой, до длинноволоконного высокопрочного mitsumata (Edgeworthia papyrifera). Восточные виды бумаги проклеиваются растительными связующими веществами, изготовленными из мякоти растений и овощей [8].

      Один  из перспективных видов сырья, которое некоторые производители даже рассматривают в качестве альтернативы древесине – африканский кенаф. Он растет намного быстрее, чем деревья, а длина волокон в его коре достигает 2,6 мм, что сравнимо с древесиной мягких пород, применяемой для промышленного изготовления лучших марок бумаги. Абака употребляется для изготовления чайных пакетиков, т. к. имеет свойство не разбухать и не распадаться в горячей воде.

      Хотя  многие предпочитают делать бумагу только из волокон и воды, существует ряд химических добавок, применяемых как на этапе замешивания исходного сырья, так и непосредственно перед формированием листа.

      Например, для японской техники нагашизуки обязательна добавка нери (желатина), замедляющая прохождение воды через сетку.

      Хотя  при промышленном производстве широко применяются отбеливатели (например, повышающий белизну оксид титана) и наполнители (повышающие плотность и непрозрачность, такие как карбонат кальция и карбонат магния), для бумаги ручной выделки они употребляются редко.

      Цветная бумага получается двумя способами: за счет сохранения цвета исходного сырья (например, бумага из джинсовой ткани синяя) или при добавлении соответствующих пигментов. Для этого задействуют природные красители.

      Но  есть добавки, которые любят все: это разнообразные крупные растительные волокна, листья, целые растения, веточки, цветы, лепестки, семена, кусочки ткани и т. д. Список можно продолжать очень долго, но обязательно найдется человек, который придумает что-то новое. Именно такие добавки придают особую красоту «ручной» бумаге, превращая ее в самостоятельное произведение искусства.

      Купить  в России готовую бумагу ручной выделки  пока особенно негде. В магазинах для художников обычно предлагается только белая бумага. Один из первых опытов поставки более разнообразного ассортимента на свой страх и риск предприняла компания MAP Paper. Заместитель генерального директора Олег Докин считает, что «такая бумага уже давно вошла в моду на Западе и начинает прокладывать путь к сердцам дизайнеров и у нас в России. Мы провели круглый стол для дизайнеров на тему «Сфера использования бумаги ручной выделки», показывали образцы. Это вызвало огромный интерес».

      Бумага  непальской компании Nepal Paper Crafts, о которой  идет речь, изготавливается сезонно, только в жаркую погоду, когда листы могут быстро сохнуть и специальным образом «выцветать» на солнце: те виды, которые имеют «мятую» и «полосатую» фактуры, специальным образом сгибают, подставляя под солнечные лучи стороны, требующие более светлого оттенка. Для окраски используются пищевые (растительные) или химические красители. Первые придают бумаге натуральные пастельные оттенки. Сырье самое разнообразное: кукурузные рыльца, мякоть банана, бумага с вкраплениями шерсти, риса, семян болгарского перца, тростника и др. [16]. 

1.4 Влияние процесса производства бумаги на потребительские свойства 

      Процесс производства бумаги в общем виде состоит из следующих этапов:

• приготовление массы (размол и смешивание составляющих, проклейка, наполнение и окраска массы);
• выработка массы из бумаги на бумагоделательной машине (разбавление водой и очищение бумажной массы от загрязнений, отлив, прессовка и сушка, также отделка первичного этапа);
• заключительная отделка (каландирование, резка);
• сортировка и упаковка.

      Общая схема изготовления бумаги уточняется в зависимости от ее вида (рисунок 1.1).

      Рисунок 1.1 – Общая технологическая схема производства бумаги [14] 

      При этом устанавливается композиция бумаги, вид используемого оборудования, количество ступеней размола и очистки массы и другие специфические для данного вида бумаги особенности производства (наличие или отсутствие наполнения, проклейки, окраски, поверхностного покрытия и пр.). По уточненной схеме производства с учетом заданной производительности бумагоделательной машины и, пользуясь данными концентрации бумажной массы и влажности (сухости) бумаги по стадиям технологического процесса, составляют балансы воды, волокон и наполнителя (если он в данной бумаге присутствует). Полученные при этом данные являются отправными для выполнения всех основных технологических расчетов оборудования и определения технико-экономических показателей: удельного расхода волокнистых материалов, наполнителя, химикатов и воды, промоев волокон и наполнителей [15].

      1.4.1 Приготовление бумажной массы