книги / Технология производства бумаги

9-й класс − бумага-основа − основа мелованной и копировальной бумаги, пергамента, фибры, фотобумаги и др.;

10-й класс − декоративная − бархатная, цветная, глянцевая, крепированная и др.

Всего более 650 видов бумаги и картона.

Различные виды бумаги производят из небольшого количества полуфабрикатов, поэтому особое значение для придания бумаге требуемых свойств имеет технологический режим ведения процессов размола, отлива, прессования, сушки, отделки.

Свойства бумаги зависят от введения в массу различных наполнителей, флокулянтов, проклеивающих веществ. Качество бумаги зависит от свойств полуфабрикатов, при этом имеется в виду как поведение волокнистых полуфабрикатов в технологических процессах, так и влияние их на свойства массы и бумажной продукции. Так, в процессе размола важным показателем является способность полуфабриката к размолу, скорость достижения степени помола, а в процессе отлива − скорость обезвоживания.

Растительные волокна, применяемые в производстве бумаги, отличаются как по химическому составу, так и по анатомическому строению. Наиболее ценными являются волокна, получаемые из хвойных пород древесины. Длинноволокнистый полуфабрикат обеспечивает получение более прочной бумаги, чем коротковолокнистый. Из волокон ленточного типа получается плотная прочная бумага с сомкнутой поверхностью; волокна трубчатого строения способствуют получению пухлых сортов бумаги.

Целлюлоза с высоким содержанием альфа-целлюлозы не склонна к фибриллированию и легко рубится, в результате чего из нее получается непрочный лист бумаги. Наличие гемицеллюлозы способствует пластификации волокна, обеспечивает фибриллирование и приводит к образованию прочного листа бумаги. Лигнин препятствует пластификации волокон, затрудняет размол. Бумага, изготовленная из целлюлозы с большим содержанием лигнина, быстро стареет. Вместе с тем лигнин снижает прозрачность волокна и спо-

11

собствует светонепроницаемости бумаги. Бумагообразующие свойства зависяти от способаполученияцеллюлозы.

Волокна сульфатной целлюлозы придают бумаге более высокую прочность, термостойкость, долговечность, непрозрачность, чем волокна сульфитной целлюлозы. Сульфатная используется для получения мешочной и других видов бумаги. Бумага из сульфатной целлюлозы обладает высокими диэлектрическими свойствами, поэтому она может использоваться для производства конденсаторной, телефонной, кабельной и других видов бумаги. Волокна сульфатной целлюлозы более гибкие, на их поверхности меньше микротрещин, поэтому они труднее размалываются.

Сульфитная целлюлоза, по сравнению с сульфатной, обеспечивает получение бумаги с повышенной пухлостью и впитываемостью. Это обусловило ее применение для получения санитар- но-гигиенических видов бумаги.

Целлюлоза из лиственных пород древесины при введении ее в качестве добавки к целлюлозе из хвойных породулучшает печатные свойства бумаги, повышает однородность (короткие волокна лиственной целлюлозы заполняют промежутки между волокнами хвойной целлюлозы), повышает гладкость, впитывающую способность, удержаниенаполнителяипонижает скручиваемость листа.

Полуцеллюлоза широко применяется для получения тарного вида картона, древесно-волокнистых плит, бумаги для гофрирования. Добавка в композицию древесной массы позволяет уменьшить стоимость бумаги, повысить непрозрачность, гладкость, улучшить печатные свойства. Однако древесная масса понижает механическую прочность бумаги, делает ее неустойчивой к действию света, тепла, влаги. Перспективнее использовать хи- мико-механическую и химико-термомеханическую массу, что позволяет снизить расход целлюлозы, а газетную бумагу можно производить без целлюлозы.

Введение в композицию бумаги макулатуры понижает механические показатели бумаги, однако бумага при этом характеризуется лучшими печатными свойствами.

12

Целлюлоза из однолетних растений способствует улучшению просвета, понижает пылимость, однако отлив ее затруднен, так как масса плохо обезвоживается из-за наличия гемицеллюлоз: волокна сильно набухают, создавая большое сопротивление фильтрации.

Прочную, долговечную бумагу вырабатывают из отходов переработки льна, хлопка, пеньки. Тряпичная полумасса используется для получения высококачественных видов бумаги (документной, чертежной и др.).

Синтетические волокна (лавсан, капрон) используют для получения бумаги с высокой прочностью, впитывающей способностью; они долговечны, биостойки. Однако для получения бумаги из этих волокон необходимы связующие − смолы, латексы, что обусловливает ее высокую стоимость.

13

3. ОБЩАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА БУМАГИ

Несмотря на обилие выпускаемых видов бумаги и разнообразие ее свойств, технологическая схема изготовления бумаги может быть представлена обобщенной в самом упрощенном виде (рис. 1).

Рис. 1. Принципиальнаятехнологическаясхемапроизводствабумаги

Согласно общей технологической схеме исходные волокнистые материалы в водной среде подвергаются размолу и, если их несколько, смешению в необходимом соотношении.

14

В размолотую бумажную массу в зависимости от назначения бумаги вводят минеральные наполнители, проклеивающие и окрашивающие вещества. Бумажная масса с отрегулированной концентрацией аккумулируется в мешальном бассейне. Далее осуществляют дозированное разбавление бумажной массы оборотной водой, т. е. водой, возвращаемой в технологический процесс и взятой из-под сетки бумагоделательной машины, на которой осуществляется обезвоживание и формование бумажного полотна. Такое использование оборотной воды позволяет снизить расход свежей воды, а также уменьшить потери в сток (промой) волокон и наполнителей, так как оборотная вода содержит некоторое количество мелких волокон и частиц наполнителя, прошедших с водой через сетку.

