Как изготавливают бумагу. История книги

Всем привет и продолжая раскрывать тему полиграфии, хочу перейти к сырью, которое используется для производства бумаги. Обычно для производств бумаги, в качестве основы, применяются волокна целлюлозы, которую добывают из самых различных источников. Самым распространенным источником ялятся древесина, хлопок и вторсырье (использованная бумага и макулатура) Древесина делится на твердую и мягкую. К твердой можно отнести березу, а к мягкой сосну и ель. Из мягкой древесины получают длинные волокна, которые улучшают прочность бумаги, а из твердыах пород получают короткие волокна, которые влияют на качественные показатели. Из вторсырья чаще всего делаю бумагу низкого качества: газетная и упаковочная бумага. Это довольно экономический процесс, т.к. на производство не расходуются природные источники сырья. Но и это сырье имеет свои ограничения по использованию. Так, с каждым использованием вторсырья укорачивается волокна, ухудшаются качества производимой бумаги. Это так же влияет и на качество печати.

Для получения целлюлозы (отделение волокон целлюлозы от основной части древесины) используют два метода: механический и химический. От вида получения волокон зависит большой спектр свойств, полученной бумаги. Вкратце пройдемся по каждому.

Механический способ говорит сам за себя… Сами же волокна в древесине соединены очень сильным склеивающим веществом — лингином, поэтому древесину предварительно отмачивают и после этого подают на вращающийся жернов, который отделяет волокна целлюлозы от древесины.

Химический способ заключается в отбеливании. При первичной обработке целлюлоза имеет цвет как показано на рис.1 и не обладает достаточным качеством и белизной, поэтому ее используют для производства упаковки. А для получения более качественной бумаги, сырье (целлюлозу) подвергают многоступенчатой обработки отбеливанием.

Светло-коричневый оттенок (рис.2) можно получить путем отбеливания целлюлозы кислородом в первой стадии. И так до того момента, пока в результате не получится ярко-белая целлюлозная масса (рис.3), которая соответствует последней стадии отбеливания.

На протяжении долгого времени применялось хлорное отбеливание, но в следствии его вредности на окружающую среду, сейчас применяется без хлорное отбеливание целлюлозы. Так же, промежуточной белизны можно добиться с помощью перекиси водорода. Такая целлюлоза имеет знак TCf.

Поэтому выделяют 2 вида целлюлозы:

• Сульфатная — получают путем варки древесной массы едконатрия (щелочной метод)
• Сульфитная — получают путем варки в кислоте (кислотный метод)

Около 80% производимой во всем мире целлюлозы — это сульфатная. Она более прочная, чем сульфитная, но имеет меньшую степень белизны. Сульфитная целлюлоза более белая и процесс ее производства занимает больше времени, это влияет на ее стоимость, а значит ее реже используют.

Вторичное сырье получают из макулатуры. Практически все вторичное сырье составляет 60% общего состава бумаги. Из 100% вторичного сырья изготавливают только газетную бумагу. Максимум вторичное сырье можно переработать до 5 раз, а потом необходимо добавлять первичное волокно.

И в завершение темы сырья для производства бумаги, предлагаю посмотреть видео Обыкновенная история. Бумага. Часто третья

Согласно сообщениям письменных источников бумага была изобретена в Китае в I в. н.э. Традиция донесла до нас имя изобретателя - им был придворный китайского императора Цай Лунь. Свое изобретение («чжи») он получил, используя в качестве сырья кору деревьев и коноплю, тряпье и рыбацкие сети, и в 105 г. представил бумагу императору. Однако известим образцы бумаги более древние, чем эпоха Цай Луня: написанные на них рукописи обнаружены во время раскопок в китайской провинции Шэньси, они датирована II-I вв. до н.э. Сырьем для бумаги здесь служила конопля. Поэтому специалисты полагают, что бумага значительно древнее изобретения Цай Луня. Прообразом ее можно считать войлок, с древнейших времен употреблявшийся кочевыми народами.

Считается, что в Европу бумагу завезли арабы. По легенде, секрет изготовления бумаги арабы получили у китайцев после победы в битве на реке Тхерез в Туркестане в 751 г. Этот секрет якобы раскрыли победителям пленные. Во всяком случае, во 2-ой половине VIII в. было начато производство бумаги в Самарканде. Уже в 794 г. халиф Гарун- аль-Рашид в своей канцелярии ввел употребление бумаги. С конца VIII - начала IX вв. бумагу производили в Багдаде, Дамасске, несколько позже - в Египте. Арабы усовершенствовали и технологический процесс: вместо ручного песта для размельчения сырья стали использовать жернов, который приводили в движение сначала вручную, потом с помощью верблюдов и волов и, наконец, падающей воды. Так появились бумажные мельницы.

В Западной Европе долгое время ходила легенда о том, что бумагу изобрел католический монах, который, борясь с искушениями, сжевал собственную рубаху и швырнул ее в печь, а потом, отодрав от печки высохшую нашлепку, убедился в ее пригодности для письма. Несмотря на свою образность, эта легенда не выдерживает никакой критики. Не вызывает сомнений, что секрет изготовления бумаг и заимствован европейцами у арабов. Первое в Европе бумажное производство появилось на территории арабской Испании, в городе Хатива, в XI в. Древнейшая европейская рукопись написана на арабской бумаге - это Требник XI в., созданный в Испании. Уже в XIII в. бумажные мельницы существовали в Италии. Считается, что в середине XIII в. бумажное производство возникло в итальянском городе Фабриано и оттуда стало распространяться по всей стране. Так, в XIV в., когда в Фабриано работало уже 40 бумажных мельниц, бумагу изготавливали также в Болонье, Парме, Падуе, Турине.

В Италии окончательно сформировался и технологический процесс изготовления бумаги. Сырьем для бумаги служило льняное и хлопчатое тряпье. Чем более ветхими и изношенными были тряпки, тем тоньше получалась бумага. Тряпки резали на лоскутки, вымачивали и варили с добавлением извести для удаления красок, жира и грязи. Воду при этом неоднократно меняли. Далее влажное тряпье выдерживали по несколько недель в каменных подвалах или просто в кучах.

В это время тряпье бродило и расслаивалось на волокна, после чего его толкли до образования однородной густой массы. Таким образом, сырье проходило и механическую, и химическую обработку. Толкли тряпье в деревянной толчее деревянными же пестами. По трубам в толчею постоянно поступала чистая вода, а из решетки на дне толчеи утекала грязная. Так происходило промывание и отбеливание сырья. Именно по этой причине бумажные мельницы строились вдали от больших населенных пунктов - нужна была чистая вода.

Считалось, что от чистоты поступаемой в толчею воды напрямую зависит качество выделываемой бумаги. Поэтому поступающую в толчею воду иногда (в частности, в XVII-XIX вв.) очищали специальными фильтрами. Суть толчеи, изобретенной итальянцами, состоит в том, что в ней несколько пестов соединялись с жерновом, который вращался силой воды и приводил песты в движение. Со временем песты стали оковывать железом, что делало весь механизм более долговечным.

Первое описание бумажной мельницы привел в своей книге, выпущенной в 1607 г., архитектор города Падуи Витторио Цонка. Полученную однородную массу наливали в чан, из которого ее зачерпывали специальным черпаком с плоским сетчатым днищем. Вода спекала через дно, и на днище ровным тонким слоем осаживалась бумажная масса. После высыхания из нее получался лист бумаги. Европейские бумагоделатели усовершенствовали и черпальную форму - рамку с сетчатым дном. Основу ее составляли поперечные плетеные проволоки, так называемые понтюзо (от франц. pontuseau), в которые вплетались более частые продольные проволоки вержеры (от франц. vergeures). Понтюзо составляли каркас сетки, не позволяя ей прогибаться, так как бумажная масса должна была одинаково равномерно растекаться по всему дну формы. Это обеспечивало одинаковую толщину листа бумаги. Для упрочения конструкции понтюзо поддерживали специальные деревянные рейки шпангоуты. В разное время использовали различные способы плетения сетки. В ранний период вержеры были массивные, а редкие понтюзо лишь поддерживали их снизу и слабо отпечатывались на листе.

