Бумага (от итал. bambagia - хлопок), тонколистовой волокнистый
материал. Бумага с массой 1 м2 более 250 г наз. картоном. Различают
бумагу общего назначения (массовую и немассовую) и специальную. Принято также
разделять бумагу на ряд классов: для печати (газетная, офсетная и др.); для
письма, машинописи, чертежно-рисовальная; для аппаратов (перфокарточная,
телеграфная лента и др.); электротехническая (кабельная, конденсаторная
и т.д.); оберточная и упаковочная и т.п.
Получение. Бумагу изготавливают из волокнистых полуфабрикатов: древесной
целлюлозы; древесной массы - продукта истирания древесины. т. наз. термомех.
древесной массы, получаемой механическим измельчением (размолом) пропаренной
древесной щепы; полуцеллюлозы - продукта хим. и последующей мех. обработки
древесины; волокон хлопка, льна, пеньки, джута. Широко применяется также
в произ-ве бумага макулатура. Спец. виды бумага изготавливают из синтетич. полимеров
(см. Бумага синтетическая), минеральных волокон (стеклянных, базальтовых,
асбестовых) и др. материалов (шерсть, слюда. металлич. "усы").
Производство бумаги включает ряд последовательных стадий: приготовление
бумажной массы, изготовление бумага на бумагоделательной машине; ее отделку,
обработку, переработку и упаковку.
Приготовление бумажной массы сводится к размолу, составлению композиции
и очистке массы. Размол - механо-хим. обработка волокнистых полуфабрикатов
в воде. обычно в конич. и дисковых мельницах непрерывного действия; при
этом изменяются форма и размеры волокон, происходит их набухание. от наружной
поверхности отделяются тонкие волоконца - фибриллы. Композиция бумажной массы
определяется видом получаемой бумага Обычно в состав бумага входит неск. видов
волокнистых полуфабрикатов (включая оборотный брак), минеральные наполнители.
проклеивающие и вспомогательные вещества. Так, композиция газетной бумаги содержит
70-85% древесной массы и 15-30% древесной целлюлозы. Затем полученная масса
разбавляется и подвергается т. наз. сортированию. В результате удаляются
сгустки волокон, волокна равномерно диспергируются в воде. предотвращается
образование ассоциатов волокон (флокул), обеспечивается послед. хаотичное
переплетение волокон.
Изготовление бумаги включает подачу водной суспензии (дисперсии), содержащей
0,1-1,0% сухих веществ, в бумагоделательную машину, отлив бумажного полотна
в сеточной части машины на движущейся непрерывной сетке (одной или нескольких),
его прессование, сушку. каландрирование и намотку в рулон. В сеточной части
машины большая часть воды стекает и формируется полотно бумага, которое уплотняется,
проходя на сетке последовательно над разл. обезвоживающими (отсасывающими)
элементами машины. Удаляемая вода используется в осн. для разбавления бумажной
массы. В прессовой части машины полотно бумага отжимается на специальном сукне
неск. парами прессовых валов и уплотняется.
В сушильной части полотно бумаги прижимается сушильным сукном к поверхности
обогреваемых паром сушильных цилиндров. Иногда бумагу сушат на воздушной подушке.
При приготовлении суспензии и ее обезвоживании обеспечивается хаотичное
переплетение волокон, пучков фибрилл и отдельных фибрилл, которые при сушке
стягиваются с образованием прочных межволоконных и межфибриллярных связей.
При контакте с гладкой поверхностью сушильных цилиндров происходит и поверхностная
отделка бумаги. Гладкость ее дополнительно повышают каландрированием. Полученная
бумага наматывается в рулон, иногда отделывается для еще большего увеличения
гладкости (суперкаландрируется), а затем режется на листы или рулоны заданного
размера. В бумагоделательных машинах с автоматич. управлением производительностью
до 500-1000 т/сут скорость полотна бумага шириной 10 м достигает 1000-1500
м/мин.
Иногда при получении бумаги в качестве дисперсионной среды используют не
воду, а воздух (т.н. сухой способ).
Значит. часть бумага подвергается дальнейшей обработке и переработке. Напр.,
для улучшения печатных свойств бумага подвергают т. наз. мелованию, нанося на
пов-сть покрытие, содержащее обычно каолин и связующее (латекс, модифицированный
крахмал, карбоксиметилцеллюлозу или др.); для получения водостойкой упаковки
поверхность бумага покрывают пленкой полиэтилена; для получения мягких кровельных
и гидроизоляционных материалов бумага пропитывают растворами битума.
Произ-во бумаги связано с использованием очень больших кол-в воды; расход
свежей воды в среднем составляет 150 м3/т, а при получении некоторых
видов бумаги - 4000 м3/т. Во 2-й пол. 20 в. благодаря переходу к
созданию максимально замкнутых систем водопользования расход свежей воды
при производстве, например, тарного картона сокращен в десятки раз и составляет
на некоторых предприятиях менее 10 м3/т.
Малоотходные и безотходные технологии включают системы биол. очистки
и доочистки сточных вод, утилизации осадков, а также повторного и оборотного
применения очищенной воды. Использованные бумаги сгнивают за неск. недель пребывания
в земле и не загрязняют окружающую среду.
Структура, свойства и применение. бумага - композиционный материал.
Кроме разл. волокнистых армирующих компонентов, создающих непрерывную матрицу,
бумага может содержать минеральные наполнители. придающие ей непрозрачность
и повышающие белизну и гладкость, а также красители, полимерные связующие
и др. Проклеивающие вещества (канифольный клей и др.) предотвращают растекание
чернил и туши по поверхности бумага и их проникновение на противоположную сторону
листа. Синтетич. смолы, латексы, сшивающие агенты обеспечивают влагопрочность.
Обычные виды бумага имеют капиллярно-пористую структуру, состоят из волокон,
пучков фибрилл и отдельных фибрилл, связанных между собой водородными связями,
силами Ван-дер-Ваальса и трения. Эти связи образуются при сушке бумага, при
которой в условиях значит, усадочных напряжений, стягивающих фибриллярные
элементы структуры бумага, происходит застекловывание полимерных компонентов
бумагообразующих волокон (целлюлозы, гемицеллюлоз, лигнина). Гемицеллюлозы
в условиях получения бумаги могут частично переходить в вязкотекучее состояние,
а при сушке застекловываться. Такая структура обусловливает гидрофильность
большинства видов бумаги, уменьшение прочности при увлажнении, зависимость
св-в и размеров от относительной влажности воздуха.
На сетке бумагоделательной машины волокна бумажной массы ориентируются
преим. по направлению движения, причем в большей степени на нижней (сеточной)
стороне листа и в меньшей - на верхней (лицевой). Поэтому бумага анизотропна
во всех направлениях. Анизотропия усиливается неравномерным распределением
по толщине мелких волокон, наполнителей и проклеивающих веществ. Многослойную
структуру имеют, например, бумага и картон, получаемые на многосеточных машинах,
а также бумага с покрытиями, например мелованная.
Объемная масса бумаги колеблется в пределах 0,40-1,35 г/см3,
прочность - от < 10 до 160 мН/текс, сопротивление излому - от 1 до десятков
тысяч двойных перегибов, уд. теплоемкость-от 1,21 до 1,32 кДж/(кг*К). Уд.
объемное электрич. сопротивление электроизоляционных видов абсолютно сухой
бумага составляет 10-100 Ом*м, диэлектрич. проницаемость - 2,2-5,0.
Печатная и писчая бумага воспринимают печатную краску, чернила, тушь, карандаш;
обладают достаточной прочностью и долговечностью (последнее требование
не относится к газетной бумага). Упаковочные виды бумаги характеризуются хорошими
физ.-мех. свойствами: высокой динамич. прочностью (мешочная бумага), жесткостью
(гофрированный картон) и т. д. Фильтры из бумага, имеющей заданную капиллярнопористую
структуру и высокую жесткость, применяют для очистки газов и жидкостей,
напр. масел и топлива в двигателях внутр. сгорания. Санитарно-гигиенич.
бумага (туалетная, гигиенич. пакеты, пеленки, бумажные полотенца, белье одноразового
пользования) имеют высокую впитывающую способность при достаточной мех.
прочности и влагопрочности. бумага, применяемая как носитель информации в электронно-вычислительной
технике, отличается высокой мех. прочностью (перфолента), плоскостностью
(перфокарта), стабильностью размеров. бумага, используемая в кач-ве регистрирующей
в системах вывода и размножения информации, имеет "функциональные" покрытия
(свето- и термочувствительная, полупроводниковая бумага и др.). бумага со спец.
липкими покрытиями употребляется для механизации упаковки и этикетирования,
с антиадгезионными покрытиями - для упаковки липких материалов.
Мировое производство бумаги превышает 177 млн. т/год (1983). В наиб. объемах
вырабатывается газетная бумага (~ 25 млн. т), печатная и писчая бумага (~ 40 млн.
т), тарный картон и упаковочные виды бумага (~ 60 млн. т), санитарно-гигиенич.
виды бумага ( ~ 8,5 млн. т).
