Чем отличается бумага от картона?

Каждый день мы сталкиваемся с ними – с тонкими листами для письма и плотными коробками для упаковки. Но задумывались ли вы когда-нибудь, где проходит граница между бумагой и картоном? От папируса до современных высокотехнологичных материалов – история бумаги и картона насчитывает тысячелетия. Но несмотря на общее происхождение, эти материалы имеют существенные различия.

Бумага – это тонкий листовой материал, получаемый из растительных волокон, предназначенный для письма, печати и других целей. Картон – это более толстый и жесткий материал, также изготавливаемый из волокон, но обычно имеющий многослойную структуру и предназначенный для упаковки, строительства и других применений. Основные различия между ними заключаются в толщине, весе (плотности), жесткости, многослойности и, конечно же, в областях применения.

В этой статье мы подробно рассмотрим различия между бумагой и картоном, начиная от их определений и стандартов, заканчивая составом, производством, свойствами, применением и экологическими аспектами. Наша цель – дать читателю полное понимание этих двух важных материалов и научить делать осознанный выбор в зависимости от поставленных задач.

Определение и стандартизация.Бумага.Картон.

1.1. Бумага

Подробное определение бумаги выходит за рамки простого описания “тонкого листа для письма”. С точки зрения химии, бумага – это композиционный материал, состоящий в основном из целлюлозных волокон, связанных между собой силами межмолекулярного взаимодействия. Физически, бумага характеризуется определенной плотностью, прочностью, гибкостью и другими свойствами.

Стандартизация играет ключевую роль в производстве и использовании бумаги. В России основным стандартом является ГОСТ, который определяет требования к различным видам бумаги. На международном уровне широко применяется стандарт ISO (International Organization for Standardization). Например, ГОСТ Р 57640-2017 устанавливает общие технические требования к бумаге и картону для письма и печати. ISO 216 определяет стандартные форматы бумаги (A0-A10, B0-B10, C0-C10).

Классификация бумаги многообразна:

• По типу:
  • Писчая бумага: Предназначена для письма вручную.
  • Печатная бумага: Для различных видов печати (офсетная, цифровая, газетная и т.д.).
  • Упаковочная бумага: Для изготовления пакетов, оберток.
  • Техническая бумага: Для специальных целей (фильтровальная, конденсаторная и т.д.).
  • Специальная бумага: Денежная, самокопирующая, термобумага, фотобумага и др.
• По назначению: Для печати книг, журналов, газет, для офисной работы, для упаковки подарков, для гигиенических целей и т.д.
• По составу:
  • Целлюлозная бумага: Изготовлена из чистой целлюлозы, отличается высокой прочностью и белизной.
  • Древесно-массная бумага: Содержит древесную массу, менее прочная и белая, но более дешевая.
  • Макулатурная бумага: Изготовлена из вторичного сырья, экологичный вариант.
  • Смешанная бумага: Содержит различные виды волокон.
  • Бумага из недревесного сырья: Из хлопка, льна, конопли, бамбука.
• По отделке:
  • Мелованная бумага: Имеет слой мелования для улучшения качества печати.
  • Каландрированная бумага: Пропущена через каландры для повышения гладкости и блеска.
  • Тисненая бумага: Имеет рельефную поверхность

Плотность и вес бумаги – основные характеристики, определяющие ее свойства и применение. Плотность бумаги измеряется в граммах на квадратный метр (г/м²) и показывает, сколько весит один квадратный метр бумаги. Например, офисная бумага обычно имеет плотность 80 г/м², а бумага для визиток может быть плотностью 250-300 г/м² и выше. Вес бумаги, в свою очередь, зависит от ее плотности и формата. Чем выше плотность и больше формат, тем тяжелее лист бумаги.

Формат и размеры бумаги также стандартизированы. Наиболее распространенным является формат A, где A4 (210×297 мм) – стандарт для офисной документации. Существуют также форматы B и C, а также нестандартные форматы, используемые для специальных целей.

1.2. Картон

Картон, как и бумага, изготавливается из растительных волокон, но отличается большей толщиной, жесткостью и, как правило, многослойной структурой. Определение картона также регламентируется ГОСТами и международными стандартами ISO. Например, ГОСТ 7376-89 определяет картон как материал толщиной более 0,2 мм. ISO 216, хотя и посвящен в основном бумаге, также затрагивает и картон в контексте форматов и размеров.

С точки зрения химии и физики, картон – это более сложная система, чем бумага. Многослойность картона обеспечивает ему повышенную прочность и жесткость, а использование специальных добавок и пропиток улучшает его эксплуатационные характеристики.

