Краткие сведения о технологии бумажного производства

Категория:
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.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум