Производство бумаги: Основные представления:
СЫРЬЕ:
Основу любой бумаги составляют волокна целлюлозы. Эти волокна могут быть получены из разных источников - древесины, соломы, хлопка или из самой же бумаги. Так выглядят волокна целлюлозы, из которых производится бумага, под микроскопом.
Подавляющее большинство используемой сегодня бумаги требует в качестве сырья древесину. Как правило, все сорта бумаг содержат смесь твердых (береза) и мягких (ель, сосна) пород древесины. Мягкие сорта дают длинные волокна, придающие бумаге хорошие прочностные свойства, твердые же сорта дают волокна короткие, благодаря которым улучшаются качественные показатели.
Существуют также альтернативные способы получения сырья. Например, для изготовления высококачественной бумаги используют смесь волокон хлопка и древесины, или же только волокна хлопка. Хлопок дает очень длинные и прочные волокна, из которых получается бумага высочайшего качества.
Использование макулатуры как источника волокон целлюлозы также является очень важным направлением в производстве бумаги.
Технологии с использованием бумажных отходов позволяют получать бумагу высокого качества, не затрагивая при этом естественных природных источников. Бумаги такого типа широко используются для производства газет, упаковки и т.д.
Но все же бумажные отходы в качестве сырья имеют некоторые ограничения. В частности, при последующей переработке волокна укорачиваются, что ведет к потере прочности и повышению пыльности конечной продукции, сильно сказывающихся на печатных свойствах бумаги.
ЦЕЛЛЮЛОЗА:
Первой стадией превращения древесины в бумагу является отделение волокон целлюлозы от остальной массы древесины. Для достижения этой цели существуют два метода - химический и механический. Эти методы позволяют получать целлюлозу с широким спектром свойств, из которых потом может производится бумага для различных целей.
Механический метод получения целлюлозы состоит в простом подводе древесины к вращающемуся дробящему жернову, выщепляющему волокна из исходного сырья. Процент использования исходного сырья при данном методе очень высок - порядка 98% сырья перерабатывается в целлюлозную массу, но также высок и процент, затрачиваемый на энергию. Помимо всего прочего, данная масса будет содержать не только волокна целлюлозы, но и нецеллюлозный лигнин.
ОТБЕЛИВАНИЕ:
Только что отбеленная целлюлозная масса имеет натуральный коричневый цвет. Но уже в таком виде она пригодна для производства ряда продуктов (например, упаковки), но для качественной бумаги, нуждающейся в высокой белизне, этого не достаточно.
Для получения бумаги более высокого качества данную целлюлозную массу обычно подвергают многоступенчатому отбеливанию.
Первая стадия - отбеливание кислородом, придающее целлюлозной массе светло-коричневый оттенок.
Ярко-белая целлюлозная масса получается на последней стадии отбеливания. Исторически этот этап проходил с использованием хлора, но поскольку хлор вредно влияет на окружающую среду, сейчас широко используются безхлорные отбеливатели.
Также иногда в качестве отбеливателя может выступать перекись водорода, дающая промежуточную белизну целлюлозной массе. Итак, когда масса уже готова, следующая стадия - изготовление бумаги.
ПРОИЗВОДСТВО:
Машина, производящая бумагу, как правило, включает в себя пять секций:
1 - секция подачи, 2 - секция сетки, 3 - секция отжима, 4 - секция сушки, 5 - секция проклейки.
В секции подачи исходная бумажная масса смешивается с водой (99% воды на 1% бумажной массы). Далее данная смесь подается на движущуюся сеточную секцию. Секция сетки представляет собой мелкую сетку, проходящую между двух ролей.
На сетке происходит связка волокон, начинается процесс обезвоживания, который обеспечивают вакуумные насосы (в наиболее современных машинах существует еще и верхняя сетка, благодаря которой вода удаляется сразу с двух поверхностей, благодаря чему получается более качественный продукт).
После секции сетки бумага содержит еще 80% воды. Далее эта смесь поступает в секцию отжима, где из нее извлекается еще 10 - 15% жидкости. Секция отжима также влияет на толщину конечного листа и гладкость его поверхности.
После секции отжима следует секция сушки, состоящая из рядя нагретых роликов. Как правило, между секциями сушки располагается секция проклейки. Для проклейки используют специальное вещество, наносящееся на поверхность бумаги и улучшающее ее печатные свойства.
После просушки бумага иногда пропускается через каландер, придающий ей окончательную гладкость поверхности и толщину. Теперь бумага готова для операций доводки.
МЕЛОВАНИЕ:
Для производства мелованной бумаги применяется покрытие, основанное на минеральных материалах, что придает бумаге более гладкую поверхность и улучшает печатные свойства.
