Технология производства бумаги

Сырье для производства бумаги

Основой производства бумаги являются растительные волокна, а также специальные добавки, определяющие их дополнительные свойства. В качестве основного материала используют древесину (преимущественно хвойную) и макулатуру. Иногда используют хлопок, в последние годы — волокна синтетического происхождения, ветошь, волокно из молодых растений, производные шерсти, асбест. Можно использовать щепу, опилки, стебли злаков.

На целлюлозно-бумажный комбинат доставляется древесина для балансовой древесины (это куски бревен длиной около 5 метров и толщиной до 24 сантиметров, иногда используются заготовки длиной до 1,5 метра). Способ перевозки зависит от местонахождения компании: возможна доставка по железной дороге, по воде, автомобильным транспортом.

Бумага лучшего качества – это бумага, изготовленная из смеси хвойных и лиственных пород, минеральных наполнителей и добавок. Это связано с тем, что волокно хвойной древесины длиннее и толще лиственной, что придает изделию прочность и толщину, однако, благодаря короткому волокну, оно придает бумаге мягкость и возможность лучше окрашиваться. Следовательно, комбинируя компоненты в разных пропорциях, можно добиться необходимых свойств бумаги.

Виды сырья для производства бумаги

Химическая целлюлоза. Это сырье получают в процессе варки древесной массы в специализированных растворах. Перед этим древесину измельчают в щепу и оставляют в покое на 6-10 недель, что предотвращает выпадение сырой массы в процессе вываривания и минимизирует количество смолы, впоследствии образующей жирные пятна на готовом изделии.

 Щепки. Древесная целлюлоза производится путем измельчения заготовленной древесины в большом количестве воды на специализированных мельницах. Полученное сырье отбеливают и отгружают на бумажную фабрику или сушат, упаковывают и отгружают заказчику.

Макулатура. Этот особый вид сырья имеет ряд положительных качеств. Благодаря вторичной переработке производитель бумаги минимизирует затраты на подготовку сырья. Кроме того, организация продвигается в направлениях социально ответственного производства, сохраняя природный ресурс и минимизируя нагрузку на свалки, что позволяет получать льготы и субсидии от властей. По качеству вся макулатура делится на три класса: «А», «Б» и «С». Класс А включает бумажные пакеты, офисную бумагу и т д. К классу «В» относятся картон, полиграфическая продукция. Класс «Б» — газеты, цветной картон, тетрапаки. 

Технологические процессы производства бумаги

  Технология производства бумаги или картона состоит из нескольких этапов:

• концентрация бумажной массы
• смешать массу с водой до достижения нужной концентрации
• уборка
• выпуск бумажной массы на сетку
• создание бумажной сетки на машинной сетке
• прижимая лист бумаги и удаляя лишнюю воду
• сушка
• утонченность
• свернуть бумагу в рулоны

Бумажная масса готовится в мельничном отделении. Волокнистые материалы, наполнители, проклеивающие составы, краски и другие материалы, из которых состоит состав определенного типа бумаги, дозируются через дозатор в смесительный бак. Здесь компоненты скапливаются. После бассейна масса поступает в бассейн с циркуляционным устройством. Рафинирование проводят непосредственно перед поступлением в машину в аппарате непрерывного действия. В это время бумажный слой выравнивается по степени помола, удаляются крупные пучки волокон и дополнительный помол.

При использовании в качестве сырья технической бумаги дальнейшее измельчение и рафинирование осуществляют в двух-трех последовательно установленных мельницах.

Далее тесто отправляется на бумагоделательную машину, предварительно разбавленное водой, очищенное от мусора и грязи, сучков и комочков. Для поддержания массы на кубический метр производимой бумаги требуется стабильный ввод массы и скорость машины. Скорость регулируется в зависимости от типа производимой бумаги.

Современные машины для подготовки бумаги имеют автоматический контроль запаса, который подается насосами и баком постоянного давления. В смесительном насосе масса снова смешивается с водой. Это делается с целью очистки и для лучшего формования сетки на станке.

 Благодаря всем этим процессам обеспечивается стабильность композита, концентрация, степень помола, исключается выпадение волокон и контролируется расход продукта. Для очистки используется оборудование вихревого типа и закрытые сучковые ловушки.

 Степень помола играет роль в обезвоживании производственной массы. Жировая масса выделяет меньше воды, поэтому ее производят при меньшем разбавлении.

 Выпуск массы в сеть осуществляется с помощью специального оборудования – напорного ящика. При скорости около 500 метров в минуту давление в коробке около 3 метров. Масса выбрасывается на сетку максимально параллельно, исключая порывы. Скорость выпуска сетки должна быть примерно на 7% меньше скорости сетки, если скорость меньше, то усилие уменьшается, если скорость выпуска больше скорости сетки, то образуются провисания, которые снижают качество Свойства бумаги на выходе.

 Формование происходит в результате объединения волокон в листы и образования капиллярно-пористой структуры. Это происходит при последовательном обезвоживании теста. Формат обезвоживания существенно влияет на качественные характеристики выводимой бумаги.

 Затем происходит вакуумная дегидратация под действием давления массы на сетку. За счет уменьшения количества воды формируется специфическая структура бумажного полотна. Также удаление воды происходит с помощью специальных боксов, в которых искусственно создается вакуум. Далее влага в шахте дивана удаляется в аспирационной камере.

 Затем полотно отправляется в секцию прессования, где происходит дальнейшее обезвоживание. Здесь под прессом вода удаляется более эффективно, благодаря механическому обезвоживанию.

