Основные операции в технологии получения синтетических кож. Компоненты рецептов синтетических кож, их назначение и степень токсичности

2. Основные операции в технологии получения синтетических кож. Компоненты рецептов синтетических кож, их назначение и степень токсичности

Современного человека окружает огромное количество разнообразных товаров, изделий, материалов, полученных с использованием высокомолекулярных соединений (полимеров) - веществ с высокой молекулярной массой от нескольких десятков тысяч до нескольких миллионов, обладающих уникальным комплексом свойств. Соединения этого класса, а именно природные белки, составляют основу всего живого на Земле и вместе с другим природным полимером - целлюлозой издревле определяли жизнедеятельность и жизнеобеспечение человека.

Так, на заре человечества шкуры животных, а позднее и выделанная из них натуральная кожа использовались человеком для получения предметов домашнего обихода. Прогресс человечества, сопровождаемый не только возрастанием потребностей каждого человека, но и возникновением сложных экологических проблем, неизбежно привел к нехватке природного сырья, что прежде всего создало проблемы в производстве обуви и одежды. Ответом цивилизованного человека стала разработка и организация промышленного производства искусственных кож - вначале только для использования в качестве заменителей натуральных кож, а затем и для решения большого числа других задач, причем в каждом конкретном случае были получены материалы с требуемым комплексом свойств. И для создания таких материалов опять-таки были выбраны высокомолекулярные соединения, которые и определили все многообразие современных искусственных кож как сложных многокомпонентных полимерных композиционных материалов. Попытаемся дать определение таким материалам.

Искусственные кожи (ИК) - это широкий круг композиционных полимерных материалов, применяемых для изготовления обуви, одежды, головных уборов, галантерейных изделий, а также многочисленных материалов и изделий технического назначения и призванных как восполнить дефицит натурального сырья, и прежде всего натуральной кожи, так и предоставить относительно дешевые материалы для различных применений, зачастую с уникальными и специфическими свойствами.

Как следует из изложенного, искусственные кожи представляют собой сложные многокомпонентные композиционные материалы многообразного назначения и состава. Поэтому неудивительно, что создание научных основ их получения и формования изделий из них основывается на фундаментальных достижениях физики, химии и физической химии полимеров. Сегодня эта область полимерной науки и технологии продолжает активно развиваться. Полученные в настоящее время результаты позволили фактически решить глобальную задачу замены натуральных кож их искусственными аналогами, которые отнюдь не уступают первым, а при решении отдельных задач и превосходят их. Все это ведет к решению насущной экологической задачи - сохранению живой природы.²

Искусственная кожа: технология производства и качественные характеристики Прилагательное "искусственный", поначалу подсознательно ассоциировавшееся со словосочетаниями "не настоящий", "поддельный", уже давно приобрело несколько иное значение. Так, понятие "искусственная кожа" на протяжении последних десятилетий не имеет абсолютно ничего общего с понятием "продукт недостаточно высокого качества". Возникшая как заменитель кожи натуральной, поначалу искусственная кожа была призвана восполнить дефицит природного материала и одновременно значительно сократить расходы при производстве. Однако наука пошла в своих открытиях и химических опытах столь далеко, что сегодня уже сложно определить, какой материал является более качественным и более долговечным.

Искусственные кожи, отличающиеся богатством расцветок и разнообразием фактур, подчас во многих отношениях дают фору натуральным материалам.

Прежде всего, следует разобраться в том, что представляет собой искусственная кожа. Современные искусственные кожи – это полимерные материалы, сделанные без применения основы (безосновные) или же нанесенные на волокнистую основу. Причем основа эта может быть разной: тканевой, бумажной, трикотажной и даже армированной.

Кроме основы, есть еще ряд признаков, по которым классифицируют искусственные кожи. Например, по структуре они бывают пористыми или монолитными, однослойными и многослойными. Есть и так называемые "гибриды" - пористо-монолитные материалы.

Современные технологии позволяют создавать искусственные кожи, обладающие рядом специальных качеств. Стараниями химиков и физиков появились на свет морозо- и жароустойчивые материалы, водостойкие, антистатические, огнеупорные и маслобензостойкие кожи. Исходя из типа полимера, который применяется при изготовлении, различают кожи на основе полиуретана, поливинилхлорида, полиофилина и полиамида, нитроцеллюлозы и термоэластопласта, смесей различных каучуков.

