Бумага

Содержание:

Лист бумаги     

Как это было    

Как делают бумагу в наши дни   

Изготовление бумаги на бумагоделательной машине

Основные технологические процессы изготовления бумаги на бумагоделательной машине, их назначение и характеристика  

Классификация бумаги   

Свойства бумаги и их связь со свойствами волокнистых полу­фабрикатов.  

  Список литературы  

1. Лист бумаги

Бумагой и картоном называют материалы, изготовленные пре­имущественно из специально обработанных растительных волокон, связанных между собой силами поверхностного сцепления в ли­стовую форму.

Мы все в той или иной степени повседневно сталкиваемся с бумагой и изделиями из неё. Это, если можно так сказать, общение с бумагой начинается в раннем детстве, когда ребёнок тянется к яркой книжке, к белому листу, чтобы оставить на нём следы своих первых упражнений карандашом. Бумага сопутствует человеку на протяжении всей его жизни. Она напоминает о себе всякий раз, когда он обращается к документам – паспорту, диплому, справке, когда берём в руки книгу, извлекает из почтового ящика корреспонденцию. С бумагой связаны многие наши действия. Она нужна и для делового письма, и для творческой работы, и для бытовых надобностей.

Но что мы знаем о бумаге? Можно сказать, что бумага – это материал для печатания книг, журналов и газет. Бумага занимает исключительное место в жизни людей. Её открытие, как и изобретение колеса,– чудо, одно из величайших завоеваний человеческого разума. Появившись однажды, бумага прочно утвердилась на Земле и, не зная конкурентов, победно идёт через столетия.

У бумаги было много предшественников. Камень и глина, дерево и кость, кожа и береста, воск и металл, папирус и пергамент – все они в разны исторические эпохи служили людям в качестве материалов для письма. Но каждый из них был не вполне пригоден для этого. Одни материалы были тяжёлыми, другие – хрупкими, третьи – дорогостоящими. Их обработка требовала больших усилий, которые, однако, не всегда оправдывались.

И вот появилась бумага – простой, доступный для письма материал, приготовленный из   сырья растительного происхождения. Рождение бумаги произвело в человеческом обществе глубокие перемены. Получив бумагу, люди стали активно приобщаться к   знаниям. Этому во многом способствовало бурное развитие книжного дела.

Дружба, начавшаяся с бумагой в детстве, не прекращается всю жизнь. Дома, на улице, в магазине, на службе мы рады этой встрече. Утром бумага входит к нам в квартиру свежей газетой, новым номером журнала, письмом. Большая часть предметов домашней обстановки связана с бумагой.

     В северной провинции Китая Шэньси есть пещера Баоцяо. В 1957 году в ней обнаружили гробницу , где были найдены обрывки листов бумаги. Бумагу исследовали и установили, что она была изготовлена во II веке до нашей эры. Это открытие пролило свет на историю возникновения бумаги. Считалось. Что бумага появилась в Китае в 105 году нового летосчисления. Баоцянская находка отодвигает эту дату на два столетия вперёд. Можно, таким образом, предположить, что бумага, этот, по выражению поэта, бесценный духовный хлеб, появилась более 2 тыс. лет назад.

Сырьём для бумаги в Китае служили шёлковые обрезки, отходы коконов шелкопряда, обрывки старых сетей. Их размачивали и вручную растирали между камнями. Полученную таким способом кашицу наливали на какую-нибудь гладкую поверхность и прижимали другим отшлифованным камнем. Кашица вылёживалась, сохла и превращалась в лепёшку наподобие войлока.

На рубеже II и III веков новой эры бумага, изготовленная из растительных волокон, не считалась в Китае редким материалом. В III веке она полностью вытеснила из употребления деревянные таблички, используемые для письма. Бумагу изготовляли определённого формата , цвета, веса, пропитывали специальными веществами. Которые отпугивали вредных насекомых. Китайская бумага хранилась очень долго. С незапамятных времён в Китае существовал способ размножения текстов с помощью печаток. Первоначально оттиски делали на глиняных и бамбуковых дощечках, позже для этих целей стали использовать бумагу. Бумага позволила расширить копирование рукописей священных книг. Из бумаги делали всевозможные украшения, зонты, веера, в неё заворачивали продукты, она вставлялась в окна. В начале 9-го века   в Китае появились «летающие монеты» – бумажные деньги. В течение многих веков китайцы единолично владели секретами изготовления бумаги, ревностно оберегая тайны ремесла.