Классификация картона также разнообразна:

• По структуре:
  • Гофрированный картон: Состоит из одного или нескольких слоев плоского картона (лайнеров) и гофрированного слоя (флютинга) между ними. Бывает одно-, двух-, трех- и многослойным.
  • Плоский картон: Многослойный картон, склеенный из нескольких слоев бумаги или тонкого картона.
• По назначению:
  • Тарный картон: Для изготовления транспортной тары.
  • Коробочный картон: Для изготовления потребительской упаковки.
  • Полиграфический картон: Для изготовления обложек книг, открыток, папок.
  • Строительный картон: Для изготовления гипсокартона, изоляционных материалов.
  • Технический картон: Для специальных целей.
• По составу:
  • Целлюлозный картон: Изготовлен из чистой целлюлозы, отличается высокой прочностью.
  • Макулатурный картон: Изготовлен из вторичного сырья, более экономичный вариант.
  • Смешанный картон: Содержит различные виды волокон.

Многослойность – ключевая особенность картона. Различные типы многослойных структур (например, трехслойный гофрокартон с разной комбинацией лайнеров и флютингов) позволяют получать материал с заданными свойствами прочности, жесткости и амортизации.

Плотность, толщина и жесткость картона – основные характеристики, определяющие его применение. Плотность картона, как и бумаги, измеряется в г/м², но обычно имеет более высокие значения. Толщина картона измеряется в миллиметрах (мм) и может варьироваться от 0,2 мм до нескольких миллиметров. Жесткость картона – это его способность сопротивляться деформации при изгибе и сжатии.

1.3. Сравнение определений

Ключевое различие между бумагой и картоном заключается в толщине и плотности. Согласно ГОСТ, материал толщиной до 0,2 мм считается бумагой, а толщиной более 0,2 мм – картоном. Однако, это разделение условно, и существуют материалы, находящиеся на границе между бумагой и картоном. Например, плотная бумага для визиток может иметь толщину, близкую к 0,2 мм, а тонкий картон для папок может быть чуть толще этого значения. Плотность также является важным отличительным признаком. Как правило, картон имеет плотность выше 225 г/м², хотя и здесь есть исключения. Более точное разграничение между бумагой и картоном зависит от конкретных стандартов и области применения.

1.4. Специальные виды бумаги и картона

Существует множество специализированных видов бумаги и картона, разработанных для конкретных применений. Например, существует бумага с повышенной влагостойкостью для этикеток, термобумага для чеков, металлизированная бумага для декоративных целей. Среди картонов можно выделить электроизоляционный картон, картон с антикоррозийными свойствами, картон для пищевой упаковки. Эти специальные виды часто обладают уникальными свойствами, полученными благодаря особым добавкам, пропиткам или технологиям производства.

2. Состав и производство. Бумага и картон.

2.1. Сырье

Основным сырьем для производства как бумаги, так и картона является древесина. Используются как хвойные (ель, сосна), так и лиственные (береза, осина) породы деревьев. Хвойные породы дают длинноволокнистую целлюлозу, которая обеспечивает высокую прочность бумаги и картона. Лиственные породы дают коротковолокнистую целлюлозу, которая придает бумаге гладкость и мягкость. Выбор породы дерева зависит от требуемых свойств конечного продукта.

Помимо древесины, используется вторичное сырье – макулатура. Переработка макулатуры позволяет снизить нагрузку на лесные ресурсы и уменьшить негативное воздействие на окружающую среду. Качество макулатуры классифицируется по группам, и от этого зависит, какой тип бумаги или картона можно из нее произвести.

Также существуют альтернативные источники волокна, такие как хлопок, лен, конопля, бамбук и другие недревесные растения. Бумага и картон из этих материалов обладают особыми свойствами и используются для производства высококачественной продукции или экологически чистой упаковки.

2.2. Процесс производства

Производство бумаги и картона включает несколько основных этапов:

1. Подготовка древесины: Окорка бревен, измельчение древесины в щепу.
2. Варка целлюлозы: Химическая обработка древесной щепы для получения целлюлозной массы. Существуют различные способы варки, наиболее распространенные – сульфатный и сульфитный.
3. Размол целлюлозы: Механическое измельчение целлюлозных волокон для придания им нужной длины и формы.
4. Добавление добавок: В целлюлозную массу добавляются различные вещества для улучшения свойств бумаги или картона (наполнители, проклеивающие вещества, пигменты, красители).
5. Отлив бумажного/картонного полотна: Формирование непрерывного полотна из целлюлозной массы на сетке бумагоделательной машины.
6. Прессование: Удаление избытка воды из полотна путем прессования между валами.
7. Сушка: Удаление оставшейся влаги путем пропускания полотна через систему сушильных цилиндров.
8. Каландрирование (для бумаги): Придание бумаге гладкости и блеска путем пропускания ее через каландры – систему полированных валов.
9. Резка и упаковка: Готовое полотно разрезается на листы нужного формата и упаковывается.