Позже понтюзо представляло собой две сплетенные проволоки с вплетенными между ними вержерами. Такие понтюзо в нескольких местах копились к шпангоутам. Со временем проволока в местах крепления прогибалась, что отражалось на неравномерности распределения бумажной массы по листу. Большее распространение получило другое понтюзо - более массивная, чем вержеры, проволока, к которой другой, более тонкой проволокой крепились вержеры. На бумаге такие понтюзо не оставляли отпечатка, отпечатывалось только их плетеное крепление к вержерам. Технические подробности, касающиеся изготовления черпальной фирмы, имеют значение для вопроса о сроке службы одной формы. Считается, что при повреждении плетеного понтюзо вся форма становилась непригодной, ее следовало целиком переплетать. Средний срок службы одной формы, по мнению исследователей, исчислялся примерно двумя годами.

Сетка формы отпечатывалась на листе бумаги и хорошо видна на просвет, В местах, где отпечатаны проволочные конструкции сетки (вержеры и понтюзо), бумага более тонкая, поэтому рисунок сетки виден на просвет светлым контуром. Это напоминает намоченную бумагу, которая на просвет более прозрачна, чем не намоченная. Отсюда появилось наименование отпечатка листоотливочной сетки - водяной знак . Другой термин, обозначающий тот же отпечаток - филигрань (от лат. filum - нитка и granum - зерно) - возник по аналогии с ювелирной техникой плетения из проволоки (древнерусское название этой техники - скань). До настоящего времени оба термина существовали параллельно и являлись синонимами. Недавно Л.П. Богданов предложил филигранью называть отпечаток сетки в целом, а водяным знаком - только отпечаток маркировочного знака.

Исследователями установлено, что черпальщик работал поочередно с двумя формами. Это связано с технологическими особенностями листоотливочного процесса. После того, как бумажная масса зачерпнута формой и выровнена на ее сетчатом дне топким слоем, из формы должна вытечь вода. Только после этого лист можно вынимать. Пока стекала вода из одной формы, черпальщик работал с другой.

Листы, отлитые с двух разных, но очень близких между собой форм, часто чередуются в рукописях и печатных книгах. По всей видимости, это и есть параллельно используемые формы. Они называются парными формами . Есть сведения и об использовании форм, рассчитанных на изготовление двух или трех листов. В этом случае в книжном блоке будут чередоваться не две, а четыре или шесть близких филиграней.

Со второй половины XIII в. итальянские бумагоделатели стали метить свои формы маркировочными знаками. Такой знак гнулся из проволоки на специальном шаблоне, который представлял собой ряд металлических штырьков или гвоздей, зафиксированных (вколоченных) по контуру знака. Знаки парных форм изготавливались по одному шаблону и поэтому, как правило, отличаются друг от друга незначительно. Поскольку знак крепился проволокой на сетке, то по расположению относительно понтюзо, а также по незначительному несовпадению контура можно различить знаки парных форм. Начиная с XVII в. кроме основного маркировочного знака на сетке стали вводить дополнительный - контрамарку , которая часто представляет собой инициалы владельца бумажной мельницы или названия фирмы.

После того, как вода из сетки стекала и бумажная масса слегка подсыхала, получившийся таким образом лист вынимали из формы. В более позднее время это делали при помощи суконной прокладки, к которой незастывший еще лист прилипал лучше, чем к металлической сетке. Из снятых с сеток сырых листов формировали стопку, прокладывая каждый лист сукном. В таком виде листы прессовали, отжимая из них оставшуюся влагу. Затем листы вывешивали для просушки в специально отведенных для этого помещениях - на чердаках или в сушильнях. Помещение дли сушки бумаги должно было иметь незастекленные окна для постоянной циркуляции воздуха. Для устранения короблений высушенные листы прессовали еще раз, проклеивали, окуная в раствор животного клея, и под прессом отжимали остатки клея. После просушки бумага была готова к употреблению.

Готовые листы бумаги упаковывались в пачки, называвшиеся в России XVI XVII вв. стопой и дестью. Стопа содержала 480 листов или 20 дестей, десть - 24 листа. Термин десть имеет два толкования. Его сближают с персидскими словами dest - рука, что может указывал» на формат, и deste - связка, пучок, стопка. Видимо, в последнем значении этот термин использовался для обозначения пачки бумаги. Впервые термин «десть» зафиксирован в 1494 г. на территории Великого княжества Литовского (в описи Троицкого Слуцкого монастыря).

В России его употребление прослеживается с начала XVI в. (грамота тверского епископа Нила русскому послу в Турции ВА. Колобову о поминках (подарках) для константинопольского патриарха Пахомия, около 1515 г.). Есть сведения, что на бумажных мельницах продукция мерилась кипами примерно по 53 кг. бумаги. Известно, что на производство одной кипы в зависимости от качества бумаги требовалось в среднем от полутора до двух центнеров тряпья. На упаковку пачки наклеивался этикет - лист с напечатанным па нем увеличенным и часто декорированным изображением маркировочною знака. Так, на пачке бумаги с филигранью Голова шута наклеивался этикет с изображением соответствующего знака и т.п.

Бумага выпускалась двух форматов: в развернутый лист («в большую десть», «большой руки» по древнерусской терминологии) и в лист, сложенный вдвое («в малую десть», «малой руки»). Формат в развернутый лист называли александрийским. Иногда, правда, данный термин указывал не на формат, а на исключительно хорошее качество бумаги. Именно в таком значении его употребляет известный описатель жизни русского общества середины XVII в. Г. Котошихии. Как полагают исследователи, поводом для столь необычного названия формата и качества бумаги послужили грамоты Александрийского патриарха первой половины XVI в., написанные на превосходной бумаге больших форматов.

Ранняя итальянская бумага, так называемая бомбицина , по виду напоминает арабскую бумагу. В XIX в. полагали, что эта бумага вырабатывалась из хлопка (отсюда и ее название), но потом отказались от данного предположения. Считается, что бомбицина изготавливалась из пеньки и льна, как и более поздняя бумага. Отличает бомбицину примитивность технологического процесса, что отражается на ее внешнем виде. Это толстая, рыхлая, волокнистая бумага, нередко с «ворсом». Маркировочные знаки на ней отсутствуют, вержеры и понтюзо редкие и часто неровные. Встречаются понтюзо в виде не одной, а трех линий.

Древнерусских рукописей, написанных на бомбицине, не известно. В западно-европейских манускриптах бомбицина встречается до XIII в., в византийских - до XIV в. Однако само название бумаги «бомбицина» все же указывает на хлопок как сырье для ее изготовления. А это, в свою очередь, говорит о том, что местом производства бумаги в раннее средневековье были азиатские хлопкопроизводящие территории.

В начале XIV в. бумагу стали производить во Франции (в Труа), чуть позже - в Германии (в Нюрнберге, Хемнице, Равенсбурге), с конца XV в. - в Англии, с начала XVI в. - в Швеции, Дании и Голландии.