Появление бумаги в России датируется XII—XIII столетиями. Первые бу­мажные мельницы появились в XVII веке. Технический переворот в бумажном производстве России произвела бумагоделательная машина, начавшая работать с 1816 г . в Петербурге. В 1916 г . в России уже действовало 55 целлюлозно-бумажных предприятий. Средняя ширина бумагоделательных машин не дости­гала и 2 м , а их скорости не превышали 100 м/мин.

Начальным звеном в технологической цепочке изготовления бумаги   служит открытый склад древесного сырья, называемый лесной биржей. Такие склады есть у каждого целлюлозно-бумажного предприятия. Они размещаются на обширных территориях за производственными корпусами, часто на берегах водоёмов, где устроены порты или причалы для приёма сплавленной древесины. Для изготовления некоторых видов бумаги используют сырьё хвойных и лиственных пород. Газетная бумага вырабатывается только из ели, так как у еловой древесины наибольшее количество тонких и длинных волокон и наименьшее содержание смолистых веществ. Целлюлозу лиственных пород могут смешивать с хвойной целлюлозой. Короткие и жесткие волокна лиственной древесины и длинные и эластичные хвойной образуют массу, из которой получают бумагу с хорошими свойствами. Технологическая схема производства бумаги (картона) состоит из следующих процессов:

приготовления бумажной массы, вклю­чающего операции по массному размолу волокон, проклейке, на­полнению и крашению массы;

аккумулирования бумажной массы;

разбавления массы водой до необходимой концентрации;

очистки от посторонних включений и узелков;

изготовления бумаги (кар­тона) на бумагоделательной (картоноделательной) машине, вклю­чающего отлив бумажного (картонного) листа, его прессование, сушку, отделку и намотку в рулон;

отделки и переработки бумаги (картона), включающих суперкаландрирование, перемотку, резку и упаковку.

Массный размол волокнистых полуфабрикатов. Размолом на­зывается процесс специальной механической обработки раститель­ных волокон в присутствии воды, выполняемый в размалывающих машинах — мельницах. Размол является одним из важнейших процессов бумажного производства, позволяющих в широком ин­тервале значений изменять многие свойства бумаги. Производится размол волокон в машинах непрерывного действия (в конических, цилиндрических и дисковых мельницах). Общим для размалываю­щих аппаратов является то, что, работа их основана на принципе скрещивающихся ножей и трущихся поверхностей.

Проходя между ножами размалывающих машин, волокна под­вергаются воздействию механических и гидродинамических сил, приводящему к протеканию сложных физико-химических и кол­лоидных процессов в структуре волокон. В результате происходят некоторое укорочение волокон (рубка), поверхностное расщепле­ние и расчесывание в продольном направлении фибриллярной структуры клеточной стенки на фибриллы (поверхностное фибриллирование), набухание и гидратация волокон. Волокна становятся более мягкими, повышается их эластичность и пластичность. В процессе фибриллирования ослабляются и разрушаются связи между отдельными фибриллами клеточной стенки волокон. На по­верхности фибрилл образуется «начес» тонкого пухообразного материала, состоящего из целлюлозных молекул. В результате увеличивается удельная поверхность волокон и число свободных гидроксильных групп, способствующих лучшему контакту и сое­динению отдельных волокон в бумажный лист. Увеличение удель­ной поверхности волокон и высвобождение гидроксильных групп повышает способность волокон удерживать воду.

В зависимости от режима размола можно получать бумажную массу различной степени помола: от низкой (садкая масса) до высокой (жирная масса). Для получения садкой массы размол ведут в режиме, обеспечивающем преимущественно рубку волокон над поверхностным фибриллированием. В процессе формования листа бумаги масса низкой степени помола (садкая) быстро осе­дает на сетке, легко обезвоживается и образует рыхлую и пори­стую структуру листа. Для высокой степени помола массы (жир­ная масса) характерно преобладание фибриллированных волокон с хорошо разработанной поверхностью, которые труднее обезво­живаются на сетке бумагоделательной машины и образуют плот­ную, сомкнутую и прочную структуру листа. Характер помола массы выбирают в зависимости от вида и качества вырабатывае­мой бумаги и картона.