Каждый из полимеров обладает характерными показателями мягкости, воздухо- и влагопроницаемости. К примеру, полиуретановые кожи считаются одними из самых перспективных: они намного легче, чем материалы из ПВХ, но при этом гораздо более устойчивы к перепадам температур и внешним воздействиям. Кожи на основе полиуретана образуют так называемые сквозные поры, позволяющие материалу "дышать". В поливинилхлориде поры замкнуты, и поэтому кожи из ПВХ не обладают достаточной паро- и воздухопроницаемостью, имеют низкую гигроскопичность.

Вообще применение популярных сегодня полимеров в изготовлении искусственных кож получило развитие в 30-е годы прошлого столетия. До этого в тех же целях использовался каучук, вначале натуральный, а позже – синтетический. Причем применение натурального каучука ведет отсчет еще со времен аборигенов Южной Америки: желающие обуться опускали ноги в сок растений, содержащих природный каучук, и получали пару оригинальных туфель.

Первыми искусственно изготовленными заменителями натуральной кожи были резины на основе природного и синтетического каучука. Но только с появлением полимеров искусственные материалы приобрели широкий спектр разнообразных качеств и, соответственно, обширную область применения.

Именно область применения искусственных кож считается основным признаком, по которому эти материалы делят на отдельные группы. Существуют кожи галантерейные, одежные, обувные, обивочные и кожи технического назначения. В свою очередь, обивочные материалы делят на облицовочные, мебельные и декоративно-отделочные. При производстве мебели искусственной кожей обивают как жесткие, так и мягкие элементы. Особо тщательно подбирают материал для изготовления мягких элементов мебели: кожа, которая будет постоянно испытывать внешнее воздействие, должна обладать дополнительными качествами – повышенной мягкостью и в то же время эластичностью.

Но существуют и общие требования к искусственной коже при изготовлении мебели – износостойкость, устойчивость к воздействию света и температурных перепадов, способность удерживать на поверхности влагу, соответствие санитарным нормам и привлекательный внешний вид.

Для моделей мягкой мебели с классической линейной конструкцией производители, как правило, используют кожу на тканевой основе. А вот для изготовления элементов произвольной, нестандартной формы применяют искусственную кожу на нетканой или трикотажной основе: она легко поддается вакуумной и тепловой обработке и принимает любую заданную форму.

При выборе искусственной кожи имеет значение также степень нагрузки на мягкую мебель. Так, в офисах и других местах, где мебель постоянно подвергается нагрузке, лучше применять для изготовления стульев и диванов материал на основе повышенной прочности. В применении к мягкой мебели для дома это требование вовсе не является обязательным, здесь скорее имеют значение показатели комфортности.

То же относится и к структуре искусственной кожи: тисненая обивка уместна в мебели для квартиры, в местах же, где мебелью постоянно пользуется большое количество людей (в барах, фитнес-клубах) гораздо более практичным будет вариант с использованием кожи с гладкой фактурой. Такой материал при загрязнении легче поддается очистке.

Производство мягкой искусственной кожи включает три основных этапа.

Сначала готовят волокнистую основу, ведь именно от ее качеств зависит, насколько прочной, эластичной и мягкой будет полученная кожа. Волокнистые основы – тканевые, бумажные, трикотажные, материалы из синтетических и натуральных волокон – приобретают дополнительные качества благодаря пропитыванию специально разработанными полимерными композициями.

На основу с применением различных технологий наносят полимерное покрытие. Его состав может варьироваться в зависимости от желаемого результата. Главное, чтобы раствор, расплав или дисперсия полимеров распределилась по основе равномерно и хорошо зафиксировалась. Известны несколько методов нанесения покрытия. Так, часто применяется сквозное пропитывание или же исключительно поверхностное проникновение. Популярен также метод пропитывания основы насквозь, а затем нанесения лицевого полимерного покрытия.

В России при производстве искусственных кож чаще всего применяют метод нанесения покрытия, при котором расплав полимера наносят на основу путем обкладочных или промазочных каландров; растворители при этом в процессе не участвуют, нанесение происходит исключительно с использованием пластических свойств полимеров. Затем полученный продукт проходит специальную обработку. Однако специалисты отмечают, что переработка полиуретана при таком способе невозможна, и это снижает конкурентоспособность полученного материала.

