Химия вокруг нас - Юрий Кукушкин

Малая экономическая рентабельность переработки макулатуры на белую бумагу ни в коей мере не снижает значения ее сбора. Использование вторичного бумажного сырья сберегает многие гектары лесных массивов, ведь с нарастанием производства целлюлозные заводы потребляют все больше древесины, существенно исчерпывая лесные ресурсы. Сбор и переработка макулатуры — важнейшая народнохозяйственная и даже государственная задача.

Хотелось бы сказать несколько слов и о типографской краске. Кто не ощущал ее запаха, например, вынимая утром из почтового ящика свежие газеты? Что же такое типографская краска? Она состоит из пигмента и связующего материала. Пигментом является мелкодисперсный порошок определенного цвета. В качестве наиболее распространенного черного пигмента используют сажу. Иногда для создания оттенков к саже в связующем веществе добавляют краситель (неорганический или органический). В состав связующих материалов входят по одному или в смеси: растительное масло, касторовое масло, воск, эфиры целлюлозы и др. В краски вводят сиккативы — соли свинца (II), марганца (II), кобальта (II), способствующие ускорению высыхания. Консистенцию пасты краски регулируют разбавителями, а специальными добавками добиваются снижения липкости и устранения «выщипывания» бумаги, что приводит к порче ее поверхности. Среди добавок наиболее распространены ланолин, жир, мыло, сало и их комбинации с различными маслами, асфальтом и смолами. Следует отметить, что клееные, пропитанные и покрытые бумаги хуже поглощают типографскую краску и потому дольше высыхают.

Для читателей может представить интерес даже элементарная информация о способах печати. Ведь для этих целей используют около 90% выпускаемой промышленностью бумаги. Способ печатания был открыт в Китае в VIII в. В Европе книгопечатание было начато Иоганном Гутенбергом (около 1400...1468 гг.), а в России — Иваном Федоровым (около 1510...1583 гг.). Если взять современную книгу, то в ее конце (иногда вначале) внизу мелким шрифтом указано, когда книга сдана в набор, ее формат, объем, тираж, цена и другие данные. Здесь же непременно указывается тип печати. Чаще всего встречаются слова «Печать высокая». Что это означает?

Существуют три основных способа печати: высокая, плоская и глубокая. Наиболее распространенной является высокая печать. Ее иногда также называют текстовой или типографской. В высокой печати краска удерживается на выступающих рельефных частях печатной формы. С данных участков краска переносится на бумагу под давлением. В этом виде печатания много общего с печатью обычной пишущей машинки.

В глубокой печати, называемой также фотогравюрной или ротогравюрной, краска удерживается в углублениях поверхности печатной формы. Для этого печатную форму гравируют. При работе по данному способу печатную краску накатывают валиками на печатную форму, а затем удаляют с негравированных участков. Для получения отпечатка к форме прижимают бумагу, на которую и переходит краска, находящаяся в углублениях. Глубокую печать используют при изготовлении иллюстраций для журналов и каталогов. Изображения, получающиеся этим путем, отличаются индивидуальностью и художественностью.

В плоской печати, называемой также литографской или офсетной, краска удерживается лишь на определенных участках ровной поверхности. Печатная форма чаще всего изготавливается из камня или из металлических пластин. Подготовку поверхности к восприимчивости или невосприимчивости краски проводят механическим, химическим или фотохимическим способами. Плоскую печать применяют для печатания художественных работ, например афиш, сигаретных и других этикеток.

В настоящее время во многих странах интенсивно ведутся широкие исследования по получению «искусственной» бумаги, в которой целлюлоза целиком заменена на волокнистые синтетические полимерные материалы.

Карандаши и акварельные краски. С давних пор в качестве пишущего инструмента наряду с мелом использовались кусочки мягкого минерала графита — одной из разновидностей углерода. Графит имеет слоистое, чешуйчатое строение. При трении о какой-либо предмет чешуйки этого материала отслаиваются и оставляют след на предмете. Слово графит произошло от греч. графо — пишу. Со временем из кусков графита стали изготавливать палочки, а для того, чтобы не пачкались руки, они обертывались различными материалами (тканью, бумагой и т.д.). Эволюция графитового пишущего инструмента в конце концов привела к созданию деревянного карандаша, известного каждому человеку. Как же выделывают современный карандаш?