Прочность бумаги характеризуется рядом показателей: сопро­тивлением разрыву, излому, продавливанию, надрыву и раздиранию, для каждого вида и сорта бумаги имеющим определенное значение, и в общем зависит от прочности волокон, их длины, прочности связи между волокнами и структуры бумажного листа.

Лист бумаги при испытании разрывается по наиболее слабому месту. Этим слабым местом в большинстве случаев являются не сами волокна, а связи между ними. При разрыве листа по обе стороны в месте разрыва наблюдается преимущественное вытас­кивание волокон из толщи листа, что указывает на разрыв связи между ними. И только часть волокон рвется в поперечном направ­лении.

Основными факторами, влияющими на качество помола цел­люлозы, являются: продолжительность размола, удельное давле­ние между ножами мельниц, концентрация массы, тип размалыва­ющей гарнитуры, окружная скорость ротора или барабана, тем­пература массы при размоле. К управляемым факторам относятся продолжительность, удельное давление, концентрация и темпера­тура массы.

Для размола волокнистых полуфабрикатов на предприятиях, вырабатывающих массовые виды бумаги и имеющих большую про­изводительность, применяются дисковые мельницы . Мас­сный размол проводится в однодисковых и сдвоенных мельницах с закрытой камерой, которые обеспечивают производительность до 650 т/сут.

Широкое применение дисковых мельниц обусловлено быстрым развитием производства волокнистых полуфабрикатов высокого выхода. Они вытесняют другие виды размалывающего оборудова­ния (конические мельницы, роллы) благодаря следующим преиму­ществам: возможности размола при высокой концентрации массы (до 40 %); более низкому удельному расходу энергии; большой единичной мощности и производительности, компактности, про­стоте конструкции; более широкой области применения (размол целлюлозы, полуфабрикатов высокого выхода, древесной щепы, отходов сортирования древесно-массного и целлюлозного произ­водств); возможности получения более однородной по структуре массы.

Основные рабочие элементы мельницы – статор (корпус) и ротор – выполнены в виде конусов. Внутреннюю поверхность ста­тора и внешнюю поверхность ротора образуют сменные ножевые рубашки. Зазор между ножами статора и ротора регулируется пе­ремещением (присадкой или вылегчиванием) ротора вдоль его оси при помощи присадочного механизма. При работе мельницы движение массы осуществляется в направлении от малого диаме­тра ротора к большему. Производительность мельницы но воздушно-сухому волокну 4—16 т/сут, частота вращения ротора 1000 мин- 1 , площадь поверхности соприкосновения гарнитуры ротора и ста­тора 0,40 м 2 .

Проклейка. Назначение проклейки — придание бумаге или картону ограниченных впитывающих свойств по отношению к воде, чернилам, типографской краске и другим жидкостям и улучшение многих других физико-механических свойств. При неограниченном впитывании (у неклееной бумаги), например, чернил, они будут впитываться в толщу листа бумаги, расходиться и проходить на его обратную сторону. Полное отсутствие впитывающих свойств будет вызывать стекание чернил с поверхности бумаги. Первое и второе явление делают бумагу непригодной для письма и печати. Поэтому процесс проклейки призван обеспечивать для каждого конкретного вида бумаги и картона свою строго определенную впитывающую способность, которая оценивается степенью проклейки .

Различают   поверхностную   проклейку   и   про­клейку в массе. Поверхностную проклейку осуществляют нанесением крахмального или животного клея на поверхность го­товой бумаги. Применяется она для производства некоторых спе­циальных высокосортных видов бумаги – документной, чертежной, картографической и др. Подавляющее большинство видов бумаги и картона проклеивается введением проклеивающих веществ в бу­мажную массу перед отливом бумажного листа, т. е. проклеива­ется в массе. Для проклейки в массе применяют гидрофобные (водоотталкивающие) вещества, а процесс проклейки все чаще называют гидрофобизацией бумаги или картона. Основным гидрофобизующим веществом является канифоль, выделяемая из смолы хвойных древесных пород. Канифольная или смоляная проклейка бумаги была изобретена в 1807 г. Иллигом.

На многие предприятия проклеивающие вещества поступают в виде готового клея – клея-пасты (это сваренный клей, но еще не разведенный водой) . После разбавления водой до требуемой концентрации он готов к применению. Это исключает необходи­мость иметь на предприятии клееварочное отделение, и, что важ­нее, клей всегда получается стабильным и высококачественным. В перспективе планируется все предприятия перевести на исполь­зование клея-пасты, поставляемого централизованно с нескольких клееварочных заводов.