За границей полимеры перерабатывают в дисперсиях и растворах. При этом применяется специальная бумажная подложка, на которую последовательно наносят раствор полимера, начиная с отделочного слоя (так называемый обратный способ нанесения полимера). В последнюю очередь наносят адгезив, скрепляющий все слои с текстильной основой. После нанесения каждого слоя материал помещают в камеру сушки. На последнем этапе слои дублируют с основой, бумажная подложка удаляется, и материал готов к завершающей отделке.

Существуют и другие способы: нанесение средних слоев на волокнистую основу, а цветного отделочного слоя – на рельефную бумагу, а затем их соединение.

Для того, чтобы искусственная кожа получилась пористой, при производстве материала применяются разные способы вспенивания: механическое, химическое (вследствие разложения порообразующих материалов). Применяется также метод вымывания водорастворимых солей, спекания порошкообразных полимеров, перфорирование или фазовое разделение полимерных растворов.

Для придания искусственной коже специфических качеств при производстве используются специальные пластификаторы, красители, антистарители, различные стабилизаторы. Часто применяют добавки: специально разработанные вещества для того, чтобы облегчить и ускорить процесс переработки полимера, повысить морозостойкость полученного материала.

Окончательная отделка полученной искусственной кожи может включать в себя различные операции: тиснение и шлифовку, нанесение лака или матирование, печать рисунка и мятье. Путем этих операций достигается эффект фактурной ткани, натуральных материалов - кожи, замши. Можно создать материал-"хамелеон" или кожу цвета "металлик".

Все искусственные кожи, которые применяются в мебельном производстве, обязательно проходят тестирование на устойчивость к разрывам и деформации, сопротивляемость истиранию, реакцию на воздействие влаги и температурных перепадов. Способы тестирования материалов – такие же. Как и в других отраслях промышленности (автомобилестроении, текстильном производстве). Актуальны также проверки на световое старение, стойкость окраски, исследование прочности при изгибе. Очень важно, чтобы материал, находящийся в непосредственном контакте с телом человека, не издавал неприятных запахов, не имел вредных выделений и обладал высокой гигроскопичностью.³

Искусственные материалы хороши тем, что не требуют такого тщательного ухода с применением специальных средств, как натуральные кожи. При высокой функциональности и идентичном натуральным кожам внешнем виде искусственные кожи в среднем на 50%-75% дешевле и гораздо практичнее. Не всякая натуральная кожа обязательно подразумевает высокое качество. Искусственный же материал, сделанный с применением современных технологий, не уступает в качестве самым дорогим натуральным кожам.

Именно поэтому дизайнеры и архитекторы с удовольствием применяют в своих проектах искусственные кожи, не ограничивая себя в полете творческой мысли. Наука не стоит на месте, и сырьевая база для производства искусственных кож постоянно расширяется. Современные полимеры дают практически не ограниченные возможности их применения: обувь и галантерея, мебель и транспортные средства, одежда – трудно перечислить все сферы, где с успехом применяются эти материалы.

Если на заре производства искусственных материалов они по многим статьям уступали своим натуральным конкурентам, то, опираясть на научно-технические достижения и постоянно совершенствуясь, на сегодняшний день искусственные кожи уже сложно назвать обычными заменителями натуральных. Скорее, можно говорить о самостоятельном материале, обладающем достойными качественными зарактеристиками и многими специфическими свойствами.