Разбавленную бумажную массу подвергают очистке от посторонних включений (загрязнений) на очистной аппаратуре, после чего она поступает на бумагоделательную машину. Здесь происходит формование бумажного полотна, сопровождаемое его обезвоживанием на сетке, прессование, сушка, охлаждение полотна, увлажнение перед машинным каландрированием и намотка в рулон на накате. Если требуется повышенное уплотнение структуры бумаги (например, для конденсаторной бумаги), увеличение ее прозрачности (чертежная калька), повышение гладкости или лоска (блеска) поверхности (некоторые виды бумаги для печати, мелованная бумага), то бумагу после дополнительного увлажнения пропускают через суперкаландр.

Готовую бумагу разрезают на рулоны или листы. Последние считают и упаковывают. Рулоны также упаковывают и отправляют на склад. Некоторые виды бумаги (конденсаторная, мундштучная, для телеграфной и кассовой лент и др.) разрезают на узкие ленты и наматывают в бобины (узкие рулончики).

Общая схема изготовления бумаги уточняется в зависимости от ее вида. При этом устанавливается композиция бумаги, вид используемого оборудования, количество ступеней размола и

15

очистки массы и другие специфические для данного вида бумаги особенности производства (наличие или отсутствие наполнения, проклейки, окраски, поверхностного покрытия и пр.).

Лишь ограниченное количество специальных видов бумаги в относительно малом количестве производится сухим способом. При этом способе формование (образование) бумажного полотна осуществляется не из водной суспензии, а из воздушного потока с последующим склеиванием волокон.

16

4.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

ОБУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОЙ МАШИНЕ

Все бумагоделательные машины (БДМ) делятся на следующие группы:

−плоскосеточные;

−двухсеточного формования;

−круглосеточные (цилиндровые);

−вакуум-формующие;

−сухого формования;

−комбинированные (сочетание кругло- и плоскосеточных, предназначены дляпроизводства многослойнойбумаги икартона).

Современная бумагоделательная машина (БДМ) позволяет

со скоростью до 2000 м/мин и выше осуществлять непрерывный процесс переработки жидкой массы концентрацией 0,1–0,3 % в листовой материал − бумагу с влажностью 4–8 %. Бумагоделательная машина может производить 300 000 тонн бумаги в год и более. Одна большая бумагоделательная машина расходует в год 3 млн м3 воды. Характеристика такой машины: длина 250–350 м, ширина ~ 10 м, производительность 50 т/ч или 300 000 т/г., масса 5000 т, цена более 300 млн долларов. Обслуживают такую машину 150 человек (рис. 2, 3).

Технологический процесс производства бумаги из приготовленной и очищенной массы можно разделить на пять основных стадий, четыре из которых выполняются непосредственно на бумагоделательной машине (на сеточной, прессовой, сушильной, машинном каландре и накате), а пятая − отделка – на специальном оборудовании, иногда на машине (мелование).

Первая стадия − отлив. Состоит из операций по распределению (расширению) потока массы до ширины сетки бумагоделательной машины, напуску массы на сетку, обезвоживанию, формованию и уплотнению полотна под действием вакуума и свободного стекания воды.

17

Третья стадия − сушка бумаги. Включает в себя такие операции, как нагревание, окончательное обезвоживание, уплотнение, придание бумаге гидрофобных свойств, поверхностная отделка и охлаждение готовой бумаги.

Четвертая стадия − машинная отделка. В зависимости от конструкции бумагоделательной машины и вида вырабатываемой бумаги может включать в себя операции по увлажнению поверхности бумаги, каландрированию (придание бумаге гладкости, равномерной плотности) и намотке в рулон.

Пятая стадия − отделка бумаги вне машины. В зависимости от вида получаемой продукции включает в себя каландрирование на суперкаландре, мелование (нанесение покрытий), резку бумаги на рулоны требуемой ширины на продольно-резательном станке или на листы требуемого формата на стопорезках и упаковку рулонов или стоп готовой бумаги на механизированных упаковочных устройствах для хранения и отправки потребителю.

19

5. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ БУМАЖНОЙ МАССЫ ПО ШИРИНЕ И ВЫПУСК НА СЕТКУ БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ

Приготовленная и очищенная масса поступает по трубопроводу диаметром 300–800 мм со скоростью 3 м/с к бумагоделательной машине, ширина сетки которой достигает 10–12 м. Для равномерного распределения потока массы по ширине машины без завихрений применяются потокораспределители различных систем. Наибольшее распространение получил многотрубный потокораспределитель (рис. 4).

Рис. 4. Схема многотрубного конического потокораспределителя: 1 – конический трубопровод; 2 – трубнаягребенка; 3 – вентили; 4 – напорныйящикбумагоделательноймашины; 5 – масса послеочистки; 6 – переливбумажноймассы

Другим необходимым условием напуска бумажной массы на сетку, помимо равномерности потока и концентрации по ширине и высоте, является скорость выхода массы на сетку, зависящая от рабочей скорости бумагоделательной машины. Скорость машины − это скорость полотна на накате. Скорость движения сетки машины несколько меньше скорости на накате и составляет

Vc = (0,8…0,95) Vн,

где Vс – скорость сетки, м/мин; Vн – скорость наката, м/мин.

20