Наполнение. Под наполнением бумаги понимают введение в композицию бумаги минеральных веществ-наполнителей для улучшения ее качества и экономических показателей. Введением наполнителей в композицию бумаги достигаются следующие цели: снижается себестоимость производства бумаги, так как стоимость наполнителя ниже стоимости волокон, часть которых заменяется наполнителем; повышается белизна бумаги, поскольку почти все наполнители имеют более высокую степень белизны, чем волокна; существенно увеличивается гладкость поверхности бумаги за счет заполнения частичками наполнителя пор и неровностей между волокнами на шероховатой поверхности листа; уменьшается не­прозрачность бумаги, что дает возможность писать и печатать с обеих сторон листа; улучшается равномерность просвета; уве­личивается мягкость и пластичность – бумага меньше «шумит» при перелистывании; снижается объемная масса, пористость и, следовательно, впитываемость типографских красок и т. п.

О содержании наполнителя в бумаге судят по показателю зольности бумаги, который определяют по массе прокален­ного остатка после сжигания навески бумаги и выражают в % к массе бумаги. Зольность бумаге придает в основном наполни­тель, так как естественная зольность волокон менее 1 %.

По зольности бумагу делят на четыре группы: бумага с естественной зольностью — фильтровальная, электроизоляци­онная, основа для фибры и пергамента, жиронепроницаемая; наполнители не вводятся;

бумага малозольная (с зольностью до 5%)— газетная, мундштучная, обойная и др.; в этих видах бумаги важно сохранить механическую прочность, поэтому повышение содержания наполнителей, существенно снижающих механи­ческие показатели бумаги, нецелесообразно;

бумага средней зольности — писчая с зольностью до 6—8%, некоторые виды бумаги для печати с зольностью до 15%; в эти виды бумаги наполни­тель вводится в ограниченных количествах;

бумага высокозольная (зольность свыше 15%)— это типографская, для глубокой печати и др.; для этих бумаг важно иметь хорошие печатные свойства и высокую непрозрачность, поэтому содержание наполнителя в них большое.

Общим недостатком введения наполнителей является заметное снижение механической прочности и степени проклейки бумаги. Кроме того, с увеличением содержания наполнителей в большей степени обнаруживается пылимость бумаги — явление отделения от поверхности бумаги мелких волокон, частиц наполнителя, проклеивающих веществ. Этот эффект резко ухудшает качество пе­чати — бумажная пыль прилипает к печатной форме, забивает набор и клише.

Крашение и подцветка. С целью придания бумаге приятных эстетических свойств многие ее виды производят цветными, на­пример: афишную, обложечную, писчую цветную, бумагу для спи­чечных коробков, конвертную, салфеточную, упаковочные виды и др. Различают крашение бумаги и подцветку. В процессе кра­шения бумаге придается необходимый цвет, а при подцветке — определенный цветовой оттенок, для чего в бумажную массу перед изготовлением бумаги вводят соответствующие красители. Краше­ние бумаги является сложным процессом, так как окраске подвер­гается бумажная масса, в большинстве случаев состоящая из не­скольких разнохарактерных волокнистых, наполняющих и про­клеивающих частиц, которые имеют различную восприимчивость к одному и тому же красителю; поэтому для получения качест­венно окрашенной бумаги очень важно правильно подобрать кра­ситель.

В бумажной промышленности нашли применение в основном красители органического происхождения: основные, кислотные, прямые, а также некоторые минеральные пигменты. Применяемые красители имеют много различных цветов и оттенков и обладают высокой красящей способностью.

4. Изготовление бумаги на бумагоделательной машине.

Для изготовления бумаги и картона применяют два типа бу­магоделательных машин: плоскосеточные и круглосеточные. Пер­вые используются для производства бумаги, вторые — картона. Основное отличие машин состоит в том, что в плоскосеточных машинах формирование бумажного полотна осуществляется на движущейся горизонтальной сетке, а в круглосеточных — полотно фор­муется на вращающейся цилиндрической сетке.

