книги / Технология производства бумаги

накапливается на оборудовании, попадает в полотно, загрязняя его и вызывая обрывы. Наиболее сильное слизеобразование наблюдается летом из-за развития бактерий (благоприятная температура среды 20–40 ○С). Отбелка полуфабрикатов снижает слизеобразование в результате дезинфекции. Гладкая поверхность оборудования и бассейнов снижает возможность прилипания к ним слизи, для этого бассейны облицовывают плиткой. Во избежание слизеобразования необходимо периодически промывать оборудование хлорированной водой или раствором каустической соды. При наличии замкнутого цикла необходимо постоянно хлорировать воду хлорамином (хлор + аммиак).

121

18. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА БУМАГИ

Структурно-механические свойства. Структура бумаги имеет сложный гетерогенный состав, определяемый наличием в композиции длинных и коротких волокон различного происхождения, наполнителя, красителя, проклеивающих веществ. Элементы структуры располагаются анизотропно, что объясняется в основном методами получения бумаги и используемым при этом оборудованием. Этим же объясняется разносторонность бумаги.

Одним из важнейших свойств бумаги является механическая прочность. Повышенные требования механической прочности предъявляются к мешочной, шпагатной, оберточной и другим видам бумаги. Стандарт предусматривает конкретные требования к различным видам бумаги, определяемые потребительскими условиями использования продукции. Прочность бумаги выражают различными показателями, характеризующими сопротивление бумаги разрыву, продавливанию, раздиранию, надрыву, удлинению до разрыва и другими.

Основными факторами, влияющими на прочность бумаги, являются:

−исходная прочность, гибкость и размеры волокон;

−межволоконные силы сцепления;

−ориентация волокон в листе бумаги.

Каждый их этих факторов определяется продолжительностью варки целлюлозы, составом варочной кислоты, температурой варки, технологическим режимом размола, отлива, прессования, сушки, каландрирования и т.п.

Показатели прочности бумаги в различной степени зависят от факторов, на них влияющих. Сопротивление разрыву в большей степени зависит от межволоконных связей и прочности самих волокон, чем от их длины. На сопротивление раздиранию и излому больше влияет длина и прочность волокон, чем величина межволоконных связей. В целлюлозно-бумажной промышленности о прочности волокон судят по нулевой разрывной длине

122

(т.е. при нулевом расстоянии между зажимами разрывной машины). Разрывная длина волокон может достигать 25–50 км. Слабым звеном в прочности бумаги являются межволоконные связи.

Оптические свойства. К оптическим свойствам бумаги относится светопроницаемость, белизна, равномерность просвета, гладкость, лоск.

К большинству видов бумаги для письма и печати предъявляется требование светонепроницаемости, чтобы текст с одной стороны листа не просвечивал. Светопроницаемость бумаги зависит от вида полуфабриката, степени помола, наличия наполнителя и красителя.

Растительная клетчатка бесцветна, а волокна непрозрачны, так как содержат лигнин, смолу и другие вещества. Наименее прозрачными являются волокна древесной массы, поэтому добавка ее в композицию бумаги придает ей непрозрачность. Наличие красителя в бумаге увеличивает светопоглощение, в связи с чем уменьшается светопроницаемость бумаги. Непрозрачность бумаге придает также наполнитель, при этом чем больше разница в коэффициентах преломления лучей у целлюлозы и наполнителя, тем выше непрозрачность. Наибольшую непрозрачность бумаге придает двуокись титана.

При выработке высокопрозрачной бумаги необходимо использовать однородную массу высокой степени помола и хорошо уплотнять бумагу в нескольких прессах, сушку осуществлять при умереннойтемпературе, использоватьодежду, немаркирующуюбумагу.

Важным показателем качества бумаги является ее белизна. Текст, чертеж, рисунок, выполненные на бумаге, должны контрастировать с поверхностью листа. Белизна зависит от степени белизны волокон, содержания красителей, наполнителя. Белизна древесной массы по фотометру составляет 50–55 %, небеленой сульфитной целлюлозы − 55–60 %, поэтому для повышения белизны бумаги в композицию вводят минеральный наполнитель, имеющий белизну 70–75 %. Беленая сульфатная целлюлоза имеет белизну 80–90 %, поэтому наполнитель должен иметь белизну не

123

менее 85–90 %. Заметно повышает белизну мелование бумаги. Снижают белизну бумаги примеси, находящиеся в производственной воде, к пожелтению бумаги приводит воздействие световых лучей, тепла, высокая жесткость целлюлозы.