Первая бумажная мельница на территории Польши была построена в Гданьске в 1420 г. В конце XV в. там построили еще несколько мельниц - во Вроцлаве в 1490 г., Кракове между 1493 и 1496 гг. К середине XVI в. польские мельницы изготавливали ежегодно до 200 тыс. стоп бумаги, что составляет 96 млн. листов. В 1556 г. в Речи Посполитой был создан цех бумажников, что свидетельствует о высоком уровне организации и развития бумажного производства.

Примерно с середины XVII в. на первое место в Европе по производству и, соответственно, экспорту бумаги выдвинулась Голландия. Природные условия Голландии вынуждали использовать вместо водяных мельниц ветряные. Ветер, как известно, менее надежный «двигатель», чем вода. В безветренную погоду мельницы не работали, что создавало в бумажном производстве немалые сложности. Технология изготовления бумаги предполагала, что для более эффективного измельчения в однородную массу сырье несколько недель подвергалось гниению. Вынужденные простои в работе мельниц приводили к тому, что часть сырья сгнивала окончательно.

Выход из этого положения голландские бумажники нашли в ускорении размола сырья. Для этого был изобретен и стал применяться вместо толчеи ролл. Его отличие от толчеи в том, что сырье в нем не толчется, а режется ножами. Эти ножи устанавливались на валах, которые были вмонтированы в дно баков для размола массы. Преимущество ролла - большая скорость размола массы и долговечность эксплуатации (ролл в отличие от деревянной толчеи был металлическим). К недостаткам ролла можно отнести то, что он не мял волокна, подобно толчее, а рвал их. В результате волокна получались короткими, а бумага - менее прочной. Несмотря на это изобретение ролла явилось крупной вехой в технологии производства бумаги. В Голландии поначалу изобретение ролла держали в тайне и даже грозили смертной казнью за его раскрытие. Но уже в конце XVII в. ролл начинает проникать в другие европейские страны, а в 1684 г. он был даже запатентован в Англии X. Джонсоном. Чертеж ролла впервые опубликован в 1718 г. немецким инженером и архитектором Л.X. Штурмом, который назвал его голлендером (т. е. голландским). Впоследствии за роллом это наименование закрепилось.

Следует отметить, что в XVIII в. ролл прижился далеко не во всех странах, где долгое время единственным механизмом размола тряпья оставалась толчея. Например, во Франции в начале XVIII в. замена толчеи другим механизмом запрещалась законом. При этом предлагались способы сделать толчею более долговечной - изготавливать ее из камня и пр. Причина подобного консерватизма, видимо, в том, что применение ролла предполагало перестройку всею производственного процесса, что было сопряжено с известными расходами и подчас оказывалось нереальным. Все же со временем ролл окончательно вытеснил толчею.

Во второй половине XVII в. в связи с расширением бумажного производства стала ощущаться нехватка сырья. Поставщики сырья, тряпичники, жестко конкурировали друге другом. В некоторых странах даже издавались законы, запрещающие вывоз тряпья из страны. В Пруссии, например, такой запрет сохранялся до 1803 г. Наряду с этими мерами бумажники активно искали другое сырье для производства бумаги. В 1655 г. в Голландии бумагоделатели получили привилегию изготавливать бумагу из водорослей. В 1684 г. в Англии были попытки при изготовлении бумаги применять в качестве сырья асбест. Правда, бумага из асбеста получалась низкого качества и весьма непрочная, и этот материал не прижился. С 1716 г. английские бумажные мастера стали производить бумагу из пеньки, для чего при бумажных мельницах заводили плантации конопли и разрабатывали способы ее обработки. Бумага из конопли получалась прочная, но ее качество заметно уступало тряпичной. Она не могла употребляться для письма и типографских нужд.

В 1734 г. француз Саба предложил вырабатывать бумагу из однолетних растений. Такой способ издревле применялся на Востоке. В XVIII в. предлагали производить бумагу также из соломы, мха и т. п. Изготавливать бумагу из древесины впервые предложил известный французский физик Р.-А.-Ф. Реомюр. Он заметил, что вещество, из которого осы строят свои гнезда, похоже на бумагу. Ученый определил, что материалом для изготовления этого вещества является гнилая древесина. Осы ее пережевывают, смешивая со слюной, и выкладывают тонкими слоями. Высыхая, этот природный аналог бумаги приобретает прочность и эластичность. В 1719 г. Реомюр сделал доклад о своем открытии на сессии Парижской Академии наук, где предложил исследовать данный процесс и пытался заинтересовать им изготовителей бумаги.

Предложение Реомюра было реализовано почти 100 лет спустя. В 1800 г. М. Купе выпустил книгу о возможности использовать древесину в бумажном производстве. Его книга напечатана на «древесной» бумаге. Чуть позже Ф.Г. Келлер изобрел способ измельчения древесины в однородную массу. На основе этого изобретения был сконструирован дефибрер, широко использовавшийся при машинном способе производства бумаги. Дефибрер измельчал и волокнистую часть древесины, и не волокнистую. Последняя придавала бумаге ломкость, поэтому из древесины поначалу изготавливали только низкокачественную бумагу. В 50-60-е гг. XIX в. научились химическими способами выделять из древесины ее волокнистую часть - целлюлозу, что положило начало современной эпохе в производстве бумаги, когда целлюлоза полностью заменила собой тряпье.

К атегория:

Картонажное производство

Краткие сведения о технологии бумажного производства

Бумага и картон состоят е основном из растительных волокон. Основным сырьем для производства всевозможных сортов этих материалов является древесина. Кроме того, применяются волокнистые материалы и другого растительного происхождения, а также химические материалы.

Волокнистые материалы

Важнейшими из них являются волокна семян (хлопчатник), волокна стеблей (лен, пенька из конопли; солома зерновых злаков - пшеницы, ржи) и волокна древесных пород - хвойных (ель, пихта, сосна) и лиственных (осина, тополь).

Волокна льна представляют собой длинные, круглые, тонкие трубки с узким каналом и толстыми стенками. Толщина стенок обусловливает крепость льняного волокна. Длина волокна - 30- 40 мм, толщина - около 0,02 мм. Льняное волокно содержит около 85% химически чистой целлюлозы-клетчатки. Цвет волокна серый.

Волокна пеньки короче и грубее волокон льна, длина их а среднем равна 20 мм, толщина! - 0,022 мм. Стенки трубок волокон менре крепкие и более жесткие, чем льняные волокна.

Волокна хлопка несколько толще льняного волокна; его длина достигает 50 мм при ширине 0,012-0,040 мм. Поперечное сечение хлопкового волокна плоское, лентообразное. Естественное волокно> хлопка содержит много чистой клетчатки - около 95%, цвет волокна белый.

Волокна древесной целлюлозы сульфитной и сульфатной намного короче хлопковых и льняных волокон. Длина этих волокон 3-4 мм, ширина - от 0,03 до 0,07 мм. В зависимости от степени-проваривания древесины волокна древесной целлюлозы содержат клетчатки от 82 до 85%.

Волокна белой древесной массы получают истиранием древесины на камне в присутствии воды; они резко отличаются от волокон целлюлозы. Клетчатки содержится в них около 45-50%. Ввиду того что волокна белой древесной массы не освобождены, от лигнина (составная часть древесины, придающая волокну хрупкость и неустойчивость по отношению к свету), бумага, выработанная из нее, является недолговечной и слабой.

Волокна бурой древесной массы, полученные при истирании на камне древесины, предварительно пропаренной б специальных деревопарочных котлах, по своему характеру напоминают целлюлозное волокно. Качество волокна бурой древесной массы по сравнению с волокном белой древесной массы значительно лучше (крепче и эластичнее) потому, что в процессе пропарки частично разлагается лигнин, легче распадается связь между волокнами, они легче разъединяются и становятся эластичными.

Получение полуфабрикатов

1. Древесная масса. Для получения этой массы древесину истирают на быстро вращающемся камне в присутствии воды.
2. Целлюлоза древесная. Измельченную древесину обрабатывают в варочных котлах химическими материалами с одновременным нагревом паром под давлением.
3. Соломенная целлюлоза. Для получения этого полуфабриката солому зерновых злаков измельчают на мелкие куски (сечку), отсортировывают от коленец, Еарят под давлением в варочных котлах в присутствии химических материалов (щелочей).
4. Тряпичная полумасса. Тряпье отсортировывают, измельчают на мелкие куски, проваривают под давлением в варочных котлах с химическими веществами, промывают и размалывают в аппарате, так называемом полумассном ролле. Тряпичную полумассу вырабатывают небеленую (для низких сортов бумаги и картона) и беленую путем обработки раствором хлорной извести или хлором (для выработки высоких сортов бумаги).
5. Соломенная масса. Солому злаков измельчают и проваривают под давлением в варочных котлах с известковым раствором.

Древесная масса может быть белой и бурой. Для получения бурой массы древесина до истирания пропаривается в котлах. Бурая древесная масса имеет более прочное волокно и применяется для выработки бурого картона и прочной оберточной бумаги.

В зависимости от применяемых для варки древесины химических материалов различают целлюлозу сульфитную (варка древесины кислыми варочными растворами) и целлюлозу сульфатную (варка древесины щелочными варочными растворами).

Целлюлозу отбеливают раствором хлорной извести или хлора. Сульфитная целлюлоза поддается отбелке легче сульфатной.

Сульфитная беленая целлюлоза применяется для выработки писчей, печатной, литографской, картографической и других сортов бумаги. Сульфатная целлюлоза отличается более высокой механической прочностью и применяется для выработки различных сортов технических бумаг - кабельной, патронной, конденсаторной, крафтмешочной и др., а также для выработки особо крепких сортов упаковочных бумаг, так называемой крафтобертки.

По. механической прочности волокнистые материалы, начиная от -самых крепких, располагаются в следующем порядке: пенька, лен, хлопок, целлюлоза древесная сульфатная, целлюлоза сульфитная, бурая древесная масса, белая древесная масса.

Кроме перечисленных полуфабрикатов, для производства бумаги и картона применяется «макулатура», то есть отходы бумаги и картона, получаемые в полиграфической, картонажной и других отраслях промышленности. Макулатура сортируется, в зависимости от назначения конечного продукта - бумаги или картона: по белизне, по композиции (по характеру волокнистых материалов); при этом удаляют посторонние примеси. После сортировки макулатура размалывается в измельчительных аппаратах (бегунах, бракомол-ках) и затем для получения бумажной массы размалывается с водой в роллах. Из высоких сортов макулатуры можно вырабатывать хорошие сорта белой бумаги, а из небеленых и цветных сортов- низкосортные бумаги (оберточные, шпульные), а также различные сорта картона.

В бумажном производстве применяются следующие группы химических материалов: проклеивающие, наполняющие и красящие.

Проклеивающие материалы

Проклейка производится для того, чтобы сделать бумагу водоотталкивающей и тем самым уменьшить впитываемость воды. Кроме того, проклейка! имеет важное значение для бумаг, предназначенных для письма чернилами. На клееных бумагах чернила не должны расплываться по поверхности листа и проходить на противоположную сторону.

По степени проклейки бумаги делятся на клееные, полуклееные и неклееные. Клееные в свою очередь делятся на сильно клееные и хорошо клееные. К сильно клееным бумагам относятся картографическая, литографская, крафтмешочная, к хорошо клееным-бумага писчая, шпульная повышенного качества, мундштучная. К полуклееным бумагам относятся обложечные, афишная, печатная и другие. К неклееным - бумага курительная, бюварная, кабельная, фильтровальная.

Различают поверхностную проклейку животным клеем (по поверхности готовой бумаги) и проклейку в массе растительным клеем (в процессе выработки бумаги). В качестве проклеивающего материала применяют смоляной клей- гарпиус (канифоль). Так как канифоль в воде нерастворима, ее переводят в растворимое^ состояние варкой с кальцинированной содой. Полученное при этом растворимое канифольное мыло разбавляют горячей водой. Полученную таким образом эмульсию канифольного клея заливают в ролл (аппарат для приготовления бумажной массы), где она смешивается с волокнистой массой.

Для осаждения канифоли на волокнах канифоль должна быть вновь переведена в нерастворимое состояние. Для этой цели в ролл вводят сернокислый глинозем, который с канифолью дает нерастворимое соединение алюминия, выпадающего в виде осадка и обволакивающего волокна бумажной массы, и таким образом выработанная бумага становится проклеенной.

Наполнители

Наполнители - это белые минеральные вещества (каолин, тальк, гипс, мел). Их вводят в бумажную массу в тонко размолотом состоянии, чтобы улучшить качество поверхности бумаги, сделать ее более гладкой, лучше воспринимающей печатную краску, уменьшить прозрачность и сделать ее более белой. Во взвеси наполнителя с водой (суспензии) не должно быть песка или неразмолотых частиц, так как при их наличии в бумаге при прохождении ее через валы каландра на бумагоделательной машине образуются дырочки. Наполнитель вводят от 7 до 50%, от количества волокнистых материалов, причем бумага удерживает при отливе от 35 до 60% заданного каолина; остальное количество уходит через сетку бумагоделательной машины, не задерживаясь на волокне. Чтобы удержать большее количество наполнителя в бумаге, нужно улучшить качество размола волокнистых материалов и увеличить степень проклейки бумаги.

Красители

Красители применяются для окраски массы при выработке цветных бумаг или для подцветки при выработке белых бумаг. Для окраски бумаги в массе в основном применяются анилиновые красители. Подцветка бумаги имеет це^ыо повысить ее белизну. Бумажная масса, составленная даже из одной беленой целлюлозы, без древесной массы, имеет желтоватый оттенок. Для устранения желтизны в массу добавляют незначительное количество раствора синего и красного красителя (желтый, цвет вместе с синим и красным дает белый цвет).

Кроме анилиновых применяют также минеральные красители, например хромпик, ультрамарин, железистосинеродистые краски и др.

Свойства бумаги и картона зависят от применяемого сырья и количественного соотношения волокнистых материалов (состава бумаги или картона по волокну), из которых они выработаны, степени размола волокнистых материалов, степени свойлачивания- переплетения волокон при отливе бумажного полотна на бумагоделательной машине, от степени проклейки, наполнения, от содержания влаги в бумаге и картоне, а также от качества отделки бумаги или картона (лоск или гладкость, степень уплотненности и др.).

Схема технологического процесса производства бумаги

Производство бумаги делится на четыре основные операции: 1) приготовление бумажной массы; 2) отлив, обезвоживание и сушка, бумажного полотна; 3) отделка бумаги; 4) сортировка и упаковка бумаги.

Для изготовления бумажной массы растительные волокна измельчают в специальной аппаратуре и к полученной массе добавляют проклеивающие, наполняющие и красящие вещества. Степень размола волокнистых материалов, а также добавления тех или иных химических веществ зависят от свойств, которые должна иметь бумага. Например, при выработке бумаги подперга-мент, которая должна обладать большой прочностью на разрыв, прозрачностью и жиронепроницаемостыо, растительные волокна подвергаются только интенсивному размолу в ролле, без добавления химических веществ, в результате чего бумага получает указанные выше качества.

При выработке писчей бумаги, которая не должна обладать повышенной прочностью на разрыв, пропускать чернил. и быть прозрачной, растительные волокна подвергаются менее интенсивному размолу, и к полученной массе добавляют вещества проклеивающие и наполняющие (для уменьшения прозрачности бумаги).

При изготовлении цветных бумаг, кроме указанных проклеивающих и наполняющих веществ, к массе в виде растворов добавляют красители, количество которых зависит от цвета бумаги и его интенсивности.

Бумажное полотно отливается на бумагоделательных машинах. Бумажная масса в сильно разжиженном состоянии (содержание абсолютно сухого вещества не выше 0,15% -1,5 г/л) поступает на сеточную часть машины, где она отливается - формуется и обезвоживается до содержания 18-20% абсолютно сухого вещества. Дальнейшее обезвоживание и уплотнение бумажного полотна производятся на прессовой части машины. После прессов бумажное полотно с содержанием абсолютно сухого вещества 320-400 г/л поступает на сушильную часть машины, где оно на вращающихся сушильных цилиндрах высушивается до содержания 6-7% влаги.

Если бумага должна иметь машинную гладкость, то бумажное полотно пропускается после бумагоделательной машины через каландры-ряд расположенных друг над другом чугунных валов. Затем бумажное-полотно наматывается на специальные валы-тамбуры,- таким образом получается «ролевая» бумага.

Если требуется ролевая бумага определенной ширины, то бумажное полотно разрезается вдоль на отдельные полосы.

Чтобы придать бумаге повышенный лоск, пропускают ее после бумагоделательной машины через специальный станок-суперкаландр, состоящий из чередующихся металлических и бумажных валов, расположенных вертикально (друг над другом).

Технология производства картона в основном такая же, как и производства бумаги. Как указано раньше, основное различие между бумагой и картоном состоит в весе 1 м2.

Бумагой считается продукция, вес 1 м2 которой составляет от 6 до 250 г.

Картонное полотно отливается на картонных машинах горизонтального типа («столовых») или на круглосеточных машинах, которые бывают одноцилиндровыми, двухцилиндровыми иj многоцилиндровыми. Одно- и двухцилиндровые машины для производства картона называются папочными машинами и выпускают только листовой картон в сыром виде, Который подлежит дальнейшему обезвоживанию на гидропрессах, высушиванию и лощению.

Круглосеточные и столовые картонные машины состоят, как и бумагоделательные машины, из таких частей: сеточной (формовоч-но-отливной), прессовой сушильной и отделочной (для глазировки и разрезки картона на отдельные рулоны или на листы). Степень размола, добавление проклеивающих веществ и степень лоска зависят от назначения и потребительских свойств картона.

Классификация бумаг

В зависимости от назначения бумажная продукция делится на 12 классов, из них пять относятся к разделу бумаг, четыре-к разделу картонов и три-к разделу особых видов бумажной продукции. Раздел бумаг в свою очередь делится на группы, группы-па виды, а виды-иногда на сорта.

Бумага

Класс А. Печатные бумаги. Эти бумаги предназначены для печатания. К классу печатных бумаг относятся три группы: а) газетная, б) книжно-журнальная, в) специальные и вспомогательные печатные бумаги.

Газетная бумага выпускается в ролевом и листовом виде. Книжно-журнальные бумаги в зависимости от вида печати различают: типографские, литографские, офсетные и для глубокой печати. В зависимости от состава волокна эти бумаги подразделяются на сорта I, II и III . Специальные и вспомогательные печатные бумаги применяются для печатания обложек, афиш, билетов, документов, карт и других видов печатной продукции.

Из этого класса в картонажном производстве применяются: литографская бумага для этикеток, наклеек и блонды; обложечная бумага весом 180-200 г/.и2 (окрашенная в светлые тона служит для облицовки крупных изделий - картотек, футляров); афишная бумага, окрашенная в светлые цвета, применяется для облицовки коробок, мелких пакетиков. Картографическая бумага применяется для изготовления складных пачек, конгревных работ, для изготовления вкладышей с художественной печатью.

Класс Б. Писчие и чертежные рисовальные бумаги с целевым назначением для письма, черчения и рисования. К группе писчих бумаг относятся: обыкновенная писчая (сорт № I, II и III ), тетрад, ная бумага (№ I и II) и писчая цветная (бывшее название «альбомная»), В картонажном производстве писчая бумага применяется для оклейки различных коробок и изготовления этикеток, а писчая цветная - для наружной и внутренней облицовки коробок, пакетов и других изделий.

Чертежные бумаги применяются для черчения на них тушью. Рисовальные бумаги служат для рисования карандашом или акварельными красками. Это-высокосортные бумаги с сильной проклейкой; в картонажном производстве они применяются для отделочных деталей с конгревным тиснением, для внутренней отделки дорогих подарочных коробок.

Класс В. Оберточно-упаковочные и этикетные бумаги. Эти бумаги служат для упаковки различных товаров или для этикеток па упаковке.

В этот класс входят четыре группы:
1-я группа--низкосортные оберточные бумаги, имеющие универсальное назначение. В картонажном производстве они применяются главным образом для упаковки готовых изделий, а более прочные из них, например крафтбумага, для креплений при сборке коробок и других картонажных изделий.
2-я группа включает оберточно-упаковочные специализированные бумаги: галошную, мануфактурную, для мешочной тары, пакетов. В картонажном производстве бумаги этой группы применяются для облицовки коробок (мануфактурная, бутылочная), для крепления каркасов при сборке коробок и изготовления мешков и пакетов.
3-я группа включает упаковочно-этикетные и оклеечные бумаги: пачечную, спичечную, чайную, этикетную. Из этой группы в картонажном производстве в основном применяется пачечная бумага, а для облицовочных работ все остальные сорта.
К 4-й группе относятся жиронепроницаемые упаковочные бумаги, служащие для упаковки жирных и влажных продуктов. Сюда относится растительный пергамент, подпергамент и пергамин.

В картонажном производстве эти бумаги применяются для внутренних вкладышей, окантовки коробок, для изоляционных подклеек, изготовления капсюлей для конфет и других целей.

Класс Г. Торгово-промышленные и технические бумаги. Эти бумаги применяются в качестве вспомогательных материалов в различных отраслях промышленности. К этому классу относятся гильзовые и раскурочные бумаги, применяющиеся для изготовления папиросных гильз: папиросная-филигран, мундштучная бумага, курительная бумага (вес 25 г/м2) и раскурочная. В картонажном производстве эти бумаги применяются для внутренних вкладышей.

В этот класс входит также группа специальных технических бумаг (шпульная, патронная), имеющая применение в картонажном производстве для навивки бумажных цилиндров, производства пеналов и Др.

Класс Д. Бумаги-основы. Эти бумаги применяются в различных отраслях промышленности в качестве основного материала для переработки. Сюда относятся бумаги: для обоев, парафинироваиия, мелован и я, а также для изготовления светочувствительных и фотобумаг. Некоторые из этих бумаг могут быть использованы в картонажном производстве как до, так и после переработки, как, например, мелованная бумага для этикеток и облицовочных работ.

Качество бумаги всех классов должно соответствовать ГОСТ .

Картон

Класс Е. Переплетно-картонажно-коробочные картоны. Они применяются для изготовления коробок, картонажей и др.

Класс Ж. Электроизоляционные картоны. Применяются в электропромышленности (электротехнический прессшпан).

Класс 3. Строительные и кровельные картоны. Служат как строительный и кровельный материал (толевый и рубероидный картоны).

Класс И. Технические и поделочные картоны. Применяются в различных отраслях промышленности в качестве вспомогательного, технического и поделочного материала (картон прокладочный фланцевый, картон водонепроницаемый-автомобильный, картон матричный, кожкарток и др.).

В картонажном производстве применяются главным образом картоны класса Е, поэтому эти сорта рассмотрим подробнее. Остальные картоны являются случайными в картонажном производстве и большого применения не имеют.