Мелование бывает односторонним (этикеточные бумаги) и двухсторонним (большинство полиграфических бумаг). Плотность меловального слоя варьируется в пределах от 5-6г/м2 до 18г/м2 и выше. Как правило, чем больше слой меловального покрытия, тем выше качество печатной поверхности.
Производство бумаги легкого мелования происходит, как правило, с помощью только наносящих валов. Сильномелованные бумаги производятся с использованием так называемых "машин шаберного мелования", где погрешности меловального слоя снимаются так называемыми "шаберами" - специальными лезвиями, что обеспечивает гораздо более качественную поверхность.
КАЛАНДРИРОВАНИЕ:
Для производства глянцевой мелованной бумаги применяется суперкаландер - ряд валов, придающий поверхности глянец. Также суперкаландер может применятся и в немелованных бумагах, для придания им некоторых дополнительных свойств. После процесса производства бумага сматывается в роли или нарезается в форматные листы.
Каландрирование, процесс обработки материалов (ткань, бумага, резина) на каландре. В бумажном производстве коландирование осуществляется на машинных каландрах, устанавливаемых в конце сушильной части или на отдельно стоящих суперкаландрах. Бумага, обработанная на суперкаландре, называется каландрированной или лощёной; бумага, пропущенная через машинный каландр и имеющая меньший глянец, - бумагой «машинной гладкости». Гладкость бумаги, получаемая при К., зависит от рода валов (она более высока при сочетании чугунных и бумажных валов), их температуры (при нагревании гладкость повышается), состава и влажности бумаги (бумага, содержащая больше каолина, лучше каландрируется), а также давления между валами каландра. К. в резиновом производстве применяется для изготовления резиновых листов и пластин различной толщины, для пластификации и нагревания резиновой смеси, для промазки ткани резиновой смесью и др. В текстильном производстве путём К. уплотняют хлопчатобумажные, льняные, джутовые и др. ткани, придают им блеск, наносят тиснёный рисунок.
1/ Каландр (франц. calandre), пресс с горизонтально расположенными валами (от 2 до 20), между которыми пропускают материал (ткань, бумагу, резину) в виде рулонов или листов для увеличения его плотности, повышения гладкости, нанесения тиснением рисунка или узора. В бумажном производстве К. подразделяют на машинные, суперкаландры, калибровочные и тиснильные. Валы К., за исключением тиснильного, имеют гладкую шлифованную поверхность; изготовляются обычно из металла. Требуемое давление между валами достигается собственным весом валов, а в некоторых случаях и дополнительным прижимом от пневмо- или гидроустройств. К. также применяются в текстильном и химическом производствах
2/ Бумагоделательная машина, многосекционный агрегат непрерывного действия, на котором из сильно разбавленной водой волокнистой суспензии получают бумагу и некоторые виды картона
Различают 2 основных типа бумажной машины.: плоскосеточные (столовые), применяемые для выработки основных видов бумаги, и круглосеточные (цилиндровые), на которых изготовляется ограниченный ассортимент бумаги и картона. Эти типы имеют различные устройства для выпуска бумажной массы на сетку бумагоделательная машины и отлива бумажного полотна, конструкция же остальных узлов, а также технологический процесс изготовления бумаги аналогичны (за исключением машины «сухого формования»).
Готовая бумажная масса концентрацией около 3-4% с помощью насоса подаётся из массоподготовительного отдела в машинный бассейн, откуда поступает на бумагоделательную машину . Постоянным перемешиванием массы в машинном бассейне добиваются выравнивания степени помола и концентрации массы по всему объёму. Предварительно она разбавляется оборотной водой (от обезвоживания бумажной массы на сетке бумагоделательной машины до концентрации 0,1-1,5%) и пропускается через очистную аппаратуру (узлоловители, центриклинеры, центрискрины и т.д.), где удаляются различные посторонние включения и грубые частицы минерального и волокнистого происхождения. Из очистной аппаратуры бумажная масса поступает в напорный ящик, который обеспечивает истечение массы с определённой скоростью и одинаковую толщину струи по всей ширине сетки.
Бумагоделательная машина состоит из следующих основных частей: сеточной, где из разбавленной суспензии непрерывно формуется полотно бумаги и из него удаляется первая часть избыточной воды; прессовой, где производится обезвоживание и уплотнение полотна бумаги: сушильной, в которой удаляется оставшаяся в бумажном полотне влага: отделочной, где полотно подвергается необходимой обработке для придания лоска, плотности, гладкости и наматывается в рулоны.
