How Is Paper Made? Step-By-Step Process – RankRed

Cum se fabrică hârtia? Procesul pas cu pas

author
11 minutes, 27 seconds Read

Fabricată din pastă de lemn sau din fibre vegetale, hârtia este materialul preferat al lumii. Timp de mai bine de 19 secole, până la apariția World Wide Web, aproape toate informațiile scrise au fost transmise sub formă tipărită.

Era “lumii fără hârtie” a fost prezisă de zeci de ani și încă nu este nici pe departe aproape. De fapt, folosim mai multă hârtie decât oricând – în fiecare an, la nivel mondial se produc peste 400 de milioane de tone de hârtie.

În prezent, diferite tipuri de hârtie nu sunt folosite doar pentru imprimare, ci și pentru ambalare, scriere, curățare, filtrare, decorare, laminare, șervețele, precum și pentru diverse procese industriale și de construcție.

Prima metodă de fabricare a hârtiei a fost probabil dezvoltată în China în anul 105 d.Hr., deși se știe că cele mai vechi fragmente arheologice de hârtie provin din secolul al II-lea î.Hr.

Deși în prezent hârtiile sunt produse de mașini automate de mari dimensiuni pentru a satisface cerințele societății în curs de dezvoltare, hârtiile făcute manual sunt încă apreciate pentru unicitatea lor distinctivă, precum și pentru meșteșugul priceput implicat în crearea fiecărei foi. Haideți să aprofundăm și să aflăm cum se fabrică hârtia.

De unde provine hârtia?

Hârtia pe care o folosiți zilnic este, de obicei, produsă din copaci. Ea poate fi fabricată din bumbac, cânepă, in și alte fibre vegetale. Cu toate acestea, cantități mari de hârtie sunt produse din bușteni sau din hârtie reciclată care a fost la rândul ei produsă din bușteni.

Mai exact, aproape 50% din totalul fibrelor utilizate pentru producerea hârtiei provin din lemn care a fost recoltat în mod deliberat. Restul materialului provine din fibre de lemn provenite de la fabricile de cherestea, țesături reciclate, ziare reciclate și unele materii vegetale.

Industriile producătoare de hârtie preferă arborii conifere (lemn moale), cum ar fi bradul și molidul, deoarece aceștia au fibre lungi de celuloză în pastă, ceea ce face ca hârtia să fie mai rezistentă. Copacii de foioase (lemn de esență tare), cum ar fi ulmul și plopii, sunt, de asemenea, utilizați pentru a satisface cererea tot mai mare de hârtie.

În regiunile fără păduri semnificative, bambusul, trestia de zahăr și paiele ar putea fi folosite pentru celuloză. Cârpele de in și de bumbac sunt folosite pentru a face hârtii de calitate fină, cum ar fi certificatele de securitate, foile de CV și antetul de scrisori.

Știați că hârtia monetară americană este fabricată din bumbac?

Alte materiale folosite pentru fabricarea hârtiei includ materiale de umplutură (cretă și argilă), încolțiri ( colofoniu și amidon), înălbitori și coloranți.

Fabricarea hârtiei industriale

Procesul industrial de fabricare a hârtiei începe cu o pădure. Un buldoexcavator taie rapid un număr mare de copaci (inclusiv eucalipt, fag și mesteacăn). Fibrele obținute din acești copaci se numesc celuloză. În general, copacii conifere au fibre mai lungi, ceea ce este necesar pentru a produce hârtii rezistente.

Odată ce o cantitate suficientă de copaci sunt tăiați, aceștia sunt duși la o fabrică și introduși într-o mașină mare care îndepărtează scoarța și produce așchii de lemn. Aceste așchii de lemn sunt apoi trimise la o altă mașină automată cunoscută sub numele de digestor. Acesta descompune lemnul într-un amestec moale de diverse substanțe, inclusiv celuloză, culturi de fibre și zdrențe.

Celuloza este separată (chimic sau mecanic) de alte substanțe, iar apoi este amestecată cu apă și aditivi chimici pentru a produce un material fibros lignocelulozic numit pastă de hârtie. În cele din urmă, pasta de hârtie este transformată în hârtie cu ajutorul unei mașini cu role mari.

Procesul general de fabricare implică patru procese cheie:

1. Producerea celulozei

Există două procese de transformare a buștenilor în pastă de lemn: procesul mecanic și cel chimic. În primul caz, buștenii sunt răsturnați în cisterne pentru a îndepărta scoarța. Apoi sunt trecute prin polizoare, care presează lemnul între plăci mari care se rotesc, mărunțind lemnul pentru a-l transforma în celuloză.