Переплетно-картонзжно-коробочные картоны в зависимости от состава по волокну вырабатываются следующих групп:
а) Бурый картон; он состоит из 100%, бурой древесной массы; вес 1 м2-от 300 до 1700 г, толщина его-от 0,4 до 2,5 мм; удельный вес - не менее 0,7. Этот картон применяется для изготовления различных коробок без облицовки бумагой, футляров и цельно-штампованных коробок.
б) Белый древесный картон; он состоит из 100% белой древесной массы; вес 1 м2 от 300 до 1700 г, удельный вес его-не менее 0,6. Этот сорт картона вследствие его незначительной механической прочности применяется в картонажном производстве для изготовления коробок с бумажной облицовкой, коробок для пищевых продуктов, папирос и многих других целей.
в) Соломенный картон состоит из 100% соломенной массы; вес его от 300 до 1700 г/м2. В картонажном производстве может быть применен для изготовления коробок для обуви, различных футляров и т. д.
г) Макулатурный картон вырабатывается из отходов бумажной продукции различных отраслей промышленности; вес его от 300 до 3000 г/м2. Применяется в картонажном производстве для изготовления сшивных, клееных, складных и штампованных коробок.

Все вышеуказанные картоны должны быть глазированными и не должны расслаиваться без посторонних усилий.

Кроме перечисленных сортов коробочного картона, в картонажном производстве применяют в большом количестве картон белый и различных цветов. Этот картон вырабатывают на многоцилиндровых круглосеточных картонных машинах. На этих машинах получают разнообразный картон как по составу волокна, так и по отделке и проклейке. Механическая прочность такого картона вполне удовлетворяет требованиям картонажного производства.

Белый коробочный картон, изготовляемый этим методом, имеет наружный слой из беленой сульфитной целлюлозы.

Верхний и нижний покрывные слои картона, выработанного на многоцилиндровых машинах, могут иметь различные цвета. Этот сорт картона обычно выпускается весом от 300 до 700 г/л2 и отличается высокой степенью глазировки. Он известен под названием «альбертивского».

В картонажном производстве применяется также так называемый «бристольский» картон, получаемый путем склеивания нескольких слоев плотной бумаги; обычно наружный слой представляет собой беленую или цветную бумагу светлых тонов. Бристольский картон пропускается через каландры и имеет, высокую степень лоска; применяется для складных коробок, оформленных печатью непосредственно на картоне в одну или несколько красок.

Бумага - это материал на основе растительных волокон, дополненных различными добавками и наполнителями.

Этот материал причисляют к важнейшим изобретениям человечества, и неспроста. Без него не был бы возможен такой высокий уровень прогресса, какой существует сейчас.

Изготовление бумаги ведется на целлюлозно-бумажных комбинатах. Эти предприятия располагаются невдалеке от водоемов, поскольку технология изготовления бумаги предполагает использование значительных объемов воды.

Сырье для производства бумаги

Основной материал, используемый для производства бумаги - древесина разных (больше – хвойных, потому что они на 40–50% состоят из целлюлозы) сортов и макулатура. В особых случаях используется хлопок. Еще один вид сырья, появившийся относительно недавно, - синтетические волокна. Также основой для производства бумаги может стать ветошь, волокна однолетних растений, шерсть, асбест.

Для изготовления бумаги чаще всего используются такие полуфабрикаты, как целлюлоза и древесная масса в разных соотношениях.

Заготовленная древесина проходит специальную обработку: химическую и механическую.

Целлюлозу получают в процессе варки древесины в химическом растворе. Именно она придает материалу белизну и высокую прочность. Целлюлоза в полусыром виде может быть сразу отправлена на дальнейшую переработку в цех, а может быть спрессована, высушена и в виде серых листов отправлена на продажу другим предприятиям. В чистом виде целлюлоза используется для производства высококачественной бумаги дорогих сортов.

Механическая обработка, помол древесины, приводит к образованию древесной массы - частиц диаметром два-три миллиметра. Этот полуфабрикат содержит не только целлюлозу, но и лигнин - полимер, скрепляющий волокна растений. Именно из-за этого вещества полиграфическая продукция, напечатанная на газетной бумаге, с течением времени становится желтовато-коричневой под воздействием света. Древесная масса в чистом виде может применяться только для производства бумаги недорогих сортов (газетная, упаковочная).

Как изготавливают бумагу

Производство начинается с изготовления бумажной массы, которая представляет собой смесь воды, целлюлозы и древесной массы (соотношение целлюлозы и д. м. определяет будущие характеристики продукции) с добавлением различных веществ для проклейки, окраски, улучшения свойств материала (клея, смолы, крахмала, мела, каолина и прочего). Соотношение воды и волокон таково, что бумажная масса представляет собой 2,5–3% суспензию.

Предварительно очищенная бумажная масса поступает в бумагоделательную машину - сложный агрегат огромных размеров (длина - свыше 100м, ширина - 15-18м). За одну минуту полуфабрикат успевает пройти через все части БДМ;

• Сеточная часть. Под напором этот состав непрерывно поступает на движущуюся проволочную сетку бумагоделательной машины. Технология изготовления бумаги такова, что волокна располагаются и переплетаются вдоль движения сетки, создавая машинное направление, которое в дальнейшем будет играть важную роль при использовании готового продукта. По мере движения сетки вода постепенно уходит и осуществляется формование бумажного полотна.

• Прессовая часть. В процессе прессования полотно проходит между несколькими парами прессов-валов, уплотняясь и отдавая большую часть влаги.
• Сушильная часть. В ней бумага-основа высушивается нагретыми паром цилиндрами. Но даже после этого в полотне остается до 8% влаги.
• Каландры. Предварительно остуженное холодными барабанами полотно проходит каландрирование - пропускается между тяжелыми полированными валами - каландрами для придания ему большей гладкости и прочности. Каландрированная бумага сматывается в рулон и подвергается резке на меньшие рулоны или размотке и резке на листы.

Технологический процесс изготовления бумаги (картона) включает следующие основные операции: аккумулирование бумажной массы; разбавление ее водой до необходимой концентрации и очистку от посторонних включений и узелков; напуск массы на сетку; формование бумажного полотна на сетке машины; прессование влажного листа и удаление избытка воды: сушку; машинную отделку и намотку бумаги (картона) в рулон. В технологическом потоке производства бумаги бумагоделательная машина - самостоятельный агрегат, основные узлы которого установлены строго последовательно вдоль монтажной оси.

Аккумулирование. Приготовление бумажной массы проводят в размольно-подготовительном отделе. Потоки волокнистых, наполняющих, проклеивающих, окрашивающих и других материалов,- составляющих композицию данного вида будущей бумаги, направляются в дозатор или составитель композиции, где они непрерывно и строго дозируются в заданном соотношении, а затем поступают в мешальный бассейн. В этом бассейне масса тщательно перемешивается и аккумулируется (накапливается). При выпуске бумаги в мешальный бассейн подается также канифольный клей. Сульфат алюминия в этот бассейн обычно не подается. Он прибавляется в машинном бассейне в уже хорошо перемешанную с клеем массу. Назначение аккумулирования бумажной массы - непрерывно поддерживать однородность и стабильность ее качества и обеспечить бесперебойную работу машины в течение некоторого времени. Концентрация массы в бассейне 2,5- 3,5%.

Из мешального бассейна бумажная масса подается в машинный бассейн с циркуляционным устройством. В современных системах непрерывной подготовки бумажной массы при использовании автоматически действующей контрольно-измерительной и регулирующей аппаратуры вместимости мешального и машинного бассейнов принимается из расчета работы машины в течение 30- 40 мшг.