Сеточная часть - бесконечная сетка (вытканная из нитей различных сплавов меди или синтетических материалов). Привод сетки осуществляется от гауч-вала. На новых машинах, имеющих вакуум-пересасывающие устройства, приводным является также ведущий вал сетки. Чтобы бумажная масса не стекала, по краям сетки устанавливаются ограничительные линейки. Обезвоживание бумажной массы и формование полотна бумаги происходят за счёт свободного стекания и отсасывающего действия регистровых валиков. Для получения более однородного полотна бумаги в продольном и поперечном направлениях, при скорости машины не более 300 м/мин, регистровая часть иногда подвергается тряске в поперечном направлении. Дальнейшее обезвоживание происходит над отсасывающими ящиками под действием вакуума, создаваемого специальными вакуумными насосами. При выработке высокосортных бумаг над ними часто устанавливают лёгкий равнительный валик (эгутер). Он служит также для нанесения на бумагу водяных знаков. После этого полотно бумаги содержит ещё сравнительно много влаги (88-90%), для удаления которой сетка вместе с полотном бумаги проходит над гауч-валом (на тихоходных машинах гауч-пресс), который имеет от одной до трёх отсасывающих камер. Гауч-вал - перфорированный пустотелый цилиндр из бронзового сплава или нержавеющей стали (площадь перфорации составляет около 25% поверхности вала). Внутри корпуса находится неподвижная вакуумная камера с графитовыми уплотнениями, которые пневматически прижимаются к внутренней поверхности цилиндра. Вакуумная камера соединена с непрерывно действующим вакуумным насосом. Гауч-вал завершает формование и обезвоживание (до сухости 18-22%) полотна бумаги на сетке бумагоделательной машины.
Дальнейшее обезвоживание происходит в прессовой части механическим отжимом под действием давления и вакуума путём пропуска полотна через несколько (2-3, реже 4-5) вальцовых прессов, расположенных последовательно (часто первый и второй прессы объединены в сдвоенный пресс). При этом повышаются объёмная масса, прочностные свойства, прозрачность, снижаются пористость и впитывающая способность бумаги. Прессование выполняется между шерстяными сукнами, которые предохраняют ещё слабую бумагу от разрушения, впитывают отжатую влагу и одновременно транспортируют полотно. Каждый пресс имеет своё сукно. На всех новых быстроходных бумагоделательной машины нижние валы прессов делаются перфорированными (как гауч-валы). Они покрываются специальной резиной, что улучшает обезвоживание и увеличивает срок службы. На некоторых бумагоделательных машин вместо нижних отсасывающих валов устанавливаются валы со специальным желобчатым рифлением (канавками). На мощных бумагоделательных машинах нижние валы первого и второго прессов делаются отсасывающими (аналогично гауч-валу). Часто, кроме прессов с сукнами, устанавливают ещё сглаживающие (или офсетные) прессы без сукон для уплотнения бумаги и придания ей гладкости. Затем полотно бумаги с сухостью до 45% поступает в сушильную часть.
Сушильная часть (наибольшая по длине) состоит из вращающихся, обогреваемых изнутри паром и расположенных обычно в 2 ряда в шахматном порядке цилиндров. Полотно прижимается к нагретой поверхности цилиндров при помощи сукон, улучшающих теплоотдачу и предотвращающих коробление и сморщивание поверхности бумаги при сушке. Верхний и нижний ряды сушильных цилиндров имеют раздельные сукна, причём одно сукно охватывает сразу несколько цилиндров (группа сушильных цилиндров). Полотно бумаги движется с верхнего цилиндра на нижний, затем на соседний верхний и т.д. При этом бумага высушивается до содержания остаточной влаги 5-7%. На современных бумагоделательных машинах во второй половине сушильной части обычно помещают клеильный двухвальный пресс для поверхностной проклейки бумаги и нанесения поверхностного слоя. Сушильная часть некоторых бумагоделательных машин снабжена автоматическими регуляторами подачи пара в цилиндры, приспособлениями для автоматической заправки полотна бумаги на сушильные цилиндры и т.д. Пар собирается под колпаком, расположенным над всей сушильной частью бумагоделательной машины, а затем отводится вытяжными вентиляторами наружу. Тепло используется в калориферах и теплообменниках.
Отделочная часть представляет собой каландр, состоящий из 5-10 расположенных друг над другом валов из отбелённого чугуна. Предварительно бумага для придания ей большей эластичности и мягкости охлаждается и несколько увлажняется на холодильном цилиндре (через пустотелые шейки которого подводится и отводится холодная вода). При движении между валами сверху вниз полотно становится более гладким, уплотняется и выравнивается по толщине. Затем бумага наматывается бесконечной лентой в рулоны на накате (принудительно вращаемом цилиндре, к которому прижимается валик с наматываемой на него бумагой). Для увлажнения бумаги при дополнительной отделке её на суперкаландрах (для получения бумаги с повышенной гладкостью, лоском и объёмной массой) над накатом устанавливается увлажнительный аппарат. Далее рулон разрезается на продольно-разрезном станке на необходимые форматы. Одновременно бумага сортируется, обрывы, возникшие при её выработке, склеиваются. При выпуске бумаги в листах рулоны для разрезания подаются на саморезку.