Для изготовления рабочей части графитового карандаша готовят смесь графита и глины с добавкой небольшого количества гидрированного подсолнечного масла. В зависимости от соотношения графита и глины получают грифель различной мягкости — чем больше графита, тем более мягкий грифель. Смесь перемешивают в шаровой мельнице в присутствии воды в течение 100 ч. Приготовленную массу пропускают через фильтр-прессы и получают плиты. Их подсушивают, а затем из них выдавливают на шприц-прессе стержень, который режут на части определенной длины. Стержни в специальных приспособлениях высушивают и исправляют возникшую кривизну. Затем их обжигают при температуре 1000...1100°C в шахтных тиглях.

Для изготовления древесной части карандаша в различных странах используют различные породы древесины (липа, сибирский кедр и др.). Определенного размера (в 5...7 карандашей) дощечки из древесины пропаривают в автоклаве с водным раствором калиевого мыла и с добавками турецкого красного мыла при 100 атм без нагревания, т.е. при комнатной температуре. После обработки в автоклаве дощечки сушат в потоке теплого воздуха. Затем в них делают каналы точно на половину грифеля карандаша. Эти дощечки промазывают клеем (поливинилацетатом), в каналы вкладывают грифели и накрывают другой такой же промазанной клеем дощечкой, но уже без грифеля. Склеивание проводят под прессом при комнатной температуре. Затем склеенные дощечки разрезают на соответствующее количество карандашей и обрабатывают их снаружи до заданной формы — круглой или шестигранной, края обрезают, а поверхность шлифуют и затем окрашивают. После этого на поверхности под прессом выдавливают марку завода-изготовителя и название карандаша.

В состав грифелей цветных карандашей входят каолин, тальк, стеарин (широкому кругу людей он известен как материал для изготовления свечей) и стеарат кальция (кальциевое мыло). Стеарин и стеарат кальция являются пластификаторами. В качестве связывающего материала используют карбоксиметилцеллюлозу. Это клей, используемый для наклейки обоев. Здесь его также предварительно заливают водой для набухания. Кроме того, в грифели вводят соответствующие красители, как правило, это органические вещества. Такую смесь перемешивают (вальцуют на специальных машинах) и получают в виде тонкой фольги. Ее измельчают и полученным порошком набивают пистолет, из которого и шприцуют смесь в виде стержней, которые режут на куски определенной длины и затем сушат. Для окраски поверхности цветных карандашей используют те же пигменты и лаки, которыми обычно окрашивают детские игрушки. Подготовку деревянной оснастки и ее обработку проводят так же, как и для графитовых карандашей. Вряд ли можно найти человека, который в детстве не рисовал бы акварельными красками. Несомненно, что многие из взрослых людей вновь вернутся к этому занятию, но уже вместе со своими детьми, а затем и с внуками. Что собой представляют акварельные художественные краски? Это весьма мелко растертые (тонкодисперсные) пигменты высших сортов, смешанные с растительным клеем гуммиарабиком или с декстрином, получаемым нагреванием крахмала в присутствии кислот. Важно то, что оба они водорастворимы. В смесь обязательно вводится пластификатор (мед или глицерин) и антисептик (фенол). Акварельные краски характеризуются высокой прозрачностью и потому используются без добавок белил. После высыхания на бумаге они не должны стираться легким нажатием ватного тампона и быть устойчивыми к солнечному свету. Акварельные краски выпускаются в сухом виде в таблетках и плитках, а также в пастообразном состоянии в тюбиках.

К акварельным краскам близки гуашевые (плакатные). В дополнение к тем же компонентам в гуашевые вводят белила. Поэтому в отличие от акварельных они непрозрачны. Выпускаются гуашевые краски в тюбиках и имеют пластичную, но текучую консистенцию.

Стекло

История стекла уходит в глубокую древность. Известно, что в Египте и Месопотамии его умели делать уже 6000 лет назад. Вероятно, стекло начали изготавливать все же позже, чем первые керамические изделия, так как для его производства требовались более высокие температуры, чем для обжига глины. Если для простейших керамических изделий было достаточно только глины, то в состав стекла необходимо минимум три компонента.