Токсичность синтетических кож

Гигиенической особенностью производства ИК и ПМ на основе ПВХ является использование в процессе производства различных по степени токсичности, опасности и характеру действия на организм химических веществ, ведущее место среди которых занимают фталатные пластификаторы (фталаты). Хлористый водород, спирты, альдегиды, окись углерода, хлористый винил, свинец, кадмий и др. на участках термообработки смесей определяются в незначительных количествах и редко превышают предельно допустимые концентрации в воздухе рабочей зоны (ПДК). Концентрации винилхлорида в факеле газовыделений в лабораторных и производственных условиях при нагревании ПВХ смесей до 150 - 200 град. C не превышают сотых долей мг/куб. м (0,01 - 0,04 мг/куб. м). Ряд неблагоприятных производственных факторов имеется в подготовительных и смесительных отделениях, где занято небольшое число работающих; воздух рабочей зоны аппаратчиков смешения на этих участках может загрязняться пылью ПВХ смол, наполнителей (мел, каолин) и стабилизаторов (соединения свинца, кадмия и др.), а также фталатными пластификаторами. Решающее значение в загрязнении воздушной среды рабочих помещений при производстве ИК и ПМ имеет летучесть используемых в рецептурах фталатных пластификаторов, среди которых самым летучим является дибутилфталат (ДБФ). Наибольшее выделение паров и аэрозолей фталатов происходит на этапах технологического процесса, предусматривающих нагревание ПВХ смесей, - вальцевание, каландрование, желирование, тиснение, а также при открытой выгрузке смесей из смесителей. Источниками вредных газовыделений являются также поверхности нагретой искусственной кожи и пленки, горячих смесей во время их транспортировки. Вследствие физико-механических воздействий обработка ПВХ массы без нагревания на диспергаторах, вальцах, краскотерках и др. валковом оборудовании сопровождается поступлением в окружающую среду аэрозолей фталатов. Труд рабочих основных профессий, занятых на вальцах, каландрах, желировочных машинах и смесителях, содержит ряд операций, выполняемых с физическим напряжением средней тяжести в условиях повышенной температуры воздуха (в среднем 26 - 35 град. C). Выполнение рабочих операций сопровождается нервно-эмоциональным напряжением, особенно при нарушениях технологического процесса (обрыв или перегрев ткани, смеси и др.), приводящих к получению низкосортной продукции. Это обусловлено недостаточным автоматическим регулированием и контролем технологических параметров: скорости пропускания полуфабриката, толщины наложения смесей, температуры их нагрева и т.п. В этих случаях рабочие применяют ручное регулирование и исправление неполадок. Особенно много операций, требующих мышечных усилий работающих, в подготовительных, смесительных отделениях, а также на участках вальцев и каландров. Неблагоприятными операциями в работе аппаратчиков, вальцовщиков, грунтовальщиков и др. профессий являются такие как: ручная загрузка материалов в смесители, на валки краскотерок и вальцев, перенос рулонов горячей смеси от вальцев к каландрам, чистка и мытье бачков для смесей и т.д. В связи с наличием работ, выполняемых вручную, имеется значительный контакт работающих с различными исходными и промежуточными материалами. Вследствие использования в производстве высоколетучего пластификатора ДБФ, низкой эффективности работы очистных устройств, большого количества выбросов, поступающих в атмосферу без очистки, и осуществления вентиляционных выбросов на небольшой высоте (ниже верхней границы зоны аэродинамической тени зданий цехов) воздушная среда и приточный воздух производственных помещений, а также атмосфера промышленных площадок и окружающей заводы "Искож" территории в радиусе до 1500 м могут загрязняться фталатными пластификаторами в концентрациях выше ПДК. У рабочих, систематически подвергавшихся воздействию значительных концентраций фталатов, после 5-ти лет работы могут возникать признаки профессионального заболевания, для которого характерен полиневритический тип нарушения поверхностной, преимущественно болевой чувствительности. В ряде случаев возможны нарушения в состоянии вегетативно-сосудистой сферы, с последующим развитием сенсорной формы полиневрита. Полиневритический синдром раньше проявляется у лиц с эндокринно-вегетативной недостаточностью, в преморбидном периоде, а также в период эндокринной перестройки (климакс). Выраженные формы токсического полиневрита могут сочетаться с явлениями астении или вегетативно-сосудистой дисфункции. При воздействии концентраций фталатов в несколько раз выше ПДК у рабочих с большим стажем работы возможны стертые формы интоксикации в виде нерезко выраженной полиневропатии или функциональных нарушений нервной системы, с одновременным снижением кожной, особенно болевой чувствительности в дистальных отделах конечностей. У женщин, работающих в условиях повышенных концентраций фталатов, могут наблюдаться нарушения менструальной функции. У рабочих отдельных профессий (грунтовальщики, вальцовщики, каландровщики и др.), с длительным стажем работы наряду с хронической интоксикацией фталатами, возможно возникновение миофасцитов и вегетомиофасцитов рук, связанных со значительным мышечным напряжением, а также заболевание верхних дыхательных путей, раздражение слизистых оболочек глаз и кожных покровов. ⁴