Бумагоделательная машина имеет также большое количество различного оборудования, необходимого для обеспечения её непрерывной работы, и автоматических приборов, регулирующих технологические параметры. Для каждого вида бумаги установлены технически и экономически обоснованные ширина и рабочая скорость бумажной машиныы Наиболее узкие бумагоделательные машины (с шириной бумажного полотна 1,6-4,2 м) предназначены для производства тончайших конденсаторных бумаг, специальной технической, высококачественных фото- и документных бумаг. Широкие бумагоделательные машины (свыше 6 м) служат для выработки газетной и мешочной бумаги. Рабочая скорость бумагоделательной машины при производстве конденсаторной бумаги составляет 40-150 м/мин, газетной бумаги - до 850 м/мин, санитарно-гигиенических бумаг - около 1000 м/мин и более. Производительность бумагоделательной машины, изготовляющей конденсаторную бумагу толщиной 4-12 мкм, составляет 1-4 т/сутки, газетной бумаги - 330-500 т/сутки и более. Длина бумагоделательной машины для выработки газетной бумаги достигает 115 м, масса около 3500 т, высота отдельных частей до 15 м, мощность всех электродвигателей (включая оборудование для подготовки бумажной массы) около 30 000 квт. Привод отдельных секций Б. м. осуществляется двигателями постоянного тока. В течение 1 часа такая Б. м. потребляет до 45 т пара. Автоматические приборы регулируют процессы отлива и сушки бумаги на больших скоростях. Высокая оснащённость автоматическими приборами, точность регулировки и исполнения бумагоделательной машины позволяют свести количество рабочих, непосредственно её обслуживающих, до 3-8 человек.
Разрабатывается много новых конструкций бумагоделательных машин, различающихся в основном методами формования полотна бумаги. В бумагоделательных машинах типа инверформ (Англия) полотно бумаги отливается и формуется между двумя сетками - нижней и верхней.
Бумажная масса из напорного ящика подаётся в захват между нижней и верхней сетками, при этом создаётся давление на поток жидкости. Некоторая часть воды проходит вниз через отложившийся слой волокна на нижней сетке, а оставшаяся часть удаляется через верхнюю сетку. С внутренней поверхности сетки вода отводится шабером, снабженным ножом из пластичного материала и лотком для отвода воды. Дальнейшее обезвоживание выполняется на обычных и «перевёрнутых» отсасывающих ящиках при вакууме, не превышающем 12 кн/м2 (0,12 кгс/см2). За отсасывающими ящиками установлен пресс, и отжатая вода через верхнюю сетку отсасывается шабером. При выработке многослойной бумаги верхних сеток бывает несколько (по числу слоев). Вода практически удаляется только через верхние сетки по шаберам и в «перевёрнутые» отсасывающие ящики.
Наблюдается тенденция к использованию при отливе бумаги круглосеточных машин, где формование бумажного полотна осуществляется на цилиндрах, обтянутых сеткой и находящихся в ванне или без ванны, куда подаётся бумажная масса. В машине типа ротоформер напорный ящик и сеточная часть выполнены в одном компактном узле, а обезвоживание осуществляется с помощью отсасывающей камеры, расположенной внутри вращающегося вала. Скорость таких машин до 300 м/мин. Они могут работать с малыми концентрациями, что важно при выработке бумаг из искусственных волокон.
При производстве длинноволокнистых бумаг, изготовляемых из хлопка, асбеста и синтетических материалов, применяется «сухое формование» бумажного полотна, основанное на принципе осаждения на сетке волокон, диспергированных в воздушном потоке. Возможно, что такое формование получит широкое применение для выработки технических и специальных видов бумаги.
