Fabricarea hârtiei

Fabricarea hârtiei, formarea unei foi subțiri sau din feltru, de obicei din fibre de celuloză, din suspensia apei pe o sită de sârmă. Hârtia este materialul de bază utilizat pentru comunicarea scrisă și diseminarea informațiilor. În plus, hârtia și cartonul oferă materiale pentru sute de alte utilizări, cum ar fi ambalarea, ambalarea, prosopul, izolarea și fotografia.

Cuvântul hârtie este derivat din numele papirusului plantelor reedice, care crește abundent de-a lungul râului Nil în Egipt. În cele mai vechi timpuri, straturile fibroase din tulpina acestei plante erau îndepărtate, așezate una lângă alta și încrucișate în unghi drept cu un alt set de straturi dispuse în mod similar. Foaia astfel formată a fost umezită și presată. La uscare, șaiba gluelică a plantei, acționând ca adeziv, a cimentat straturile împreună. Defibrarea completă, un element indispensabil în confecționarea hârtiei moderne, nu a apărut în pregătirea foilor de papirus. Papirul a fost cel mai utilizat material de scriere din cele mai vechi timpuri, și încă multe documente de papirus supraviețuiesc.

Procesul de fabricare a hârtiei

Dezvoltare istorica

Fabricarea hârtiei poate fi urmărită în jurul anului 105, când Ts'ai Lun, un oficial atașat la curtea imperială a Chinei, a creat o foaie de hârtie folosind mămăligă și alte fibre de baston împreună cu rețele de pește, zdrențe vechi și deșeuri de cânepă. În călătoria sa lentă spre vest, arta fabricării hârtiei a ajuns în Samarkand, în Asia Centrală, în 751; iar în 793 prima lucrare a fost făcută la Bagdad în timpul lui Hārūn ar-Rashīd, odată cu epoca de aur a culturii islámice care a adus fabricarea hârtiei la frontierele Europei.

Până în secolul al XIV-lea, o serie de fabrici de hârtie existau în Europa, în special în Spania, Italia, Franța și Germania. Invenția tipăririi în anii 1450 a adus o cerere mult mai mare de hârtie. Până în secolul al 18-lea, procesul de fabricare a hârtiei a rămas în esență neschimbat, cu lenjerie și cârpe de bumbac furnizarea materiilor prime de bază. Fabricile de hârtie erau din ce în ce mai afectate de lipsuri; în secolul al XVIII-lea chiar au făcut reclamă și au solicitat public zdrențe. Era evident că era nevoie de un proces de utilizare a unui material mai abundent.

Îmbunătățiri în materiale și procese

În 1800 a fost publicată o carte care a lansat dezvoltarea de metode practice pentru fabricarea hârtiei din pulpa de lemn și alte pulpe vegetale. Mai multe procese majore de pulpare au fost dezvoltate treptat, care au scăpat industria hârtiei de dependența de bumbac și cârpe de in și au făcut posibilă producția modernă la scară largă. Aceste evoluții au urmat două căi distincte. Într-una, fibrele și fragmentele de fibre au fost separate de structura lemnului prin mijloace mecanice; iar în cealaltă, lemnul a fost expus la soluții chimice care dizolvă și îndepărtează lignina și alte componente din lemn, lăsând în urmă fibra de celuloză. Fabricat prin metode mecanice, pulpa de lemn de sol conține toate componentele lemnului și, prin urmare, nu este potrivită pentru hârtiile în care este necesară o albă și o permanență ridicată. Pulpele de lemn chimice, cum ar fi soda și pulpa de sulfit (descrise mai jos) sunt utilizate atunci când este necesară luminozitate, rezistență și permanență ridicate. Pulpa de lemn de sol a fost realizată pentru prima dată în Germania în 1840, dar procesul nu a intrat într-o largă utilizare până în jurul anului 1870. Pulpa de sodă a fost fabricată pentru prima dată din lemn în 1852 în Anglia, iar în 1867 a fost eliberat un brevet în Statele Unite pentru pulparea cu sulfit. proces.

O foaie de hârtie compusă numai din fibre celulozice („waterleaf”) este absorbantă de apă. Prin urmare, cernelurile pe bază de apă și alte lichide apoase vor pătrunde și se vor răspândi în ea. Impregnarea hârtiei cu diferite substanțe care întârzie o astfel de umezire și penetrare se numește dimensionare.