Рафинирование Л Рафинирование бумажной массы производится перед ее подачей па машину в аппаратах непрерывного действия - конических и дисковых мельницах. В процессе рафинирования бумажной массы происходит выравнивание степени помола массы, устранение пучков волокон и некоторый подмол массы. Для этого мельницы устанавливают после машинного бассейна непосредственно перед бумагоделательной машиной.

При выработке технических бумаг (конденсаторной, папиросной, бумаги-основы для копирования и др.) массу подвергают домалыванию и рафинированию на двух или трех конических мельницах, устанавливаемых последовательно. В мельницах степень помола массы возрастает от 0,5 до 2,5-3°ШР.

Подача массы на бумагоделательную машину. По выходе из машинных бассейнов масса при концентрации 2,5- 3,5 % дозируется и направляется на бумагоделательную машину. Перед поступлением на машину она разбавляется оборотной водой, очищается от посторонних загрязнений, а также от узелков и комочков. Для поддержания постоянной массы 1 м2 вырабатываемой бумаги необходимо, чтобы в единицу времени на сетку машины поступало одно и то же количество массы, при этом скорость -м ашины должна быть постоянной. Скорость машины изменяют при переходе на выработку другого вида бумаги.

На современных бумагоделательных машинах массу 1 м 2 вырабатываемой бумаги поддерживают постоянной автоматическими регуляторами. На бумагоделательную машину массу подают с помощью насоса и ящика постоянного напора. Масса, поступающая на бумагоделательную машину, разбавляется водой в смесительном насосе. Разбавление необходимо, во-первых, для последующей очистки массы, так как из густой массы трудно удалять загрязнения, и, во-вторых, для лучшего формования бумаги на сетке бумагоделательной машины.

Система подготовки и подачи массы на машину обеспечивает постоянство композиции, концентрации массы, степени помола, не допускает осаждения волокон, выделения проклеивающих и наполняющих веществ, а также контролирует расход бумажной массы, поступающей на машину, предварительно прошедшей тщательную очистку и деаэрацию. В качестве очистного оборудования широко применяются конические вихревые очистители и узлоловители закрытого типа.

Формирование бумажного листа на сетке бумагоделательной машины. Бумажная масса, разбавленная до необходимой концентрации и очищенная от посторонних включений, поступает в напорный ящик бумагоделательной машины. Необходимая степень разбавления массы для отлива бумаги на сетке бумагоделательной машины зависит от массы 1 ма бумаги, рода волокна и степени помола массы . Обычно для ускорения процесса формования бумажного полотна концентрацию, бумажной массы, поступающей на сетку, повышают с увеличением массы 1 м 2 бумаги. При отливе тонкой бумаги требуется более сильное разбавление массы, при этом волокна дольше задерживаются в водном слое на сетке во взвешенном состоянии и тем самым условия формования бумажного полотна улучшаются. Такие же условия формования полотна создаются и при выработке высокопрочных видов бумаги. Так, для получения высокопрочной мешочной бумаги массой 1 м 2 70 и 80 г концентрация массы в напорном ящике должна быть 0,15-0,3 %.

На процесс обезвоживания массы существенное влияние оказывает степень ее помола. Масса с более высокой степенью помола (жирная) труднее отдает воду на сетке машины, поэтому в этом случае бумагу вырабатывают при меньшем разбавлении массы. Понижение разбавления при отливе бумаги из жирной массы не ухудшает формования листа, так как волокна легче и лучше диспергируются и медленнее оседают на сетку. Например, при выработке тонкой туалетной бумаги массой 1 м 2 8-12 г из массы очень садкого помола ее разбавляют до 0,1 %, тогда как при выработке конденсаторной бумаги массой 1 м2 8-12 г из массы очень жирного помола ее концентрация обычно составляет 0,25-0,28%.

Напуск массы на сетку. Эта операция осуществляется при помощи напускного устройства - напорного ящика. Для нормальной работы машин при скоростях 450-500 м/мин требуется напор массы в напорном ящике 2,5-Зм, при скорости 600 м/мин - около 4,2 м и т. д. Напускное устройство обеспечивает напуск бумажной массы па бесконечную сетку, движущуюся в направлении от грудного к гауч-валу, с одинаковой скоростью и в одинаковом количестве по всей ширине сетки. Напуск массы осуществляется почти параллельно сетке без всплесков. Скорость напуска массы па сетку должна быть па 5-10 % ниже скорости сетки. Если скорость массы значительно отстает от скорости сетки, то увеличивается продольная ориентация волокон (ориентация в машинном направлении) и прочность бумаги в продольном направлении. Если же скорость напуска массы выше скорости сетки, то образуются наплывы массы, которые ухудшают качество бумаги. Равномерность напуска массы на сетку является одним из важных факторов получения бумаги с равномерным просветом, по которому судят о качестве процесса формования бумажного листа. Чем равномернее просвет, тем качественнее отлив бумаги.

Формование бумажного листа (отлив). Формование, или отлив, бумажного листа представляет собой процесс объединения волокон в листовую форму с созданием определенной объемной капиллярно-пористой структуры. Этот процесс осуществляется на сеточной части бумагоделательной машины постепенным и последовательным удалением воды из бумажной массы (обезвоживанием). Режим обезвоживания, начинаемый в начале сеточного стола и закапчиваемый сушкой бумаги в сушильной части, на всех этапах технологического процесса оказывает существенное влияние на качество бумаги и производительность машины.

На быстроходных машинах обезвоживание бумажной массы в начале сеточного стола протекает настолько интенсивно, что ухудшается качество бумаги: увеличиваются промой волокна, проклеивающих, наполняющих и красящих веществ. Поэтому обезвоживание замедляют установкой формующей доски шириной 400- 800 мм и вместо обычных регистровых валиков в начале сеточного стола - желобчатых валиков. Замедление обезвоживания способствует лучшей беспорядочной ориентации волокон в слое водно-волокнистой суспензии на сетке и обусловливает получение бумаги с лучшим просветом и равномерностью свойств в машинном и поперечном направлениях.

Далее слой суспензии, транспортируемый бесконечной сеткой, последовательно проходит над регистровыми валиками или гидропланками, где постепенно обезвоживается под действием слабого вакуума, создаваемого этими обезвоживающими элементами и напором массы на сетке. По мере удаления воды слой суспензии сгущается, образуется определенная структура бумажного полотна в виде слоя волокнистой массы на сетке концентрацией 2-4 %. Обезвоживание такого слоя с помощью вакуума, создаваемого регистровыми валиками или гидропланками, затрудняется. Поэтому дальнейшее обезвоживание проводят с помощью отсасывающих ящиков, в которых создается вакуум с помощью вакуум-насосов, причем от первого к последнему ящику вакуум повышается. Разрежение в ящиках устанавливают в зависимости от вида вырабатываемой бумаги, оно находится в пределах 2-3 кПа. После отсасывающих ящиков сухость бумажного полотна составляет 8- 10 %. Затем полотно бумаги обезвоживается в конце сеточного стола на гауч-вале под действием вакуума в отсасывающей камере, а иногда и давления прижимного вала, устанавливаемого над гаучвалом. Вакуум в камере гаучвала может составлять от 20 до 80 кПа.

В зависимости от вида вырабатываемой продукции сухость бумажного полотна после сеточной части равна 12-22 %. Сформованное бумажное полотно с указанной сухостью имеет определенную структуру и прочность, называемую прочностью в мокром состоянии. Этой прочности достаточно, чтобы полотно можно было передать в прессовую часть машины для дальнейшего обезвоживания. Обезвоживание механическим отжимом воды в прессах после достижения сухости 12-22 % более эффективно, чем обезвоживание повышением вакуума. В то же время чем больший вакуум создается в отсасывающих ящиках и гауч-вале, тем больше высасывается мелкого волокна, проклеивающих наполняющих и других веществ из стороны бумажного полотна, прилегающей к сетке. Это и является причиной усиления разносторонности бумаги.