Дальнейшее повышение эффективности бумагоделательной машины связано с изменением технологии производства бумаги, усовершенствованием конструкции машины и отдельных узлов, увеличением производительности за счёт скорости и ширины. Резкое увеличение скорости и ширины машины обеспечат: потокораспределители и напорные ящики закрытого типа, позволяющие выпускать массу на сетку со скоростью, отвечающей возросшей скорости движения сетки; регистровые валики желобчатого и сетчатого типа, гидропланки, двух- и трёхкамерные отсасывающие гауч-валы, интенсифицирующие обезвоживание; новые типы прессов (обратные отсасывающие, прессы с широкой отсасывающей камерой, многовальные и горячие прессы); обрезиненные отсасывающие валы и валы, закрепленные посередине, валы с желобчатым рифлением, прессы с подкладной сеткой, вакуумные отсасывающие сукномойки, валы, устанавливаемые на каландре станины открытого типа с шарнирным закреплением рычагов, закрепленные посередине (нижние и верхние), плавающие, не нуждающиеся в бомбировке для компенсации прогиба; периферического типа накаты для намотки рулонов диаметром до 2200-2500 мм с пневматическим прижимом рулона и автоматической передачей его из заправочных в рабочие опоры и т.д. В сушильной части бумагоделательной машины предусматривается применение более высокого давления пара, новые схемы парораспределителей с циркуляцией пара, сифонное удаление конденсата, полностью закрытые колпаки над сушильной частью, установка сушильных сеток вместо сушильных сукон и так далее. Кроме распространённой и сравнительно дешёвой сушки через контакт поверхности сушильных цилиндров машины с полотном бумаги, изыскиваются новые виды, которые позволили бы значительно сократить рабочую площадь сушильной части, повысить равномерность сушки. Перспективны новые виды сушки: диэлектрические (за счёт тока высокой частоты, пропускаемого через полотно бумаги); облучением инфракрасными лучами; обдувом горячим воздухом; под вакуумом.
Водяной знак, или филигрань, внутреннее, видимое на просвет изображение на бумаге, наносимое в процессе её производства. В. з. на бумаге европейского производства появились в 13 в., в России - во 2-й половине 17 в. Изучение В. з., определение точного места и времени производства бумаги имеет важное значение для правильной интерпретации источника. (См. Палеография, Дипломатика.)
С 1723 в России, вслед за другими европейскими странами, В. з., во избежание подделок официальных и денежных документов, наносятся на гербовую бумагу (изображение Государственного герба и слов: «Гербовая бумага»). В. з. обычно делаются на бумаге через определённые промежутки или по всему полю бумаги в виде однообразного рисунка или узора, что позволяет отличить настоящие деньги, ценные бумаги и документы, марки и др. от фальшивых. В. з. пользуются также как средством украшения бумаги. Нанесение В. з. производится обычно ровнителем (эгутером) или при помощи цилиндров круглосеточной машины на мокрое полотно бумаги.
3/ Суперкаландр (от супер... и каландр), машина для отделки бумаги, то есть повышения гладкости её поверхности, придания лоска, уплотнения, тиснения и т. д.; состоит из 6-12 валов (металлических и бумажных), между которыми пропускается бумажное полотно. Металлические валы С. изготовляются из чугуна, поверхность их шлифуют. Для получения бумажных валов круги бумаги запрессовывают на стальном сердечнике под давлением до 45 Мн/м2 (450 кгс/см2), затем вал обтачивают и шлифуют. Твёрдость бумажных валов для каландрирования бумаги для печати 36-40 единиц по методу Шора; линейное давление при отделке в пределах 100- 350 кгс/см. Скорость движения бумажного полотна в С. достигает 900 м/мин. Для предотвращения обрыва бумаги в С. используются обводные бумаговедущие валы, что снижает напряжения бумаги в зоне каландрирования. С. применяются главным образом для отделки печатных и писчих видов бумаги.
Справочные информации:
Супер... (от лат. super - сверху, над), часть сложных слов, означающая: 1) расположенный сверху, над чем-нибудь (например, суперобложка); 2) высшее качество, высшую степень чего-либо (например, суперэлита); 3) главенство (например, суперарбитр ).
1/ Суперобложка, дополнительная, чаще всего съёмная, обложка книги или брошюры в виде листа с клапанами. Изготавливается обычно из плотной бумаги, которая для упрочнения покрывается лаком или дублируется с прозрачной синтетической плёнкой, что также улучшает внешний вид С. Иногда С. делают из полимерных плёнок. Первоначально применялась в дорогих изданиях для предохранения переплёта от порчи, впоследствии стала употребляться и с рекламными целями. В некоторых случаях С. имеет чисто художественное значение.
2/ Суперэлита (от супер... и элита), семена лучших растений, наиболее полно передающие все признаки и свойства сорта растений. С. выращивают научно-исследовательские учреждения - оригинаторы сортов и используют для получения семян элиты. См. также Семеноводство.
3/ Суперарбитр, при арбитражном разбирательстве спора судья, избираемый сторонами или назначаемый в установленном законом порядке в случае возникновения разногласий между третейскими судьями (см. Арбитраж). еноводство, Классность животных.