Înainte de 1800, foile de hârtie erau dimensionate prin impregnare cu lipici de animale sau gume vegetale, un proces scump și obositor. În 1800, Moritz Friedrich Illig, din Germania, a descoperit că hârtia poate fi dimensionată în cuve cu colofă și aluminiul. Deși Illig și-a publicat descoperirea în 1807, metoda nu a mai fost folosită de aproximativ 25 de ani.

Descoperirea clorului elementului în 1774 a dus la utilizarea sa pentru albirea stocului de hârtie. Lipsa de cunoștințe chimice la acea vreme a dus, însă, la producerea hârtiei inferioare prin metodă, discreditând-o timp de câțiva ani. Albirea clorului este astăzi o tehnică obișnuită de fabricare a hârtiei.

Introducere de utilaje

Înainte de invenția mașinii de hârtie, hârtia a fost făcută cu o foaie la un moment, prin introducerea unui cadru sau a unei matrițe cu fundul ecranat într-un cuva de stoc. Ridicarea matriței a permis scurgerea apei, lăsând foaia pe ecran. Foaia a fost apoi presată și uscată. Mărimea unei singure foi a fost limitată la dimensiunea cadrului și a mucegaiului pe care un bărbat le-ar putea ridica dintr-un vas de stoc.

În 1798, Nicolas-Louis Robert, în Franța, a construit o centură de ecran în mișcare, care ar primi un flux continuu de stoc și va livra o foaie de hârtie umedă neîntreruptă unei perechi de role de stoarcere. Guvernul francez a recunoscut activitatea lui Robert prin acordarea unui brevet.

Mașina de hârtie nu a devenit o realitate practică, până când doi ingineri din Anglia, amândoi familiarizați cu ideile lui Robert, au construit o versiune îmbunătățită pentru angajatorii lor, Henry și Sealy Fourdrinier, în 1807. Frații Fourdrinier au obținut și un brevet. Doi ani mai târziu, o mașină de hârtie cu cilindri (descrisă mai jos) a fost concepută de John Dickinson, un producător de hârtie englez. De la aceste începuturi crude au evoluat mașinile moderne de fabricare a hârtiei. Până în 1875, hârtia acoperită cu utilaje era făcută pentru a fi utilizată la tipărirea semitonurilor prin noul proces de fotogravură, iar în 1884 Carl F. Dahl a inventat pulpa de sulfat (kraft) în Danzig, Germania.

Deși mașina de hârtie simbolizează mecanizarea industriei hârtiei, fiecare etapă de producție, de la tăierea copacilor până la livrarea produsului finit, a cunoscut și o creștere dramatică a mecanizării, reducând astfel forța de muncă manuală. Întrucât operațiunile de fabricare a hârtiei necesită mișcarea repetată a unor cantități mari de material, proiectarea și mecanizarea echipamentelor de manipulare a materialelor au fost și continuă să fie un aspect important al dezvoltării industriei.

Deși invențiile moderne și ingineria au transformat o ambarcațiune străveche într-o industrie extrem de tehnică, operațiunile de bază în fabricarea hârtiei rămân aceleași până în prezent. Etapele din procedeu sunt următoarele: (1) o suspensie de fibre celulozice este preparată bătând-o în apă, astfel încât fibrele să fie complet separate și saturate cu apă; (2) stocul de hârtie este filtrat pe un ecran țesut pentru a forma o foaie de fibră mată; (3) foaia umedă este presată și compactată pentru a stoarce o proporție mare de apă; (4) apa rămasă este îndepărtată prin evaporare; și (5) în funcție de cerințele de utilizare, foaia de hârtie uscată este în continuare comprimată, acoperită sau impregnată.

Diferențele dintre diferite tipuri și tipuri de hârtie sunt determinate de: (1) tipul de fibră sau celuloză, (2) gradul de bătaie sau rafinare a stocului, (3) adăugarea la stoc a diferitelor materiale (4)) condițiile de formare a foii, inclusiv greutatea de bază sau substanța pe unitatea de suprafață și (5) tratamentul fizic sau chimic aplicat pe hârtie după formarea acesteia.