Fibrele din pasta de lemn

Procesul chimic presupune, de obicei, fierberea așchiilor de lemn într-o soluție de sulfură de sodiu și hidroxid de sodiu la presiune ridicată. Acest lucru se face în digestori mari. Când așchiile se dizolvă în pastă, aceasta este filtrată pentru a elimina alte părți din lemn. În această etapă se adaugă adesea înălbitor sau coloranți.

2. Baterea

Pulpa este bătută și stoarsă corespunzător. Acest proces este realizat de mașini de bătut. În această etapă, se adaugă mai multe substanțe de umplutură și substanțe chimice, cum ar fi argile, cretă și oxid de titan, pentru a influența calitățile produsului final.

De asemenea, sunt incluse și colorații pentru a controla modul în care hârtia va reacționa cu diferite cerneluri. Amidonul, de exemplu, face hârtia “oarecum” rezistentă la apă, astfel încât cerneala să se așeze deasupra hârtiei în loc să se scufunde în ea.

Un muncitor inspectează pasta de lemn umedă și albită la o fabrică de lângă Pensacola (1947)

3. Transformarea pastei de hârtie în hârtie

Pasta de hârtie este pompată sau introdusă în mașini mari, automatizate. Aproape toate mașinile moderne de fabricare a hârtiei se bazează pe principiile mașinii Fourdrinier, care a fost inventată la Londra la începutul secolului al XIX-lea.

Mașina filtrează materialele nedorite din pastă și produce un covor umed de fibre în mișcare continuă. Acesta este apoi uscat în interiorul mașinii pentru a crea o bandă de hârtie rezistentă.

4. Finisare

Hârtia uscată este înfășurată pe role mari de metal, unde este prelucrată în continuare în funcție de destinația sa. Ea poate fi acoperită cu substanțe chimice sau pigmenți înainte de a fi trecută pentru ultima dată prin rolele netede (calandre). În cele din urmă, este tăiată și ambalată pentru distribuție.

Cum funcționează mașina Fourdrinier?

Diferite secțiuni ale mașinii Fourdrinier

Aceste mașini sunt mari și complexe, conținând patru secțiuni principale:

Secțiunea umedă: Masa moale și umedă de celuloză începe într-o cuvă mare cunoscută sub numele de headbox. Aceasta conține, de obicei, un amestec de fibre de hârtie reciclate și pastă de lemn.

Secțiunea de presare umedă: Aici este locul unde o cantitate semnificativă de apă din pastă este îndepărtată prin intermediul unor cutii de plasă și de aspirație. Hârtia de formare (reprezentată în culoarea albastră) trece peste o bandă rotativă de pâslă (negru închis) care absoarbe umiditatea. O rolă mare poate fi, de asemenea, utilizată pentru a pune un model, o textură sau un filigran pe hârtie.

Secțiunea de uscare: Hârtia trece printr-o serie de role încălzite intern cu abur care evaporă umiditatea rămasă.

Secțiunea de calandrare: Așezate vertical într-un teanc, rolele de calandrare fac ca suprafața hârtiei să fie lucioasă și foarte netedă.

Hârtia care iese din mașină este rulată pe o rolă

O mașină mare poate avea 40-70 de role de uscare. Atunci când funcționează la potențial maxim, poate produce hârtie la o viteză uluitoare de 40 mph (sau 65 km/h).

Hârtia care iese din mașină este rulată pe o rolă jumbo, care poate cântări câteva tone și poate avea câțiva metri lungime. Aceasta este inspectată de dispozitive automate de măsurare care identifică imperfecțiunile. Hârtia de bună calitate este derulată, tăiată în role mai mici, conform comenzilor clienților, și etichetată pentru expediere.

Fabricarea manuală a hârtiei

În ciuda progreselor în domeniul tehnologiilor și al științei materialelor, metoda de fabricare manuală a hârtiei nu s-a schimbat foarte mult. Este încă similară cu modul în care chinezii o făceau cu secole în urmă.

Procesul general poate fi generalizat în cinci etape:

  1. Se separă fibra crucială (cum ar fi celuloza) de restul părților din lemn.
  2. Bateți fibrele pentru a le transforma în celuloză.
  3. Utilizați aditivi pentru a ajusta culoarea și proprietățile mecanice/chimice ale hârtiei.
  4. Cerneți amestecul rezultat
  5. Presați și uscați amestecul gros pentru a obține hârtia propriu-zisă

Cea de-a patra etapă presupune utilizarea unui cadru foarte elementar pentru a forma foi de hârtie. Acest cadru este alcătuit din două părți: o plasă metalică numită matriță și un cadru de lemn numit deckle. Matrița se așează în interiorul deckle-ului (la fel ca o ramă de tablou).

Matrița este împinsă în soluția groasă și agitată ușor astfel încât să se formeze un strat uniform deasupra, o parte din pastă scurgându-se prin ea.