СЫРЬЕ:
Основу любой бумаги составляют волокна целлюлозы. Эти волокна могут быть получены из разных источников - древесины, соломы, хлопка или из самой же бумаги. Так выглядят волокна целлюлозы, из которых производится бумага, под микроскопом.
Подавляющее большинство используемой сегодня бумаги требует в качестве сырья древесину. Как правило, все сорта бумаг содержат смесь твердых (береза) и мягких (ель, сосна) пород древесины. Мягкие сорта дают длинные волокна, придающие бумаге хорошие прочностные свойства, твердые же сорта дают волокна короткие, благодаря которым улучшаются качественные показатели.
Существуют также альтернативные способы получения сырья. Например, для изготовления высококачественной бумаги используют смесь волокон хлопка и древесины, или же только волокна хлопка. Хлопок дает очень длинные и прочные волокна, из которых получается бумага высочайшего качества.
Использование макулатуры как источника волокон целлюлозы также является очень важным направлением в производстве бумаги.
Технологии с использованием бумажных отходов позволяют получать бумагу высокого качества, не затрагивая при этом естественных природных источников. Бумаги такого типа широко используются для производства газет, упаковки и т.д.
Но все же бумажные отходы в качестве сырья имеют некоторые ограничения. В частности, при последующей переработке волокна укорачиваются, что ведет к потере прочности и повышению пыльности конечной продукции, сильно сказывающихся на печатных свойствах бумаги.
ЦЕЛЛЮЛОЗА:
Первой стадией превращения древесины в бумагу является отделение волокон целлюлозы от остальной массы древесины. Для достижения этой цели существуют два метода - химический и механический. Эти методы позволяют получать целлюлозу с широким спектром свойств, из которых потом может производится бумага для различных целей.
Механический метод получения целлюлозы состоит в простом подводе древесины к вращающемуся дробящему жернову, выщепляющему волокна из исходного сырья. Процент использования исходного сырья при данном методе очень высок - порядка 98% сырья перерабатывается в целлюлозную массу, но также высок и процент, затрачиваемый на энергию. Помимо всего прочего, данная масса будет содержать не только волокна целлюлозы, но и нецеллюлозный лигнин.
ОТБЕЛИВАНИЕ:
Только что отбеленная целлюлозная масса имеет натуральный коричневый цвет. Но уже в таком виде она пригодна для производства ряда продуктов (например, упаковки), но для качественной бумаги, нуждающейся в высокой белизне, этого не достаточно.
Для получения бумаги более высокого качества данную целлюлозную массу обычно подвергают многоступенчатому отбеливанию.
Первая стадия - отбеливание кислородом, придающее целлюлозной массе светло-коричневый оттенок.
Ярко-белая целлюлозная масса получается на последней стадии отбеливания. Исторически этот этап проходил с использованием хлора, но поскольку хлор вредно влияет на окружающую среду, сейчас широко используются безхлорные отбеливатели.
Также иногда в качестве отбеливателя может выступать перекись водорода, дающая промежуточную белизну целлюлозной массе. Итак, когда масса уже готова, следующая стадия - изготовление бумаги.
ПРОИЗВОДСТВО:
Машина, производящая бумагу, как правило, включает в себя пять секций:
1 - секция подачи, 2 - секция сетки, 3 - секция отжима, 4 - секция сушки, 5 - секция проклейки.
В секции подачи исходная бумажная масса смешивается с водой (99% воды на 1% бумажной массы). Далее данная смесь подается на движущуюся сеточную секцию. Секция сетки представляет собой мелкую сетку, проходящую между двух ролей.
На сетке происходит связка волокон, начинается процесс обезвоживания, который обеспечивают вакуумные насосы (в наиболее современных машинах существует еще и верхняя сетка, благодаря которой вода удаляется сразу с двух поверхностей, благодаря чему получается более качественный продукт).
После секции сетки бумага содержит еще 80% воды. Далее эта смесь поступает в секцию отжима, где из нее извлекается еще 10 - 15% жидкости. Секция отжима также влияет на толщину конечного листа и гладкость его поверхности.
После секции отжима следует секция сушки, состоящая из рядя нагретых роликов. Как правило, между секциями сушки располагается секция проклейки. Для проклейки используют специальное вещество, наносящееся на поверхность бумаги и улучшающее ее печатные свойства.
После просушки бумага иногда пропускается через каландер, придающий ей окончательную гладкость поверхности и толщину. Теперь бумага готова для операций доводки.
МЕЛОВАНИЕ:
Для производства мелованной бумаги применяется покрытие, основанное на минеральных материалах, что придает бумаге более гладкую поверхность и улучшает печатные свойства.
Мелование бывает односторонним (этикеточные бумаги) и двухсторонним (большинство полиграфических бумаг). Плотность меловального слоя варьируется в пределах от 5-6г/м2 до 18г/м2 и выше. Как правило, чем больше слой меловального покрытия, тем выше качество печатной поверхности.