Устройство бумагоделательной машины . Бумагоделательная машина состоит из сеточной, прессовой, сушильной и отделочной частей и привода. Кроме того, к ней относятся машинный бассейн для аккумулирования бумажной массы перед подачей на машину, оборудование для рафинирования, подмола и очистки массы, на­сосы для подачи воды и массы, вакуумные насосы, устройства для переработки брака, бассейны оборотной воды, приточно-вытяжная вентиляционная система, регулирующие и контрольно-измеритель­ные приборы. Более детальное устройство основных частей плоскосеточной машины и их назначение рассмотрим на примере сов­ременной отечественной широкоформатной скоростной бумагоде­лательной машины Б-15 для производства газетной бумаги.

Сеточная часть предназначена для формования и обезво­живания бумажного полотна и включает напорный ящик и сеточ­ный стол. Напорный ящик предназначен для равномерного и не­прерывного напуска массы на сетку по всей ее ширине. Сейчас широко применяются закрытые напорные ящики, в которых тре­буемый напор массы создается давлением воздушной подушки. Бумажная масса на сетку выливается при помощи напускного устройства, обеспечивающего выход ее с одинаковой скоростью и в одинаковом количестве по всей ширине сетки, подачу массы спокойным потоком, без перекрещивания струй, завихрений и хлопьеобразований.

Сеточный стол представляет собой горизонтальную плоскость, образованную сеткой, натянутой между грудным валом и отса­сывающим гауч-валом. Обратная (нижняя) ветвь сетки поддер­живается сетковедущими, сеткоправильными и сетконатяжными валиками. Натяжение сетки осуществляется сетконатяжными ва­ликами, а сеткоправильные валики служат для предотвращения сползания сетки в стороны от продольной оси стола. В движение сетка приводится сеткоповоротным (сетковедущим) валом (он расположен под пересасывающим валом) или одновре­менно сеткоповоротным и гауч-валом.

Сетка является основным элементом сеточного стола. На ней происходит формование бумажного полотна из бумажной массы. При помощи сетки приводятся в движение грудной вал и все остальные валики сеточного стола. При выполнении технологиче­ских функций сетка подвергается интенсивному механическому и химическому воздействию, поэтому она должна обладать доста­точной прочностью на разрыв, изгиб, истирание и быть кислото­устойчивой. Она должна иметь хорошую водопропускную способ­ность и высокую плотность, чтобы по возможности меньше мелких волокон уходило с оборотной водой и менее заметной была мар­кировка бумаги (оттиск сетки на стороне полотна бумаги, сопри­касающегося с сеткой при формовании).

Под верхней ветвью сетки, по направлению ее хода последовательно грудного до гауч-вала, расположены: формующая доска или ящик, гидропланки или регистровые валики, отсасывающие ящики. Основное назначение этих элементов — формование бу­мажного полотна за счет создания режима обезвоживания бумаж­ной массы на сетке требуемой интенсивности, а также поддержа­ние сетки от провисания между грудным и гауч-валом.

В современных быстроходных бумагоделательных машинах ре­гистровые валики уступили место гидропланкам и мокрым отса­сывающим ящикам. Это обеспечивает качественное формование структуры полотна бумаги при более интенсивном процессе его обезвоживания.

Прессовая часть служит для дальнейшего механического обезвоживания полотна бумаги после сеточного стола. В большин­стве бумагоделательных машин прессовая часть состоит из 2— 3 двухвальных прессов. Машины, предназначенные для выработки бумаги из массы жирного помола, имеют 4—5 прессов. Обычный пресс имеет 2 вала: верхний, гранитный или стонитовый, и ниж­ний, металлический, облицованный резиной. Интенсивность обез­воживания в прессе регулируется давлением между валами, создаваемым прижимом, или вылегчиванием одного из валов (обычно верхнего). В каждом прессе имеется сукно, охватываю­щее один из валов. Сукно устанавливается и поддерживается в ра­бочем положении при помощи сукноведущих, сукнонатяжных, сукноразгонных и сукноправильных валиков. Основное назначение сукон – предохранение структуры полотна бумаги от раздавливания во время прессования, впитывание влаги, транспортирование слабого сырого полотна в прессе и его передача в следующий пресс. При проходе пресса бумага одной стороной лежит на сукне и получает от него маркировку, а другой — соприкасается с верх­ним гладким валом. В результате чего одна сторона бумаги сгла­живается, а другая нет. Для сглаживания ее поверхности часто устанавливают обратный пресс, в котором сторона бумаги, сопри­касавшаяся в предыдущем прессе с сукном, контактирует с глад­ким валом пресса. Развитием прессовой части машин для интен­сификации процесса прессования бумаги, вместо обычных прессов является установка отсасывающих и сдвоенных прессов. Каждый из этих прессов приводится в движение строго от индивидуального привода.

