Бумага из конопли

Конопляная бумага — это разновидность бумаги, состоящая исключительно или в значительной степени из целлюлозы , полученной из волокон промышленной конопли . Продукция в основном представляет собой специальные виды бумаги, такие как сигаретная бумага , банкнотная и техническая фильтровальная бумага . По сравнению с древесной целлюлозой, конопляная целлюлоза предлагает в четыре-пять раз более длинные волокна, значительно более низкую фракцию лигнина , а также более высокую прочность на разрыв и прочность на растяжение . Поскольку процессы бумажной промышленности были оптимизированы для древесины в качестве исходного сырья, себестоимость производства в настоящее время намного выше, чем для бумаги из древесины .

Первая идентифицированная грубая бумага , сделанная из конопли, датируется ранней династией Западная Хань , за 200 лет до номинального изобретения производства бумаги Цай Лунем , который усовершенствовал и стандартизировал производство бумаги, используя ряд недорогих материалов, включая конопляные кончики, около 2000 лет назад. ^[1] Переработанная конопляная одежда, тряпки и рыболовные сети использовались в качестве сырья для производства бумаги. ^[2] К шестому веку нашей эры процесс производства бумаги распространился в Корее , где каннабис использовался ранее в течение тысяч лет, и в Японии , где каннабис использовался в течение 10 000 лет. ^[3]

Конопляная бумага попала в Европу только в XIII веке через Ближний Восток. В Германии ее впервые использовали в XIV веке. Только в XIX веке были разработаны методы производства бумаги из древесной массы, которые не обязательно были дешевле, чем производство конопляной бумаги, но и не требовали дополнительного производства, поскольку древесина уже была готова к сбору, прежде всего, вытесненная в области писчей и печатной бумаги.

Бумажная фабрика Гознака в Санкт -Петербурге, Россия , открылась в 1818 году. Она использовала коноплю в качестве основного сырья. Бумага с фабрики использовалась для печати « банкнот , гербовой бумаги, кредитных билетов, почтовых марок, облигаций, акций и другой бумаги с водяными знаками ». ^[4]

В 1916 году главные ученые Министерства сельского хозяйства США Листер Хокси Дьюи и Джейсон Л. Меррилл создали бумагу из конопляной пульпы и пришли к выводу, что бумага из конопляной костры «благоприятна по сравнению с той, которая используется с древесной массой». ^{[5] [6]} Химический состав конопляной костры похож на состав древесины, ^[7] что делает коноплю хорошим выбором в качестве сырья для производства бумаги. В более поздней книге о конопле и других волокнах того же Л. Х. Дьюи (1943) нет ни слова о конопле как сырье для производства бумаги. ^{[8] [9]} Сушеная конопля содержит около 57% целлюлозы (основной ингредиент бумаги) по сравнению с примерно 40–50% в древесине. ^{[10] [11] [12]} Конопля также имеет преимущество в виде более низкого содержания лигнина: конопля содержит всего 5–24% лигнина ^[13] против 20–35%, обнаруженных в древесине. ^[14] Этот лигнин должен быть удален химическим путем, а древесина требует большего использования химикатов в этом процессе. ^[15] Фактическое производство конопляного волокна в США продолжало снижаться до 1933 года примерно до 500 тонн в год. Между 1934 и 1935 годами выращивание конопли начало расти, но все еще на очень низком уровне и без значительного увеличения производства бумаги из конопли. ^{[16] [17]}

После Второй мировой войны промышленная конопля выращивалась только на микроучастках. Хотя промышленная конопля, выведенная в 1950-х и 1960-х годах, почти полностью лишена ТГК , ее выращивание было запрещено во многих странах в последние десятилетия. В Германии выращивание конопли было полностью запрещено в период с 1982 по 1995 год Законом о наркотических средствах , чтобы предотвратить незаконное использование каннабиса в качестве наркотика . Особенно во Франции сорта конопли, используемые для производства сигаретной бумаги , все еще использовались и выращивались (см. Конопля во Франции ). По состоянию на 1994 год большая часть урожая французской конопли использовалась для изготовления папиросной бумаги, валюты и высококачественной бумаги для Библий ( индийская бумага ). ^{[18] [19]}