3. Технологическая схема получения подошвенного регенерата непрерывным термомеханическим методом. Технологические режимы производства. Применяемое оборудование. Заключительные операции в производстве регенерата

Процесс регенерации резины основан на термомеханическом методе. Термомеханический метод обладает рядом преимуществ по сравнению с другими методами переработки. Он отличается непрерывностью ведения процесса и компактностью технологических схем. Кроме того, термомеханический метод характеризуется быстротой осуществления технологического процесса и высокой степенью его механизации. Процесс регенерации включает следующие технологические операции:

1. Подготовка, сортировка и измельчение резины: Изношенные покрышки, ездовые, авиационные и варочные камеры сортируют на группы по типу содержащихся в них каучуков. После сортировки покрышки поступают в моечную машину, из которой направляются на борторезательные станки. Борта покрышки содержат одно или несколько проволочных колец, прорезиненную ткань и жесткую резину, которая не поддается девулканизации, поэтому борта покрышки механическим путем удаляют, крупногабаритные покрышки разрезают на две половины по образующей. Затем покрышки подают на шинорез, где они разрезаются на 30 - 100 мм сегменты.

Дальнейшее измельчение резины связано с механическим выделением основной массы кордного волокна и магнитной сепарацией металлокорда.

2. Освобождение резиновой крошки от металлокорда и текстильного волокна: При дроблении и отсеивании корда используются несколько последовательно расположенных дробильных и размольных вальцев, агрегированных с вибрационными сеялками. Резиновая крошка после предварительного измельчения на дробильных вальцах первого цикла, направляется на двухъярусные вибрационные сеялки, после которых просеянная резина помола до 10-20 мм поступает по ленточному транспортеру в камеру магнитной сепарации, где происходит отделение металлокорда и далее загружается в промежуточный бункер, из которого она поступает на дробильные вальцы второго цикла. Прошедшая через дробильные вальцы резина ленточным отборочным транспортером и элеватором подается на вибрационное сито, в котором установлена рабочая сетка с отверстиями, обеспечивающими отбор резины необходимой степени измельчения. На сите мелкая фракция резины отделяется от основной массы, при этом она проходит через сетку и поступает в отборочный шнек. Резина, не прошедшая через сетку, возвращается на вальцы для повторного дробления и просеивания. После нескольких десятков циклов дробления резина, загруженная на вальцы, оказывается достаточно размельченной и отсеянной от текстиля. Измельченную резину шнеком подают в специальный бункер дробленой резины. Текстиль, остающийся на сетке вибрационного сита, непрерывно отбирают в процессе просева резины и упаковывают в мешки. В процессе дробления контролируют степень помола и содержание кордного волокна.

3. Девулканизация: Из бункера резиновая крошка поступает через дозатор в смеситель. Одновременно с резиновой крошкой в смеситель подают раствор активатора в мягчителе. Выходящая из смесителя рабочая смесь проходит в общий шнек, из которого она распределяется в червячные девулканизаторы. Конструктивные особенности машины обеспечивают такие условия обработки, при которых резина, находясь в состоянии тонкой пленки, подвергается воздействию больших механических сил. Деструктирующее действие механической энергии на вулканизат в червячном девулканизаторе усиливается действием тепла, которое выделяется непосредственно в массе резины. Продолжительность пребывания резины в девулканизаторе не превышает 6-8 мин, температура смеси в рабочей камере - около 200 *С. При выходе из червячного девулканизатора, девулканизат быстро охлаждается в разгрузочной камере насыщенным водяным паром и водой из форсунок тонкого распыления и поступает в охлаждаемый водой конденсационный шнек, по которому он подается на подготовительные рафинировочные вальцы.

4. Механическая обработка девулканизата: На рафинировочных вальцах получаемое полотно, толщиной не более 0,17 мм., сворачивается в рулоны массой не более 15 кг.

