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

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.