Прессование. После сеточной части бумажное полотно поступает в прессовую, состоящую обычно из нескольких прессов, на которых оно последовательно обезвоживается до сухости 30- 42 %- Для интенсификации обезвоживания полотна в прессовой части применяют прессы с желобчатыми валами и повышенным линейным давлением между ними. Важное значение для обезвоживания полотна имеют надлежащий подбор сукон и их кондиционирование. Бумажное полотно, сформованное в сеточной части, автоматически вакуум-пересасывающим устройством передается на сукно прессовой части. Современные конструкции комбинированных многовальных прессов обеспечивают прохождение бумаги без свободных участков (участков, где полотно бумаги не поддерживается сукном), что позволяет осуществить безобрывную проводку бумаги в прессовой части.

Прессовать бумажное полотно нужно при постепенно возрастающем линейном давлении от 176 до 784 Н/см длины прессового вала. Это обеспечит сохранение его структуры. Например, при выработке газетной бумаги давление на первом прессе 343- 441 Н/см длины вала, на втором 441-490 Н/см и на третьем 490- 539 Н/см. При повышении скорости машины длительность прессования сокращается, и степень обезвоживания бумажного полотна уменьшается.

Во время прессования бумажное полотно не только обезвоживается, но и уплотняется. При этом увеличивается площадь контакта и силы сцепления между волокнами. Кроме того, изменяется.р яд свойств бумаги: растет объемная масса, снижается пористость, воздухопроницаемость, впитывающая способность, увеличивается механическая прочность на разрыв, излом и продавливание, повышается прозрачность и т. д.

Прессовая часть бумагоделательной машины должна работать с максимальной нагрузкой, так как повышение на 1 % сухости бумажного полотна после прессов снижает расход пара на. 5 % и позволяет уменьшать число сушильных цилиндров в сушильной части машины на 4-5 %. Кроме того, обезвоживание бумажного полотна в сушильной части в 10-12 раз дороже, чем в прессовой, и в 60-70 раз дороже, чем обезвоживание на сетке.

Сеточную и прессовую части машины называют мокрой частью. Из общего количества воды, удаляемой из бумажного полотна на машине, на сеточную часть приходится 94-96 %, на прессовую 3-4 %. Дальнейшее обезвоживание (сушка) бумажного полотна происходит в сушильной части машины.

Сушка. В сушильной части бумагоделательной машины бумажное полотно обезвоживается до конечной сухости 92-95% В процессе сушки удаляется 1,5-2,5 кг воды на 1 кг бумаги, что примерно в 50-100 раз меньше, чем на сеточной и прессовой частях машины. При сушке одновременно происходит дальнейшее уплотнение и сближение волокон. В результате повышается механическая прочность и гладкость бумаги. От режима сушки зависят объемная масса, впитывающая способность, воздухопроницаемость, прозрачность, усадка, влагопрочность, степень проклейки и окраска бумаги.

Бумажное полотно, проходя по сушильным цилиндрам, поочередно соприкасается с нижними и верхними цилиндрами то одной, то другой своей поверхностью. Для лучшего контакта между цилиндрами и бумагой и облегчения заправки применяют сушильные сукна (сетки), охватывающие сушильные цилиндры примерно на 180°.

Сушка бумаги на сушильном цилиндре состоит из двух фаз: на нагретой поверхности цилиндра под сукном и на участке свободного хода, т. е. когда бумажное полотно переходит с одного цилиндра на другой. В первой фазе, под сукном, испаряется основное количество влаги: на тихоходных машинах до 80-85 %, на быстроходных до 60-75 % всей влаги, испаряемой в сушильной части машины. Во второй фазе, на участках свободного хода влага испаряется с обеих сторон бумаги за счет тепла, поглощенного бумагой в первой фазе сушки. При этом бумага в зависимости от скорости машины претерпевает понижение температуры на 4-15°. При падении температуры снижается скорость сушки, особенно на тихоходных машинах, так как на них падение температуры полотна бумаги больше, чем па быстроходных. С повышением скорости машины количество испаряемой воды па участке свободного хода бумаги увеличивается. С уменьшением количества воды в бумажном полотне интенсивность сушки на свободном участке понижается.

Температуру сушильных цилиндров повышают постепенно, что способствует улучшению качества бумаги и завершению процесса проклейки. В конце сушильной части температуру поверхности цилиндров снижают, так как высокая температура при небольшой влажности бумаги действует на волокна разрушающе. При выработке некоторых видов бумаги из 100 %-ной сульфатной целлюлозы, например мешочной, температуру последних цилиндров не снижают. Температурный режим сушки устанавливают в зависимости от вида вырабатываемой бумаги. Для выработки большинства видов температура сушильных цилиндров составляет 100- 115°, а для некоторых видов 80-100 °С. Повышение температуры сушильных цилиндров ускоряет процесс сушки. Следовательно, сушку нужно вести при максимально допустимой температуре, которая не ухудшает качество бумаги.

Для интенсификации сушки в сушильной части применяют закрытые колпаки скоростной сушки с сопловым обдувом бумажного полотна горячим воздухом. Значительный эффект, особенно на скоростных машинах, наблюдается от применения синтетических сеток (вместо сукон). Благодаря открытой структуре сеток интенсифицируется процесс парообразования с поверхности бумажного полотна, облегчается вентиляция сушильной части и существенно увеличивается срок службы одежды. Для бумаг с ярко выраженной пористой структурой (санитарно-бытовых видов бумаги, фильтровальных картонов и др.) эффективной оказалась сушка прососом воздуха сквозь полотно, осуществляемая на специальных перфорированных цилиндрах.

Сухость бумажного полотна после сушильной части составляет 92-95 %, а температура 70-90°С. Для обеспечения высококачественного каландрирования и хорошей намотки полотна в конце сушильной части устанавливают холодильные цилиндры, охлаждаясь на которых, бумажное полотно впитывает влагу и увлажняется на 1-2 %

Отделка. После сушки бумажное полотно с целью уплотнения и повышения гладкости проходит через машинный каландр, состоящий из расположенных друг над другом -2 8 валов. Полотно, огибая поочередно валы каландра, проходит между ними при возрастающем давлении. Современные машинные каландры снабжаются механизмами прижима, подъема и вылегчивания валов. Нижний вал и один из промежуточных выполняются с регулируемым прогибом, что позволяет применять высокие давления в захватах валов при сохранении равномерности давления по ширине полотна. Пройдя каландр, бумажное полотно непрерывно наматывается на тамбурные валы в рулон диаметром до 2500 мм. Перезаправка с одного тамбурного вала на другой осуществляется при помощи специальных механизмов и устройств.

После бумагоделательной машины бумага поступает на продольно-резательный станок и далее к упаковочной машине. Для получения более высоких показателей плотности, гладкости и лоска большинство видов бумаги для печати, писчей и технической пропускают через суперкаландр.

Размещение бумагоделательных машин. Бумаго-и картоноделательные. машины размещаются на двух этажах. Основные узлы машины, где формируется, обезвоживается и наматывается полотно, размещаются на втором этаже, а вспомогательное оборудование технологических коммуникаций - на первом. На первом этаже устанавливается также оборудование для переработки мокрого (гауч-мешалка) и сухого (гидроразбиватель) брака, станция централизованной смазкн и др.

Главная » Политические права » Как изготавливают бумагу. История книги