Сушильная часть служит для окончательного обезвожи­вания полотна бумаги испарением влаги. Сушильная часть состоит из сушильных цилиндров, расположенных в два яруса в шахмат­ном порядке. Сушильный цилиндр — это полый стальной цилиндр диаметром 1500 или 1800 мм , изнутри обогреваемый паром. По­верхность цилиндров, как и прессовых валов, имеет высокую сте­пень обработки — она отшлифована и отполирована. Цилиндры рассчитаны на рабочее давление 0,35 МПа. Число цилиндров зави­сит от вида вырабатываемой бумаги и скорости машины.

Отделочная часть состоит из машинного каландра и на­ката. Установленный между сушильной частью и накатом машин­ный каландр служит для повышения лоска, гладкости и объемной массы большинства видов бумаги. Каландр состоит из 5—8 гори­зонтально один над другим расположенных валов, приводящихся в движение от нижнего вала. Поверхность валов шлифуют и по­лируют. Линейное давление между валами регулируют механиз­мом прижима и подъема. В процессе работы от трения валы сильно разогреваются, поэтому для охлаждения валов каландра предусмотрена система их охлаждения. Иногда для поверхност­ной обработки бумаги и картона (проклейки, окраски, пропитки и др.) в процессе ее изготовления на бумагоделательной машине в сушильной части устанавливают клеильный пресс.

После машинного каландрирования бумага поступает на на­кат, где наматывается в рулон. В настоящее время почти на всех современных машинах применяют периферические накаты бара­банного типа. Основной их частью является чугунный барабан диаметром 1200 мм , который вращается от привода бумагодела­тельной машины. Окружная скорость барабана равна скорости изготовления бумажного полотна. Намотка рулона бумаги осу­ществляется на тамбурный валик, который специальным устрой­ством прижимается к барабану, обеспечивая равномерную и плот­ную намотку бумаги.

Привод бумагоделательной машины предназначен для привода в движение всех частей бумагоделательной машины. Он обеспечивает плавное изменение скорости отдельных частей в определенных пределах, строгое постоянство скорости приводи­мых частей при установившемся режиме работы машины. Пре­делы изменения регулирования скоростей зависят от вида выраба­тываемой бумаги.

5. Основные технологические процессы изготовления бумаги на бумагоделательной машине, их назначение и характеристика.

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).

Рафинирование. Рафинирование бумажной массы произ­водится перед ее подачей на 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.

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 м 2 вырабаты­ваемой бумаги необходимо, чтобы в единицу времени на сетку машины поступало одно и то же количество массы, при этом ско­рость машины 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.

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 м 2 бумаги, рода волокна и степени помола массы. 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 м 2 бумаги, рода волокна и степени помола массы

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—3 м, при скорости 600 м/мин — около 4,2 м и т. д. Напускное устройство обеспечивает напуск бумажной массы на 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 на сетку должна быть на 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.

Ф ормирование бумажного листа (отлив) . Формирование, 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 заканчиваемый сушкой бумаги в сушильной части, на всех этапах технологического процесса оказывает существенное влияние на качество бумаги и производительность машины.

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.

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 на быстроходных. С повыше­нием скорости машины количество испаряемой воды на 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.

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 смазки и др.

6. Классификация бумаги.

Все многообразие видов бумаги подразде­ляется на десять классов:

1. Бумага для печати — наиболее массовый вид бумаг, предназначен­ных для печатания различными методами издательской и изобразительной про­дукции (газетная, типографская, офсетная, для глубокой печати, иллюстраци­онная, картографическая, обложечная, этикеточная и др.).

2. Декоративная — бумага, имеющая окрашенную гладкую, или крепированную поверхность, или поверхность, имитирующую бархат, мрамор, кожу, полотно; это – аэрографная, бархатная, крепированная, мраморная и другие виды бумаг, применяемые для отделки книжных переплетов, оформления книж­но-журнальной продукции.

3. Бумага для письма, машинописи, черчения и рисова­ния — писчая, писчая цветная, тетрадная, почтовая, машинописная, ротаторная, копировальная, чертежная, бумага ватман, бумажная калька, прозрачная чер­тежная бумага, рисовальная и др.

