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:
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]