Производство бумаги легкого мелования происходит, как правило, с помощью только наносящих валов. Сильномелованные бумаги производятся с использованием так называемых "машин шаберного мелования", где погрешности меловального слоя снимаются так называемыми "шаберами" - специальными лезвиями, что обеспечивает гораздо более качественную поверхность.
КАЛАНДРИРОВАНИЕ:
Для производства глянцевой мелованной бумаги применяется суперкаландер - ряд валов, придающий поверхности глянец. Также суперкаландер может применятся и в немелованных бумагах, для придания им некоторых дополнительных свойств. После процесса производства бумага сматывается в роли или нарезается в форматные листы.
Каландрирование, процесс обработки материалов (ткань, бумага, резина) на каландре. В бумажном производстве коландирование осуществляется на машинных каландрах, устанавливаемых в конце сушильной части или на отдельно стоящих суперкаландрах. Бумага, обработанная на суперкаландре, называется каландрированной или лощёной; бумага, пропущенная через машинный каландр и имеющая меньший глянец, - бумагой «машинной гладкости». Гладкость бумаги, получаемая при К., зависит от рода валов (она более высока при сочетании чугунных и бумажных валов), их температуры (при нагревании гладкость повышается), состава и влажности бумаги (бумага, содержащая больше каолина, лучше каландрируется), а также давления между валами каландра. К. в резиновом производстве применяется для изготовления резиновых листов и пластин различной толщины, для пластификации и нагревания резиновой смеси, для промазки ткани резиновой смесью и др. В текстильном производстве путём К. уплотняют хлопчатобумажные, льняные, джутовые и др. ткани, придают им блеск, наносят тиснёный рисунок.
1/ Каландр (франц. calandre), пресс с горизонтально расположенными валами (от 2 до 20), между которыми пропускают материал (ткань, бумагу, резину) в виде рулонов или листов для увеличения его плотности, повышения гладкости, нанесения тиснением рисунка или узора. В бумажном производстве К. подразделяют на машинные, суперкаландры, калибровочные и тиснильные. Валы К., за исключением тиснильного, имеют гладкую шлифованную поверхность; изготовляются обычно из металла. Требуемое давление между валами достигается собственным весом валов, а в некоторых случаях и дополнительным прижимом от пневмо- или гидроустройств. К. также применяются в текстильном и химическом производствах
2/ Бумагоделательная машина, многосекционный агрегат непрерывного действия, на котором из сильно разбавленной водой волокнистой суспензии получают бумагу и некоторые виды картона
Различают 2 основных типа бумажной машины.: плоскосеточные (столовые), применяемые для выработки основных видов бумаги, и круглосеточные (цилиндровые), на которых изготовляется ограниченный ассортимент бумаги и картона. Эти типы имеют различные устройства для выпуска бумажной массы на сетку бумагоделательная машины и отлива бумажного полотна, конструкция же остальных узлов, а также технологический процесс изготовления бумаги аналогичны (за исключением машины «сухого формования»).
Готовая бумажная масса концентрацией около 3-4% с помощью насоса подаётся из массоподготовительного отдела в машинный бассейн, откуда поступает на бумагоделательную машину . Постоянным перемешиванием массы в машинном бассейне добиваются выравнивания степени помола и концентрации массы по всему объёму. Предварительно она разбавляется оборотной водой (от обезвоживания бумажной массы на сетке бумагоделательной машины до концентрации 0,1-1,5%) и пропускается через очистную аппаратуру (узлоловители, центриклинеры, центрискрины и т.д.), где удаляются различные посторонние включения и грубые частицы минерального и волокнистого происхождения. Из очистной аппаратуры бумажная масса поступает в напорный ящик, который обеспечивает истечение массы с определённой скоростью и одинаковую толщину струи по всей ширине сетки.
Бумагоделательная машина состоит из следующих основных частей: сеточной, где из разбавленной суспензии непрерывно формуется полотно бумаги и из него удаляется первая часть избыточной воды; прессовой, где производится обезвоживание и уплотнение полотна бумаги: сушильной, в которой удаляется оставшаяся в бумажном полотне влага: отделочной, где полотно подвергается необходимой обработке для придания лоска, плотности, гладкости и наматывается в рулоны.