Сущность изобретения: регенерат получают смешением компонентов в резиносмесителе при 130^oC в течение 40 мин. Затем обрабатывают на вальцах при зазоре 0,15 - 0,20 мм. Регенерат имеет состав, мас.ч.: 100 крошки из отходов пористых резин, 25,7-28,5 нефтяного масла ПН-6, 11,4-15,2 стирольно-инденовой смолы, 4,6-6,5 нефтеполимерной смолы, 7,9-15,8 алкилфеноламинной смолы, модифицированной 20-70 мас.% таллового пека, имеющей молекулярную массу 740-1780 и температуру размягчения 75-90^oC. Получают резиновую смесь смешением компонентов на валковом оборудовании, вулканизацию проводят в прессе при 165oC. Смесь имеет следующий состав, мас.ч.: каучук БС-45 АКН 27-28; СКИ-3 11-17; синтетические жирные кислоты 1,0-1,5;нефтяное масло 3,0-3,5; белая сажа 21,86-22,75; 2-бензтиазолилди-сульфид 1,0-1,1; окись цинка 2,2-2,5; фталевый ангидрид 0,4-0,5; сера 1,65-1,67; титановые белила 1,5-1,67; указанный регенерат 22,0-24,5, алкилфеноламинная смола, модифицированная 20-70 мас. % таллового пека, имеющая молекулярную массу 740-1780 и температуру размягчения 75-90oC, 1,0-3,5. Характеристика регенератора: прочность на разрыв 48-56 МПа, относительное удлинение 300-320, мягкость 2,9-3,5 мм, эластическое восстановление 1,7-2,0 мм, летучие 0,87-1,05%. Характеристика резиновой смеси с регенератом: условная прочность 7,8-10,0 МПа, относительное удлинение 55-60%, твердость 80-87 ед., прочность связи резины с кирзой пятислойной прорезиненной 5,8-6,2 кГс/см2, истираемость 495-575 см3/кВт.ч. 2 с.п.ф-лы.

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к получению регенерата и резиновой смеси на его основе для изготовления подошв.

4. Использование воды в производстве картонов. Технологические операции в которых применяется вода. Категории сточных вод. Схема использования отработанной воды при формировании картона на длинносеточной машине

Предшественником бумаги является папирус, изготавливавшийся в Африке из широко распространенного растения — папируса. Тонкие полоски, вырезаемые из внутренней части папируса, укладывали друг на друга, отбивали и разглаживали. Изобретение технологии изготовления бумаги из растительных волокон (например, бамбука, китайской травы) датируется приблизительно 105 г. н.э., но, возможно, изготовление бумаги осуществлялось и ранее. Изобретателем бумаги считают китайца Цай Луня.

В 610 г. н.э. знания о процессе изготовления бумаги достигли буддийского священника Долио в Японии, а в 710 г. н.э. попали в руки арабов, которые распространили их в Азии. В Европе изготовление бумаги началось приблизительно в 1150 г. в Испании, в 1276 г. в Италии и в 1338 г. во Франции.

Немецкая бумажная промышленность в 1990 г. отпраздновала свой 600-летний юбилей. Нюрнбергский муниципальный советник и торговец Ульман Штробер (1329—1407) на оборудованной им мельнице "Gleismuh le", находившейся перед воротами города, 24 июня 1390 г. начал производство бумаги ручным способом.

Ручное изготовление бумаги продолжалось в Европе около 650 лет. Только в 1799 г. французский механик Николя Луи Робер впервые получил патент на изобретенную им длинносеточную бумагоделательную машину. По существу, она состояла из аналога деревянной кадки для стирки, на которой можно было изготавливать бумажное полотно длиной от 12 до 15 м. При этом бумажная масса не зачерпывалась, а наносилась лопастями на поверхность проволочной сетки центрифуги. Привод производился ручным способом с помощью маховика.

Основные материалы для изготовления бумаги В течение почти 2000 лет китайцы использовали в качестве сырья для бумаги мочало, древесную кору, пеньку (коноплю), а также солому. Сегодня рабочим сырьем для бумаги в первую очередь служит древесина. На Земле это количественно самый распространенный натуральный продукт (примерно треть суши покрыта лесом). Древесина является важнейшим источником сырья для изготовления целлюлозы и бумаги более чем 100 лет. В табл. 1 содержится обзор необходимого сырья и волокна для изготовления бумаги и картона.

Таблица 1

Итальянским исследователем разработана кардинально новая технология производства бумаги или картона и установка на ее основе. Особенностью этой технологии является процесс непрерывного производства с минимальным использованием воды и энергии, начиная с макулатуры. Все нововведения, воплощенные в данной разработке, позволили доказать реальность и экологичность функционирования малых предприятий по выработке бумаги или картона.