Scufundarea ramei în pulpă

Al cincilea pas presupune scoaterea deckle-ului din matriță și așezarea covorului îmbibat pe o foaie de pâslă. Covorașul umed este apoi stors sub o presiune extremă pentru a strivi apa rămasă.

Odată ce toată apa este eliminată, foaia de hârtie este scoasă și uscată prin diferite metode, cum ar fi simpla uscare la aer sau uscarea în vid. Foaia este adesea rulată pentru a se întări și a aplatiza suprafața. În cele din urmă, este tăiată la forma dorită și ambalată.

Deoarece este realizată manual, marginile hârtiei au un aspect destul de neregulat și ondulat. De obicei, aceste hârtii se pliază și se rup mai uniform de-a lungul liniilor așezate care sunt cauzate de firele din matriță. Se pot pune, de asemenea, filigrane prin țeserea unui desen în firele din matriță.

Citește: Ce este hârtia Kraft? Calități | Tipuri | Utilizări

Probleme de mediu

Deoarece utilizarea hârtiei a crescut cu 400% în ultimele patru decenii, despădurirea a devenit o problemă majoră atât în regiunile dezvoltate, cât și în cele în curs de dezvoltare. Fabricile de celuloză și hârtie contribuie la:

Poluarea aerului: În 2015, peste 313.000 de tone de deșeuri toxice au fost eliberate în aer în Statele Unite. Din aceste emisii, celuloza și hârtia au reprezentat 20 %. Această industrie produce oxizi de sulf, oxizi de azot, dioxid de carbon și particule fine (PM2,5) care pot pătrunde în sistemul respirator și pot avea un impact grav asupra sănătății.

Poluarea apei: Industriile de hârtie sunt una dintre principalele surse de materii dizolvate, cum ar fi lignina, în evacuările de ape uzate. De asemenea, sunt implicați și alți compuși și agenți complecși, cum ar fi clorații și alcoolii. Aceste substanțe poluează lacurile și râurile în care sunt deversate. De asemenea, acestea decolorează apa, ceea ce duce la o estetică redusă.

O fabrică de hârtie din New Brunswick, Canada

Deșeuri de hârtie: Aproape 26 la sută (67 de milioane de tone) din deșeurile solide aruncate la gropile de gunoi sunt hârtii și cartoane aruncate. Ca și alte deșeuri, acestea ar putea fi potențial cancerigene atunci când sunt incinerate sau amestecate cu apele subterane.

Compuși pe bază de sulf: Sulfura de dimetil, disulfura de dimetil, hidrogenul sulfurat și alți compuși pe bază de sulf sunt folosiți pentru fabricarea pastei de lemn, în special în procesul kraft și în procesul cu sulfit. Dioxidul de sulf eliberat în urma acestor procese este foarte toxic și ar putea provoca probleme imunitare și hormonale.

Emisii de gaze cu efect de seră: Industria hârtiei și a tipăriturilor este responsabilă pentru aproximativ 0,8% din emisiile globale de dioxid de carbon. La amprenta de carbon se mai adaugă și eliminarea hârtiei în depozitele de deșeuri și producția ulterioară de metan.

Creșterea acestor probleme și schimbările climatice globale au forțat mai multe guverne naționale să crească reglementările. În ultimii câțiva ani, multe dintre efectele asupra mediului ale industriei de celuloză și hârtie au fost abordate și există o mișcare către practici durabile.

Eforturile de reciclare a hârtiei au fost eficiente în atenuarea nevoii de distrugere a pădurilor, iar hârtia reciclată a devenit acum un ingredient esențial în diverse tipuri de tehnici de fabricare a hârtiei.

Piața

Sursă: Resource Information Systems Inc.

China, Statele Unite și Japonia sunt cele mai mari țări producătoare de hârtie. Acestea reprezintă mai mult de 50% din producția totală de hârtie la nivel mondial, în timp ce principalele țări exportatoare și importatoare de hârtie sunt Statele Unite și Germania.

Creșterea populației din clasa de mijloc și urbanizarea, împreună cu creșterea bruscă a ratei de alfabetizare în țările în curs de dezvoltare, vor crea o cerere semnificativă de produse din hârtie, cum ar fi blocuri de scris, hârtie de ziar și ambalaje.

În plus, schimbarea preferințelor clienților către soluții de ambalare ecologice și sustenabile va reduce cererea de ambalaje din plastic și, prin urmare, va alimenta industria celulozei și hârtiei.

Citiți: 15 tipuri diferite de hârtie | Explicații

Per total, industria hârtiei se transformă și se dezvoltă rapid. În prezent, trece prin cea mai substanțială transformare pe care a cunoscut-o în ultimele decenii.

Voteaza post

Asemanatoare