Капиллярные и гигроскопические свойства. Вследствие гигроскопичности и адсорбционной способности бумага, помещенная в атмосферу с высокой относительной влажностью, увлажняется. Если поместить бумагу в среду сухого воздуха, то происходит обратный процесс десорбции, но изотермы сорбции и десорбции не совпадают.

Гигроскопичность целлюлозы объясняется наличием не только гидроксильных групп, но и капилляров в структуре волокон. Равновесная влажность бумаги зависит от композиции и наличия наполнителя. При одной и той же влажности окружающего воздуха равновесная влажность бумаги возрастает при увеличении в композиции древесной массы и уменьшается с увеличением содержания наполнителя, так как растительные волокна гигроскопичнее, чем наполнитель. Высокая гигроскопичность древесной массы обусловлена большим содержанием гемицеллюлоз, которые хорошо адсорбируют влагу. С изменением относительной влажности воздуха от 10 до 80 % влажность газетной бумаги изменяется от 3 до 15 %. С увеличением степени помола массы равновесная влажность бумаги возрастает, это связано с увеличением наружной поверхности волокон, адсорбирующей влагу. В специальных помещениях бумажной фабрики или непосредственно на печатной фабрике бумагу подвергаютакклиматизации икондиционированию.

Акклиматизация − длительное выдерживание в атмосфере помещения, в котором предполагается использование бумаги для печати или для других целей.

Кондиционирование − придание бумаге влажности, требуемой условиями ее использования. При этом ее влагосодержание может отличаться от равновесного, что достигается обработкой бумаги в климатизационных камерах, в которые подают воздух с необходимой влажностью.

124

Многие виды бумаги (фильтровальная, промокательная, са- нитарно-гигиенические) должны обладать впитывающей способностью. Способность бумаги впитывать жидкость зависит как от свойств жидкости, так и от свойств бумаги. Клееная бумага плохо впитывает воду, но типографскую краску на олифе воспринимает хорошо, так как бумага олеофильна. Снижение вязкости жидкости повышает ее впитываемость. На впитываемость бумаги влияет также способность жидкости вызывать набухание волокон, которое зависит от значения рН жидкости. Хорошей впитывающей способностью обладает пухлая бумага. Для получения пухлой бумаги необходимо при размоле обеспечить минимальное фибриллирование, а на бумагоделательной машине – минимальное уплотнение бумаги; сушить бумагу необходимо при повышенной температуре первых сушильных цилиндров.

Электрические свойства бумаги. Достоинствами бумаги как электроизоляционного материала являются дешевизна, достаточно высокая механическая прочность и высокие электрические характеристики, достигаемые пропиткой бумаги, недостатком – гигроскопичность, которая приводит к электропроводимости.

Улучшить диэлектрические свойства бумаги можно введением химических добавок или синтетических волокон (полиэтиленовых, полипропиленовых, полистирольных и др.). Кроме того, бумага должна содержать меньше токопроводящих включений железа, меди и др.

Введением в бумагу электропроводящих наполнителей (графит, сажа) получают бумагу, проводящую электрический ток, которую используют при изготовлении высоковольтных кабелей, электронагревателей.

Долговечность и биостойкость. С течением времени бумага стареет, волокна становятся хрупкими. На процесс старения влияют состав волокнистых полуфабрикатов, условия хранения бумаги и другие факторы. Быстро стареет бумага из дешевых полуфабрикатов: древесной массы, полуцеллюлозы, ХТММ. Повышенные показатели долговечности имеет бумага, изготовленная из сульфатной хвойнойцеллюлозы, хлопковоймассы, синтетическихволокон.

125

Бумага, которая используется для длительного хранения в архивах, музеях, применяемая для длительного хранения пищевых продуктов, должна обладать биостойкостью. Для придания биостойкости вводят в композицию биоциды, которые препятствуют образованию плесневых грибов и бактерий, разрушению бумаги насекомыми, или биоцидамиобрабатывают поверхность бумаги.