До индустриализации производства бумаги наиболее распространенным источником волокна были переработанные волокна из использованного текстиля, называемые тряпками. Тряпки были из пеньки, льна и хлопка . ^[20] Процесс удаления типографских красок с переработанной бумаги был изобретен немецким юристом Юстусом Клапротом в 1774 году . ^[20] Сегодня этот метод называется очисткой от краски . Только с появлением древесной массы в 1843 году производство бумаги перестало зависеть от переработанных материалов от тряпичных сборщиков . ^[20]

В настоящее время существует небольшая ниша на рынке для конопляной целлюлозы, например, для производства сигаретной бумаги. ^[21] Волокно конопли смешивают с волокном из других источников, помимо конопли. В 1994 году не было значительного производства 100% настоящей конопляной бумаги. ^[22] Считалось, что мировое производство конопляной целлюлозы составляло около 120 000 тонн в год в 1991 году, что составляло около 0,05% от годового объема производства целлюлозы в мире. ^[23] Общее мировое производство конопляного волокна в 2003 году снизилось с 80 000 тонн до 60 000 тонн. ^[21] Это можно сравнить с типичным целлюлозным заводом для древесного волокна, который никогда не бывает меньше 250 000 тонн в год. ^{[22] [24]} Стоимость конопляной целлюлозы примерно в шесть раз выше, чем древесной целлюлозы, ^[23] в основном из-за небольшого размера и устаревшего оборудования немногих заводов по переработке конопли в западном мире, а также из-за того, что коноплю собирают один раз в год (в августе) ^{[ нужна ссылка ]} и ее необходимо хранить, чтобы кормить завод в течение всего года. Такое хранение требует большой (в основном ручной) обработки громоздких связок стеблей. Другая проблема заключается в том, что все растение конопли не может быть экономически подготовлено для производства бумаги. В то время как деревообрабатывающая промышленность использует почти 100% волокна из собранных деревьев, только около 25% высушенного стебля конопли — коры, называемой лубом — содержит длинные, прочные волокна, необходимые для производства бумаги. ^[25] Все это объясняет высокую стоимость сырья. Конопляная целлюлоза отбеливается перекисью водорода , процесс, который сегодня также широко используется для древесной целлюлозы.

Использование конопляного волокна для производства бумаги составляло 90% (легального) использования конопли в Европе в конце 1990-х годов, с освобождением от выращивания промышленной конопли в других частях Европы в последние годы, доля увеличения других видов использования (текстиль, натуральные волокнистые армированные пластмассы ) в настоящее время составляет около 70-80% и по-прежнему является самой важной линейкой продуктов из конопли в Европе. Сегодня конопля используется для сигаретной бумаги, среди прочего, в Испании и в Соединенном Королевстве . ^[26]

Около 2000 года объем производства льняной и конопляной целлюлозы составлял от 25 000 до 30 000 тонн в год, что было произведено из примерно 37 000 до 45 000 тонн волокон. До 80% произведенной целлюлозы используется для специальных бумаг (включая 95% сигаретной бумаги ). Только около 20% идет в область стандартной целлюлозы и здесь в основном находится в древесной целлюлозе более низкого качества (неочищенная пакля с высоким содержанием костры ). В случае только конопляной целлюлозы доля специальных бумаг, вероятно, составляет около 99%. Рынок считается насыщенным, поэтому прогнозируется отсутствие или лишь небольшой рост в этой области. ^{[27] [28]}