Различия в процессе производства бумаги и картона заключаются, прежде всего, в количестве слоев. Картон, особенно гофрированный, состоит из нескольких слоев, которые формируются и склеиваются в процессе производства. Для картона также характерно более интенсивное прессование, что обеспечивает его высокую плотность и жесткость.

Кроме того, в картоне используется большее количество клеящих веществ для соединения слоев. Производство гофрированного картона включает дополнительный этап – гофрирование одного или нескольких слоев бумаги, которые затем склеиваются с плоскими слоями (лайнерами).

2.3. Добавки и пропитки

Для улучшения свойств бумаги и картона используются различные добавки и пропитки. Наполнители, такие как каолин, тальк и карбонат кальция, придают бумаге белизну, гладкость и непрозрачность. Проклеивающие вещества, например, канифольный клей или синтетические смолы, уменьшают впитываемость бумаги и повышают ее влагостойкость. Пигменты и красители используются для придания бумаге и картону определенного цвета. Кроме того, применяются специальные добавки, улучшающие прочность, устойчивость к старению, огнестойкость и другие свойства.

В картоне, особенно в упаковочном, часто используется большее количество добавок для повышения его прочности, жесткости и влагостойкости. Например, для производства гофрокартона применяют крахмальный клей, который обеспечивает надежное склеивание слоев.

3. Свойства и характеристики. Бумага и картон.

3.1. Механические свойства

Механические свойства бумаги и картона определяют их способность сопротивляться различным видам нагрузок. К основным механическим свойствам относятся:

• Прочность на разрыв: Способность материала сопротивляться растяжению. Картон, благодаря своей многослойной структуре и большей плотности, обладает значительно большей прочностью на разрыв, чем бумага.
• Прочность на изгиб: Способность материала сопротивляться деформации при изгибе. Эта характеристика особенно важна для картона, используемого для изготовления упаковки. Гофрированный картон обладает высокой прочностью на изгиб благодаря своей структуре.
• Прочность на продавливание: Способность материала сопротивляться разрушению под действием сосредоточенной нагрузки. Эта характеристика важна для упаковочного картона, который должен выдерживать вес содержимого.
• Жесткость: Способность материала сопротивляться деформации. Картон значительно жестче бумаги, что делает его идеальным материалом для изготовления коробок и других видов упаковки.
• Упругость: Способность материала восстанавливать свою форму после снятия нагрузки.

Различия в механических свойствах бумаги и картона обусловлены их составом, структурой и плотностью. Многослойная структура картона и использование клеящих веществ обеспечивают ему высокую прочность, жесткость и устойчивость к деформациям.

3.2. Физические свойства

К физическим свойствам бумаги и картона относятся:

• Толщина: Измеряется в миллиметрах (мм). Картон значительно толще бумаги.
• Плотность: Измеряется в граммах на квадратный метр (г/м²). Картон имеет более высокую плотность, чем бумага.
• Гладкость: Влияет на качество печати. Бумага для печати обычно более гладкая, чем картон.
• Белизна: Важна для печатной продукции. Бумага обычно более белая, чем картон.
• Непрозрачность: Способность материала не пропускать свет. Важна для двусторонней печати.
• Влагостойкость: Способность материала сохранять свои свойства при воздействии влаги. Картон, особенно с пропиткой, более влагостойкий, чем бумага.
• Водопоглощение: Способность материала впитывать влагу.

Различия в физических свойствах бумаги и картона определяют их применение. Например, гладкая и белая бумага подходит для печати, а плотный и влагостойкий картон – для упаковки.

3.3. Химические свойства

Химические свойства бумаги и картона влияют на их долговечность и устойчивость к различным воздействиям. Одним из важных параметров является кислотность (pH). Высокая кислотность может привести к разрушению целлюлозных волокон и старению бумаги, проявляющемуся в пожелтении и хрупкости. Современные методы производства позволяют создавать бумагу и картон с нейтральным или щелочным pH, что увеличивает срок их службы. Другим важным химическим свойством является устойчивость к воздействию различных веществ, таких как вода, масла, жиры, кислоты и щелочи. В зависимости от назначения, бумага и картон могут обрабатываться специальными пропитками, повышающими их химическую стойкость.