Барьерные свойства (газо-, паро-, водо-, жиронепроницае-

мость). Бумаге, используемой для упаковки пищевых продуктов, придают барьерные свойства. Для этого ее поверхность покрывают поливинилиденхлоридом, ламинируют (соединяют с алюминиевой фольгой), обрабатывают в клеильном прессе различными химикатами. Увеличение степени помола массы и каландрирование способствуют воздухо- и жиронепроницаемостибумаги.

Печатные свойства бумаги. Качество печати определяется степенью контрастности между запечатанными и незапечатанными участками, однородностью, четкостью печати и другими показателями.

На печатные свойства бумаги влияют: однородность бумаги, ее способность воспринимать печатную краску, белизна, непрозрачность, гладкость, сопротивление пылимости и выщипываемости и другие показатели качества.

Способность бумаги воспринимать типографскую краску и глубина ее проникновения в толщу бумажного листа зависят от капиллярных свойств бумаги и свойств краски. Древесная масса и наполнители в композиции бумаги повышают ее пористость и увеличивают впитывающую способность к печатным краскам. С понижением вязкости краски впитываемость ее резко возрастает. Наибольшей впитывающей способностью по отношению к краске должны обладать газетная, типографская, офсетная виды бумаги, используемые на быстроходных ротационных машинах, наименьшей − бумага для литографской и глубокой печати.

Густая краска применяется при печати на тонкой бумаге во избежание проникновения краски на противоположную сторону листа, а также при печати на мягкой бумаге.

126

При печати на каландрированной плотной бумаге необходимо применять более интенсивный краситель, так как краска наносится тонким слоем. С возрастанием скорости печати вязкость краски должна снижаться.

Существуют следующие виды печати:

1.Высокая печать − элементы формы возвышаются над пробелами. Краска с помощью валика наносится на печатающие элементы, а с них на бумагу. Для обеспечения хороших печатных свойств бумага должна обладать высокой гладкостью, т.е. должна быть каландрированной. Бумага, содержащая древесную массу, которая способствует хорошему контакту с печатной формой, может быть машинной гладкости. Высокая печать применяется для печати газет, книжно-журнальной продукции.

2.Плоская (офсетная, литографическая) печать − печатающие и пробельные элементы расположены в одной плоскости. Пробельные элементы формы смочены водой, а печатающие зажирены, поэтому воспринимают масляную краску. При офсетной печати краска переходит сначала на резиновую рубашку офсетного цилиндра, а затем на бумагу. Офсетный способ применяется для печати иллюстрированных журналов, художественных репродукций, плакатов, книг.

Преимущества офсетного способа перед высокой печатью: меньшее давление при печати; не требуется отделка на суперкаландре; меньший расход краски.

Бумага для плоской печати должна иметь повышенную прочность поверхности, быть клееной, обладать меньшей деформацией при увлажнении.

3.Глубокая печать − печатающие элементы расположены ниже уровня пробелов. Форма погружается в краску, избыток которой с пробельных элементов снимается шабером, краска, обладающая низкой вязкостью, впитывается бумагой, имеющей зольность 20–24 %. Данный способ предназначен для печати плакатов, портретов, изданий, гдеиллюстрации занимаютбольше места, чем текст.

127

19. ДЕФЕКТЫ БУМАГИ И МЕРЫ БОРЬБЫ С НИМИ

Колебания массы 1 м2. Равномерность массы 1 м2 бумаги определяет такие показатели качества бумаги, как равномерность влажности, толщины, плотности, механической прочности. Чем шире и быстроходнее бумагоделательная машина, тем сложнее обеспечить выработку на ней равномерной по массе 1 м2 бумаги. Существуют регуляторы массы 1 м2, но они эффективно работают при условии хорошей работы регуляторов уровня, расходомеров, регуляторов влажности полотна, стабильного технологического режима производства.