Производственные затраты примерно в пять раз выше ^[29], чем для бумаги из древесины , поскольку инфраструктура для использования конопли недостаточно развита. В основном конопляная бумага используется для специальных применений, а не для массовых применений, таких как бумага для печати, письма и упаковки. Если бы бумажная промышленность перешла с древесины на коноплю для получения целлюлозных волокон, можно было бы использовать следующие преимущества для компенсации разницы в стоимости:

• Конопля дает в три-четыре раза больше полезного волокна с гектара в год, чем леса, и конопля не нуждается в пестицидах или гербицидах. ^[30]
• Конопля дает гораздо более быстрый урожай. Стеблям конопли требуется около 3–4 месяцев, чтобы достичь зрелости, ^[31] в то время как деревьям может потребоваться от 20 до 80 лет. Конопля не только растет быстрее, но и содержит большое количество целлюлозы. ^[32] Такая быстрая окупаемость означает, что бумагу можно производить быстрее, если вместо древесины использовать коноплю.
• Бумага из конопли не требует использования токсичного отбеливателя или такого количества химикатов, как древесная масса, поскольку ее можно отбеливать перекисью водорода. Это означает, что использование конопли вместо древесины для бумаги принесет значительную пользу окружающей среде, положив конец образованию стоков хлора или диоксина. ^[33]
• Конопляную бумагу можно перерабатывать до 8 раз, тогда как бумагу из древесной массы можно перерабатывать всего 3 раза. ^[33]
• По сравнению с аналогом из древесной массы бумага из конопляных волокон устойчива к разложению и не желтеет и не коричневеет со временем. ^[33] Это также одно из самых прочных натуральных волокон в мире ^[34] — одна из причин его долговечности и прочности.
• Несколько факторов благоприятствуют более широкому использованию заменителей древесины для бумаги, особенно сельскохозяйственных волокон, таких как конопля. Вырубка лесов, особенно уничтожение старых лесов, и сокращение мировых запасов дикой древесины являются сегодня основными экологическими проблемами. Использование конопли в качестве заменителя древесины будет способствовать сохранению биоразнообразия. ^[34]

В 2019 году компания Quintessential Tips из Корнуолла, занимающаяся выращиванием конопли, стала первым производителем, который начал продавать масло КБД с внешней упаковкой, изготовленной из 100% конопляной бумаги, тем самым способствуя переходу от стандартных упаковочных материалов к конопляной. ^[35]

• Банановая бумага

• Иван Боча; Майкл Карус; Дайке Ломейер (2000), Der Hanfanbau. Botanik, Sorten, Anbau und Ernte, Märkte und Produktlinien [ Выращивание конопли: ботаника, сорта, выращивание и сбор урожая, рынки и производственные линии ] (2-е изд.), Мюнстер: Agricultural Verlag GmbH
• Майкл Карус; и др. (2008), Studie zur Markt- und Konkurrenzsituation bei Naturfasern und Naturfaser-Werkstoffen (Deutschland und EU) [Исследование рынка и конкурентной ситуации натуральных волокон и материалов из натуральных волокон (Германия и ЕС) ] (PDF) , Gülzow: Gülzower Fachgespräche 26, ред. Специализированное агентство по возобновляемым источникам сырья ev
• Кларк, Роберт; Мерлин, Марк (1 сентября 2013 г.), Каннабис: эволюция и этноботаника, Издательство Калифорнийского университета, ISBN 978-0-520-95457-1, OCLC  92796711
• Брэд Алан Кляйндл (2003), Das kleine Hanf-Lexikon [ Маленький лексикон конопли ] (2-е изд.), Геттинген: Verlag Die Werkstatt, стр. 79, ISBN 3-89533-271-2
• Юрген Карманн (2015), Hanfpapier [ Конопляная бумага ], Менхенгладбах: Племенная бумага
• Смолл, Эрнест (ноябрь 2016 г.), «Дочеловеческая и ранняя история Cannabis sativa», Cannabis: A Complete Guide , CRC Press , ISBN 978-1498761635, OCLC  97140005