Существующие технологии производства бумаги требуют огромные количества воды. При производстве принято размачивать бумагу в воде для отделения длинных натуральных волокон. Эти волокна впоследствии соединяют друг с другом посредством выпадения и легкого сжатия между тканями и войлоками. Получаемое таким образом изделие подвергают этапу сушки, и только после этого образуется известная нам бумага.

Следовательно, помимо расхода большого количества воды, имеются также большие затраты энергии, обусловленные необходимостью удаления воды из изделия, так и необходимостью длительного этапа последующей очистки полученной таким образом загрязненной воды. То есть вся технология производства бумаги требует создания целого завода с большими помещениями цехов, системами большой подачи воды, водостоков и очистных сооружений.

Итальянским технологом Локалити Джузеппе была разработана новая схема производства бумаги, которая устраняет все эти недостатки сложного и объемного производства и позволяет исключить получение в качестве побочных продуктов загрязненной воды в больших объемах.

Дополнительной особенностью его технологии является производство бумаги из макулатуры путем добавления небольшого количества воды опрыскиванием.

На базе этой технологии была создана установка для производства бумаги или картона, включающая: - средство для измельчения макулатуры для уменьшения ее до частиц; - первое средство распределения для укладывания частиц ровным слоем для образования мата; - средство разбрызгивания для обрызгивания мата водой; - средство прессования для подвергания мата сжатию с давлением по меньшей мере выше 200 кг/см 2 и предпочтительно между 300 и 500 кг/см 2 .

Установка Джузеппе состоит из устройства 11 для создания бумажных фрагментов или порошка, которое может быть образовано из зубчатого вращающегося барабана 26, к которому подталкивается масса 27 макулатуры посредством пресса 28.

Бумажные фрагменты или порошок направляются в первое распределительное устройство 12 для образования слоя 13 на ременном конвейере 14, проходящем близко к различным средствам распределения, разбрызгивания и прессования. Фрагменты можно уменьшить преимущественно до средних размеров, не превышающих 7 мм и предпочтительно составляющих от 2 до 5 мм. Блок разбрызгивания 15 смачивает, преимущественно спрыскивающим распылением, образованный на мате слой таким образом, чтобы получить влажный мат или ленту. В системе возможно задействовать второе дополнительное распределительное устройство 16 для распределения на первом влажном слое второго слоя бумажных фрагментов или порошка, причем это средство расположено между средствами 15 разбрызгивания и средством 17 прессования.

Таким образом, получают мат или ленту, которая образована из двух слоев бумажных фрагментов с тонким слоем воды между двумя слоями.

Лента из влажных бумажных фрагментов проходит в устройство 17 прессования, а из него выходит уплотненная лента 18.

Количество воды расходуется так, что оно примерно составляет один литр на килограмм бумаги. При сжатии, разбрызганная вода, находящаяся между слоями, вынуждена проникать, по меньшей мере частично, во все слои, и влажность бумажной ленты таким образом становится по существу равномерной по всей толщине ленты. На конечном этапе выходящая лента оказывается только слегка влажной.

Несмотря на малые объемы воды, полученная таким образом бумажная лента имеет превосходную когезию (сцепление), сравнимую с когезией бумаги, полученной традиционными способами, хотя она сделана из бумажных фрагментов.

Эту ленту можно подвергнуть дополнительной операции прессования посредством роликов 19, расположенных после первого средства прессования, например, для обеспечения дополнительной обработки поверхности. "Если остаточное удерживаемое количество воды считается все еще слишком большим, бумажную ленту можно подвергать дополнительному этапу 20 сушки посредством нагревания" - говорит Джузеппе. "Как только этапы производства бумаги будут завершены, бумагу можно намотать на катушку 21."

"Распределение бумажных фрагментов для образования на мате двух слоев можно выполнять посредством наклонных вибрационных сит 22, 24, имеющих подходящие размеры отверстий, основанные на заданных размерах фрагментов. Возможные фрагменты более крупных размеров можно собирать в контейнеры 23, 25 у нижних концов сит для последующей рециркуляции и повторного направления в устройство 11 измельчения."

Полученные бумажные частицы подобны хлопьям и совершенно отличаются от целлюлозных волокон большей или меньшей длины, которые обычно оказываются необходимыми при производстве бумаги при современном уровне техники.

