И теперь это может стать правдой и в буквальном смысле. В поисках идеального носителя информации человечество проделало большой путь. Мы начинали с наскальных рисунков и глиняных табличек, перешли на папирус и пергамент, а последние несколько сотен лет используем бумагу. Но при всех её достоинствах она остаётся ненадёжным материалом: желтеет, боится влаги, становится со временем хрупкой, и, что особенно важно, требует огромных природных ресурсов для производства. Сейчас на замену ей приходит синтетическая бумага.
Экологичное решение
Бумага из целлюлозы — это органический материал, который подвержен влиянию влаги и кислорода. Со временем целлюлоза окисляется, становится ломкой и буквально рассыпается в пыль. Бумага гигроскопична и, впитывая влагу из воздуха, деформируется.
Кроме того, производство бумаги — это огромная нагрузка на экологию: оно связано с вырубкой лесов, потреблением большого количества пресной воды (около 250–500 л воды на 1 кг бумаги) и использованием агрессивных химикатов для отбеливания.
В поисках более долговечного и экологичного решения учёные обратились к полимерам. Так появилась синтетическая бумага, которая внешне почти неотличима от обычной, но обладает совершенно иными характеристиками.
Производство бумаги из полимеров
Как из твёрдых гранул полипропилена получается мягкий и гладкий лист? Этот процесс состоит из нескольких этапов:
Экструзия. Гранулы полимера нагреваются, превращаясь в однородную массу, которая фильтруется, а затем под огромным давлением выдавливается через фильеру, превращаясь в тончайшую плёнку. В отличие от бумажных комбинатов, экструдеру не нужна вода для создания материала.
Растяжение. Плёнку растягивают в разных направлениях: вдоль и поперёк по 4–8 раз. Хаотично спутанные молекулярные цепи вытягиваются и выстраиваются параллельно друг другу и плоскости листа, что придаёт бумаге прочность.
Добавки и адгезия. В структуру добавляют белый пигмент (диоксид титана) и минеральные вещества (мел или тальк), которые придают бумаге белый цвет и матовую текстуру.
Пластик по природе гидрофобен, и краска на нём не держится. Чтобы чернила впитывались и не размазывались по поверхности, материал подвергают воздействию высоковольтного разряда или наносят специальный слой — адгезионный праймер или полимерную сетку с ещё более мелкими порами, которая впитывает растворитель краски, запирая пигмент на поверхности.
Преимущества синтетической бумаги
Полимерная бумага изготавливается на основе высококачественного полипропилена или полиэтилена высокой плотности. В чём её ключевые преимущества?
- Прочность. Её практически невозможно порвать руками. Благодаря своей структуре она не деформируется при намокании, не теряет форму при перепадах температур, устойчива к истиранию и многократным сгибам.
- Влагостойкость. Синтетическая бумага не впитывает влагу, не размокает и сохраняет форму даже в воде. Поскольку влага не задерживается внутри материала, она не подвержена заражению плесенью или грибком.
- Тактильные свойства. Полимерные листы на ощупь напоминают шёлк. Они более гладкие, чем целлюлозные, по ним гораздо легче скользит перо ручки. К тому же у такой бумаги нет острых краёв, о которые можно порезаться.
Экология будущего: замкнутый цикл
Многие ошибочно полагают, что переход на полимеры вредит природе. На самом деле всё ровно наоборот:
- Для производства синтетической бумаги не нужно вырубать леса.
- Процесс изготовления требует в разы меньше воды, чем целлюлозно-бумажное производство.
- Полимерная бумага пригодна для вторичной переработки. Из старой карты или каталога можно снова сделать точно такой же чистый лист.
- Изделия из синтетической бумаги служат дольше, что снижает потребность в частой замене и перепечатке.
Применение в быту
Из полимерной бумаги уже сейчас делают географические карты, меню для ресторанов, прочные конверты, долговечные инструкции, идентификационные браслеты в больницах, паспорта и другие важные документы.
Взгляд в будущее
Учёные работают над «умными» полимерными листами. Представьте себе бумагу, которая способна менять свой цвет под воздействием слабого электрического импульса или сохранять информацию в своей структуре без использования чернил.
Полимеры позволяют внедрять наноустройства прямо в полотно листа, превращая его в гибрид физического объекта и цифрового носителя. Бумагу можно использовать в качестве аккумулятора, многоразовой газеты, датчиков, печатной электроники и других технологий.
Путь к прогрессу
Сегодня компании, подобные СИБУРу, активно развивают производство полимеров, которые становятся основой для таких инноваций. Мы видим, как нефтехимия дарит материалы, способные сберечь леса, и сохранить природу и культурное наследие для будущих поколений.
Всё о науке в СИБУРе — на сайте.
Познакомиться с работой центра прикладных разработок СИБУР Полилаб, специализациях площадок в городах присутствия, типах исследований и доступном оборудовании можно на платформе. Также на ресурсе доступны вебинары и обучающие курсы.