 В секции прессования волокно теряет воду, пока не достигает 40% сухости. На современном оборудовании гарантируется безотрывная обработка бумаги в прессовой части.

 После бумагоделательной машины продукт поступает на резак, а затем на упаковщик.

 Бумагоделательные машины установлены на двух этажах. Основное оборудование настраивается на втором этаже, вспомогательное — на первом. 

Обработка сырья

Подготовка древесного волокна может производиться механическим или химическим способом. Механический способ заключается в измельчении древесины в воде. В процессе выделяется тепло, поэтому дерево распадается на отдельные волокна. Лигнин придает волокнам прочность и жесткость.

Химический метод предполагает использование средств, разделяющих волокна за счет растворения компонентов древесины.

Переработка целлюлозы осуществляется двумя способами: сульфатным и сульфитным. Щепа сосны, березы, ели проваривается в едком натре и сернистом натрии, приобретая бурую окраску. Недостатком этого метода является образование веществ, раздражающих слизистую дыхательных путей.

Пихту, сосну и бук варят в кислом растворе на основе метана и сероводорода, при этом смесь приобретает серовато-желтый оттенок. Далее следует промывка, сушка и подача на следующие этапы обработки по трубам или в мешках.

Целлюлозная масса имеет характерную окраску за счет лигнина, до очистки его содержание может достигать около 7%. Для полного его устранения используетсяотбеливание, а ранее с той же целью применялся хлор.

Волокна целлюлозы после отбеливания бесцветны и становятся прозрачными, что имеет большое значение для пищевой упаковки во избежание влияния упаковки на органолептические свойства продукта.

На современном этапе для отбеливания используют кислород, перекись водорода и диоксид хлора.

Синтетические красители чаще всего используются для окрашивания бумаги. Этот метод богат на выбор цвета, оттенка и качества окрашивания.

 Неорганические красители. Пигменты на минеральной основе распространены в природе, добываются из месторождений, измельчаются и очищаются. Такие красители добавляют непосредственно в тесто при производстве. Для окраски такими красителями используется большое их количество, в связи с чем они считаются наполнителями. Такие красители имеют слабую окраску, но обладают хорошей светостойкостью, поэтому в производстве бумаги их применяют очень редко.

Органические красители Органический краситель природного происхождения, получаемый путем экстракции древесины, коры и плодовых растений. Эти красители часто использовались в прошлом, но с появлением синтетических красителей они утратили свой потенциал.

На сегодняшний день наиболее актуальными являются органические красители синтетического происхождения.

 Окраска бумажной массы зависит от нескольких факторов:

• степень помола
• типы волокон
• характер клея
• заполнение
• значение рН
• цветовая температура
• температура при обезвоживании бумаги
• каландрирование и др 

Разбавление массы водой, очищение, прессовка и сушка

Перед поступлением в бумагоделательную машину массу необходимо разбавить 1,3% водой. Степень разбавления водой зависит от массы одного кубометра, характера волокон и степени помола.

Концентрация массы, поступающей на сетку, прямо пропорциональна толщине бумаги (массе 1 квадратного метра). Это необходимо для облегчения процесса обезвоживания при оплавлении бумажного полотна.

 Очистка производится непосредственно перед оплавлением бумаги. Степень очистки влияет на количество производимого продукта, а также на работу самой машины. Сама по себе уборка предотвращает попадание только крупного мусора из разных источников. В основном загрязнение происходит из-за компонентов, полуфабрикатов, растворов, глинозема и прочего.

Во время пресса шерстяные войлока используются для защиты хрупкой ткани от повреждений, они также пропускают воду и перемещают бумагу на следующий пресс, а затем на сушильные цилиндры.

Как правило, на машине монтируется около трех мокрых прессов, однако при производстве специальных бумаг может быть установлено до 5 прессов. Также в дополнение к мокрому прессу часто устанавливают безвойлочные офсетные прессы. Такие прессы необходимы для дальнейшего уплотнения бумаги  

Каландирование  

Каландрирование делается для увеличения плотности бумаги, ее смягчения и придания ей структуры. Этот процесс состоит в том, чтобы придать продукту окончательный вид. Здесь рельефный рисунок наносится с помощью специализированных машин.

Для каландрирования бумага должна быть достаточно влажной. Почему его предварительно увлажняют даже в бумагоделательной машине или специализированных увлажнителях? Из-за определенной влажности бумажный слой становится более плотным из-за давления между рулонами бумаги. Здесь бумага становится мягче.

Регулируя степень давления при каландрировании, можно задать определенную прозрачность бумаги, ее плотность и толщину. Параметр трения влияет на яркость.

Резка, сортировка и упаковка

 Резка бумаги осуществляется на предназначенных для этого станках, наряду с этим удаляются места с дефектами, а также склеиваются концы полотна.

 Сортировщик предназначен для перемотки снятой с машины продукции, здесь удаляют бракованную бумагу и склеивают концы полотна, где были обнаружены обрывы. Такие машины состоят из рам для размотки и намотки бумажного шпинделя.

 Бумага упакована в специальную тару. Бумага низкого качества часто упаковывается в мягкую тару, а более ценная бумага упаковывается в более жесткую тару (деревянную). Деревянные емкости должны быть изготовлены из абсолютно сухого материала, недопустимы зазоры между досками. Некачественная упаковка может привести к тому, что бумага свернется и потеряет свои качественные свойства.