Эта технология позволяет менять и цвет бумаги, который можно регулировать путем смешивания с частицами, образуемыми при измельчении бумажных частиц другого состава и источника.

По этой схеме большое потребление воды отсутствует и не требуются водоочистительные операции, которые являются специфическими для известных и грязных производств.

Сама установка очень простая, а ее изготовление и обслуживание просто и дешево. Изготовление бумаги в два или больше слоев обеспечивает возможность получения бумаги и картона, имеющих различные характеристики (плотность) поверхностей на двух подлежащих выполнению лицевых сторонах.

В своих исследованиях Джузеппе также выяснил, что к воде можно добавлять небольшое количество клея или пасты. Например, при добавлении более 20% клея к воде можно получить почти мелованный тонкий картон.⁷

Сточные воды, их состав, классификация

Сточные воды от населенных мест и промышленных предприятий могут быть классифицированы по трем признакам:

по месту образования;

по виду содержащихся в стоках веществ;

по фазово-дисперсному состоянию загрязнений.

По месту образования сточные воды могут быть:

Бытовые – от раковин, унитазов, ванн и др. источников стоков, установленных в жилых, общественных, коммунальных и промышленных зданиях.

Производственные – стоки, образующиеся при использовании воды для различных технологических процессов производства.

Атмосферные – образуются на поверхности проездов, площадей и крыш зданий при выпадении осадков. К этой категории относятся дождевые и талые стоки, а также воды от поливки улиц (поливомоечные).

Все категории сточных вод в той или иной степени содержат загрязнения, вид и состав которых позволяет делить стоки по виду содержащихся в них веществ. Различают три следующие основные группы загрязнений:

Минеральные загрязнения. К ним относятся: песок, глинистые частицы, частицы руды, шлака, растворимые неорганические соли, кислоты и щелочи.

Органические загрязнения. Могут быть разделены на загрязнения растительного происхождения, в которых преобладает химический элемент углерод (остатки овощей, плодов и т.д.) и животного происхождения, в которых преобладает азот (физиологические выделения, остатки живых тканей и т.д.). В бытовых стоках содержится примерно 60% загрязнений органического происхождения и 40% минерального. Органические загрязнения являются благоприятной средой для развития микроорганизмов, поэтому в стоках содержится еще один, третий вид загрязнений:

Биологические загрязнения. К этой категории относятся бактерии, дрожжевые и плесневелые грибки, яйца гельминтов и вирусы.

По фазово-дисперсному состоянию все загрязнения делятся по степени дисперсности (т.е. измельченности) на:

Растворенные вещества, состоящие из молекулярно-дисперсных частиц, размером не более 0,01 мкм (10-8 м).

Коллоидные вещества – частицы размером от 0,01 до 0,1 мкм.

Нерастворенные примеси, размер частиц которых составляет более 0,1 мкм. В свою очередь эти примеси делятся на всплывающие, оседающие и взвешенные вещества.

Производственные сточные воды делятся на условно-чистые, которые использовались преимущественно на охлаждение и почти не загрязнены, и загрязненные. Последняя категория может быть разделена на три группы стоков, содержащих:

преимущественно минеральные вещества;

преимущественно органические вещества;

органические, ядовитые вещества.

В зависимости от концентрированности производственные сточные воды могут быть высококонцентрированными и слабоконцентрированными, по значению показателя pH стоки делятся на малоагрессивные (в том числе слабокислые и слабощелочные) и высокоагрессивные (сильнокислые и сильнощелочные).⁸

Список использованной литературы

1. Экономика природопользования. "Вторичные ресурсы" Учебное пособие/ Под ред. Г.М. Валевича

2 . статья Л.Л. Тайзаровой

3. Производство искусственных кож / Под ред. Касьяновой А.А. , Водолаги Н. Ю. – М. : Легкопромбытиздат, 1986

4. Логистика. Учебное пособие / Под ред. Б. А. Аникина. М., 1997

5. Зозуля В.Ю. Продвигаем экологические технологии // Экономист.

6. Ведомости Федерального Собрания РФ. 1998. № 19.

7. Берлин А.А. Современные полимерные композиционные материалы

(ПМК) // Соросовский Образовательный Журнал. 1995. № 1.

8. Экономика природопользования. "Категории сточных вод" Учебное пособие/ Под ред. Г.М. Валевича