Бумага

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 м2 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 м2 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 м2 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 м2

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.

Формирование 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.

8. Список литературы

1. И. Н. Коверинский «Основы технологии химической переработки

древесины». Москва 1984г.

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

Страницы: 1, 2