Колебания массы часто зависят от профиля выпускной щели напорного ящика, щель должна правильно регулироваться по всей ширине машины. В прессовой части необходимо равномерное давление между валами для обеспечения равномерного отжима полотна. Неравномерный отжим наблюдается в случаях дефектов прессовых сукон, при неправильной бомбировке валов. Режим сушки должен обеспечивать равномерную влажность полотна по ширине машины. Для этого необходимо создать постоянную температуру поверхности сушильных цилиндров и равномерную влажность сукон по ширине машины. На колебания массы 1м2 бумаги также влияют: вибрация оборудования (напорного ящика, узлоловителей), работа массной задвижки (необходимо тонкое регулирование подачи массы), работа электропривода, концентрация массы в машинном бассейне и др.

Разносторонность − различие в свойствах сторон бумажного полотна. Всегда наблюдается у бумаги, полученной на плоскосеточной машине. Одна сторона маркируется сеткой, воздействие обезвоживающих элементов приводит к уменьшению количества мелкихволокон, наполнителя, клея насеточнойсторонеполотна.

Проявлением разносторонности является скручиваемость. Чем больше различие в ориентации волокон на сторонах бумажного листа, тем сильнее бумага скручивается. Это связано с различным набуханием волокон (при полном набухании волокна увеличиваются по длине на 1–2 %, по ширине − на 20–30 %).

128

В результате при увлажнении на сторонах листа бумаги возникают разные напряжения и происходит скручивание.

На машинах двухсеточного формования вырабатывается более однородная по свойствам бумага, поэтому она имеет меньшую разносторонность и скручиваемость. Увеличению скручиваемости способствуют разносторонность, чрезмерное натяжение полотна на бумагоделательной машине, жирный помол массы, приводящий к установлению прочных межволоконных связей, механическое скручиваниепридлительномхранении бумагиврулонах идр.

Скручиваемость можно снизить введением пластификаторов (глицерина, сорбита и др.), повышением зольности бумаги, акклиматизацией перед печатью, механическим выравниванием поверхностей с помощью перемотных станков, хранением бумаги при постоянной относительной влажности и температуре, повышением толщины, уменьшением плотности бумаги.

Пылимость бумаги − отделение с ее поверхности под влиянием механических воздействий (трения, удара, перегиба) мелких волокон, частиц наполнителя, клея, красителя. Качество печати при использовании пылящей бумаги резко ухудшается, печать становится нечеткой, пыль забивает печатную форму. Писчая бумага при пылении затрудняет письмо. Недопустимо пыление бумаги для упаковки пищевых продуктов.

Причины пыления следующие:

−наличие в композиции древесной массы, плохо фибриллированных волокон, которые прилипают к горячим цилиндрам и отрываются, поверхность бумаги становится ворсистой;

−высокая температура первых сушильных цилиндров, способствующая разрыхлению структуры листа, от которого легко отделяются волокна, частицы наполнителя;

−недостаточнаягладкостьповерхностисушильныхцилиндров;

−использование густой, вязкой краски;

−пересушивание полотна на бумагоделательной машине, вследствие чего при каландрировании и резке оно пылит, так как волокнастановятсяхрупкими иотделяютсяотповерхности листа.

129

Для предотвращения пыления необходимо получать плотную гладкую бумагу из хорошо размолотой массы. Крахмальный клей уменьшает пылимость бумаги, особенно эффективна поверхностная проклейка.

Электризация бумаги. Статическое электричество появляется в конце сушильной части бумагоделательной машины и достигает максимума при каландрировании на суперкаландре. Причиной его возникновения является трение, особенно сильно электризуется пересушенная бумага, в результате чего к бумаге пристает пыль, листы слипаются, при электрических разрядах возможно возникновение пожара.

Мерами борьбы со статическим электричеством являются:

−повышение влажности бумаги;

−обработка бумаги пластификаторами (глицерин, сорбит);

−заземление станин машины, на которых при трении возникает статическое электричество;

−установление заземленных гребенок в местах возникновения статических зарядов;

−ионизация воздуха.

Пятна на бумаге возникают от различного рода посторонних включений: смолы, костры, слизи, сора, масла, краски и др. Их наличие свидетельствует чаще всего о неисправной работе очистной аппаратуры. Также возможно появление пятен от попадания на поверхность бумаги при ее изготовлении различного рода загрязнений.

130