3.4. Визуальное сравнение

Визуально бумага и картон легко различимы. Бумага – тонкий и гибкий материал, картон – толстый и жесткий. Цвет бумаги обычно белый или близкий к белому, картон может быть как белым, так и бурым, серым или иметь другой оттенок в зависимости от состава и назначения. Текстура бумаги может быть гладкой или шероховатой, картон чаще имеет более грубую текстуру. Структура картона, особенно гофрированного, хорошо видна невооруженным глазом.

4. Применение бумаги и картона

4.1. Бумага

Бумага используется в самых разнообразных сферах:

• Печать: Книги, журналы, газеты, брошюры, рекламные материалы, этикетки. Различные виды печати требуют бумаги с определенными характеристиками.
• Письмо и рисование: Тетради, блокноты, альбомы, бумага для черчения, акварельная бумага.
• Упаковка: Бумажные пакеты, оберточная бумага, конверты.
• Гигиенические изделия: Туалетная бумага, бумажные полотенца, салфетки.
• Специальные виды бумаги: Фильтровальная бумага, конденсаторная бумага, сигаретная бумага, денежные знаки.

4.2. Картон

Картон, благодаря своей прочности и жесткости, широко используется для:

• Упаковка: Коробки для различных товаров, гофротара для транспортировки, упаковка для пищевых продуктов.
• Полиграфия: Обложки книг, открытки, папки, календари.
• Строительство: Гипсокартон, изоляционные материалы.
• Мебель и интерьер: Картонная мебель, элементы декора.

4.3. Сравнение применения

Выбор между бумагой и картоном зависит от конкретной задачи. Для печати и письма используется бумага, так как она легкая, гибкая и хорошо впитывает чернила. Для упаковки и строительства используется картон, так как он прочный, жесткий и способен выдерживать значительные нагрузки. В некоторых случаях, например, для изготовления обложек книг, используется тонкий картон, который сочетает в себе гибкость бумаги и прочность картона.

4.4. Примеры из жизни

Примеры использования бумаги и картона окружают нас повсюду. Книги, журналы, газеты, упаковки продуктов, коробки для бытовой техники – все это сделано из бумаги или картона. Даже деньги, которые мы используем ежедневно, печатаются на специальной бумаге.

5. Экологические аспекты

5.1. Переработка и утилизация

Как бумага, так и картон являются перерабатываемыми материалами. Переработка макулатуры позволяет снизить потребление древесины, экономить энергию и воду, а также уменьшить количество отходов. Однако, не все виды бумаги и картона одинаково хорошо перерабатываются. Например, картон с пластиковым покрытием или ламинированием сложнее переработать, чем обычный картон.

5.2. Сертификация и экологические стандарты

Существуют различные системы сертификации, подтверждающие экологичность производства бумаги и картона. Наиболее известными являются FSC (Forest Stewardship Council) и PEFC (Programme for the Endorsement of Forest Certification). Эти организации устанавливают стандарты устойчивого лесопользования, которые гарантируют, что древесина для производства бумаги и картона заготавливается из лесов, управляемых с учетом экологических, социальных и экономических принципов. Наличие сертификата FSC или PEFC на упаковке свидетельствует о том, что продукт произведен из древесины, полученной из ответственно управляемых лесов.

5.3. Устойчивое развитие

Индустрия бумаги и картона стремится к устойчивому развитию, внедряя экологически чистые технологии производства. Это включает в себя снижение потребления воды и энергии, уменьшение выбросов вредных веществ, использование возобновляемых источников энергии и повышение доли переработанного сырья. Разрабатываются также новые материалы, которые могут стать альтернативой бумаге и картону, например, биопластики и материалы на основе грибов.

Заключение

Бумага и картон – два важных материала, которые играют огромную роль в нашей жизни. Несмотря на общее происхождение, они имеют существенные различия в свойствах и применении.

Бумага – тонкий и гибкий материал, идеально подходящий для печати, письма и других целей, где требуется гладкая поверхность и хорошая впитываемость.

Картон – толстый и жесткий материал, предназначенный для упаковки, строительства и других применений, где важна прочность и устойчивость к деформациям.

Правильный выбор между бумагой и картоном зависит от конкретной задачи и требований к материалу. Учитывая свойства каждого материала, можно выбрать оптимальный вариант для достижения наилучшего результата.

В современном мире, где вопросы экологии становятся все более актуальными, важно помнить о необходимости ответственного потребления и переработки бумаги и картона. Выбирая продукцию с экологической маркировкой и сдавая макулатуру на переработку, мы вносим свой вклад в сохранение окружающей среды.