4. Электротехническая бумага — электроизоляционная, телефон­ная, конденсаторная, кабельная, полупроводящая кабельная, микалентная и др.

5. Упаковочная и оберточная бумага — бумага для упаковки продуктов на автоматах, упаковочная бумага для сахара, чая, фруктов, стек­лянной тары, текстильной продукции, мешочная бумага, бумага для спичечных коробок, светонепроницаемая бумага для кинофотоматериалов, жиронепроницаемая упаковочная бумага, оберточная, растительный пергамент, пергамин, под-пергамент и др.

6. Светочувствительная бумага — светочувствительная, диапози­тивная светочувствительная и фотографическая бумага, бумажная диапозитив­ная светочувствительная калька.

7. Бумага для изготовления папирос и сигарет — куритель­ная, мундштучная, папиросная и сигаретная.

8. Впитывающая бумага — впитывающая бумага для хроматографии, промокательная, фильтровальная различного назначения.

9. .Промышленно-техническая бумага разного назначе­ния для ртутно-цинковых элементов, химических источников тока, каландровая бумага, патронная, шпагатная, водо-растворимая, перфокарточная, термореактив­ная, теплочувствительная, для электрографии, гуммированная бумага для пере­водных изображений и др.

10. Бумага-основа — к ней относятся бумаги, используемые в качестве основы для производства многих видов бумаг, бумажных изделий и фибры пу­тем соответствующих обработок, пропиток и покрытий (бумага-основа, основа мелованной, термореактивной, копировальной, парафинированной, пергамента, фотобумаги, фотокальки, абразивной; основа для переводной фольги, облицовоч­ного материала, упаковочной для молочных продуктов, гигиенических салфеток, клееной ленты, склеенного картона и др.

7 . Свойства бумаги и их связь со свойствами волокнистых полу­фабрикатов.

  Все волокнистые материалы различного происхож­дения, известные на сегодняшний день, могут служить полуфабри­катом для производства бумаги и картона. Однако основную массу волокнистых полуфабрикатов бумажно-картонного производства составляют растительные волокна: волокна древесины в виде раз­личной древесной массы, целлюлозы и полуцеллюлозы; волокна макулатуры в виде макулатурной массы; волокна тростника и со­ломы в виде тростниковой и соломенной целлюлозы и полуцеллю­лозы; волокна тряпья в виде тряпичной полумассы. Для придания некоторых специальных свойств бумаге и картону нашли также применение животные (шерстяные), минеральные (асбестовые, ба­зальтовые, стеклянные) и синтетические (лавсан, нитрон, капрон, поливинильные, полиэтиленовые, полиэфирные и др.) волокна.

   К числу основных показателей, характеризующих свойства различных видов бумаги, относятся: толщина, или объемная масса; зольность; степень проклейки; гладкость; белизна; прозрачность; сопротивление разрыву, излому, продавливанию, раздиранию; уд­линение до разрыва; прочность поверхности; влагопрочность; де­формация при намокании; скручиваемость; впитывающая способ­ность; воздухопроницаемость; показатели электрической проч­ности.

Для достижения тех или иных необходимых свойств бумаги (картона) пользуются следующими методами:

подбором исходных волокнистых полуфабрикатов, т. е. составлением ком­позиции бумаги и картона по виду и происхождению волокон;

изменением технологических режимов одного или нескольких основных про­цессов бумажного производства (массного размола, отлива, сушки);

введением в бумажную массу различных добавок (минеральных наполни­телей, красителей, дефлокулянтов, проклеивающих и других веществ);

отделкой бумаги или картона, включая операции каландрирования, крепирования, гофрирования, тиснения, армирования, покрытия синтетическими плен­ками и др.;

обработкой поверхности бумаги или картона химикатами (поверхностная проклейка, пропитка различными составами, окраска, мелование, пластификация, лакирование, обработка минеральными реагентами).

В бумажно-картонном производстве часто одни и те же свой­ства изготовляемой продукции можно придать различными мето­дами, поэтому в каждом конкретном случае необходимо выбирать наиболее простой, экономичный и наиболее удобный метод.

Список литературы

И. Н. Коверинский «Основы технологии химической переработки древесины». Москва 1984г.

Н. Ю.Яковлев «Слово о бумаге». Москава. 1988г .