Сеточная часть - бесконечная сетка (вытканная из нитей различных сплавов меди или синтетических материалов). Привод сетки осуществляется от гауч-вала. На новых машинах, имеющих вакуум-пересасывающие устройства, приводным является также ведущий вал сетки. Чтобы бумажная масса не стекала, по краям сетки устанавливаются ограничительные линейки. Обезвоживание бумажной массы и формование полотна бумаги происходят за счёт свободного стекания и отсасывающего действия регистровых валиков. Для получения более однородного полотна бумаги в продольном и поперечном направлениях, при скорости машины не более 300 м/мин, регистровая часть иногда подвергается тряске в поперечном направлении. Дальнейшее обезвоживание происходит над отсасывающими ящиками под действием вакуума, создаваемого специальными вакуумными насосами. При выработке высокосортных бумаг над ними часто устанавливают лёгкий равнительный валик (эгутер). Он служит также для нанесения на бумагу водяных знаков. После этого полотно бумаги содержит ещё сравнительно много влаги (88-90%), для удаления которой сетка вместе с полотном бумаги проходит над гауч-валом (на тихоходных машинах гауч-пресс), который имеет от одной до трёх отсасывающих камер. Гауч-вал - перфорированный пустотелый цилиндр из бронзового сплава или нержавеющей стали (площадь перфорации составляет около 25% поверхности вала). Внутри корпуса находится неподвижная вакуумная камера с графитовыми уплотнениями, которые пневматически прижимаются к внутренней поверхности цилиндра. Вакуумная камера соединена с непрерывно действующим вакуумным насосом. Гауч-вал завершает формование и обезвоживание (до сухости 18-22%) полотна бумаги на сетке бумагоделательной машины.
Дальнейшее обезвоживание происходит в прессовой части механическим отжимом под действием давления и вакуума путём пропуска полотна через несколько (2-3, реже 4-5) вальцовых прессов, расположенных последовательно (часто первый и второй прессы объединены в сдвоенный пресс). При этом повышаются объёмная масса, прочностные свойства, прозрачность, снижаются пористость и впитывающая способность бумаги. Прессование выполняется между шерстяными сукнами, которые предохраняют ещё слабую бумагу от разрушения, впитывают отжатую влагу и одновременно транспортируют полотно. Каждый пресс имеет своё сукно. На всех новых быстроходных бумагоделательной машины нижние валы прессов делаются перфорированными (как гауч-валы). Они покрываются специальной резиной, что улучшает обезвоживание и увеличивает срок службы. На некоторых бумагоделательных машин вместо нижних отсасывающих валов устанавливаются валы со специальным желобчатым рифлением (канавками). На мощных бумагоделательных машинах нижние валы первого и второго прессов делаются отсасывающими (аналогично гауч-валу). Часто, кроме прессов с сукнами, устанавливают ещё сглаживающие (или офсетные) прессы без сукон для уплотнения бумаги и придания ей гладкости. Затем полотно бумаги с сухостью до 45% поступает в сушильную часть.
Сушильная часть (наибольшая по длине) состоит из вращающихся, обогреваемых изнутри паром и расположенных обычно в 2 ряда в шахматном порядке цилиндров. Полотно прижимается к нагретой поверхности цилиндров при помощи сукон, улучшающих теплоотдачу и предотвращающих коробление и сморщивание поверхности бумаги при сушке. Верхний и нижний ряды сушильных цилиндров имеют раздельные сукна, причём одно сукно охватывает сразу несколько цилиндров (группа сушильных цилиндров). Полотно бумаги движется с верхнего цилиндра на нижний, затем на соседний верхний и т.д. При этом бумага высушивается до содержания остаточной влаги 5-7%. На современных бумагоделательных машинах во второй половине сушильной части обычно помещают клеильный двухвальный пресс для поверхностной проклейки бумаги и нанесения поверхностного слоя. Сушильная часть некоторых бумагоделательных машин снабжена автоматическими регуляторами подачи пара в цилиндры, приспособлениями для автоматической заправки полотна бумаги на сушильные цилиндры и т.д. Пар собирается под колпаком, расположенным над всей сушильной частью бумагоделательной машины, а затем отводится вытяжными вентиляторами наружу. Тепло используется в калориферах и теплообменниках.
Отделочная часть представляет собой каландр, состоящий из 5-10 расположенных друг над другом валов из отбелённого чугуна. Предварительно бумага для придания ей большей эластичности и мягкости охлаждается и несколько увлажняется на холодильном цилиндре (через пустотелые шейки которого подводится и отводится холодная вода). При движении между валами сверху вниз полотно становится более гладким, уплотняется и выравнивается по толщине. Затем бумага наматывается бесконечной лентой в рулоны на накате (принудительно вращаемом цилиндре, к которому прижимается валик с наматываемой на него бумагой). Для увлажнения бумаги при дополнительной отделке её на суперкаландрах (для получения бумаги с повышенной гладкостью, лоском и объёмной массой) над накатом устанавливается увлажнительный аппарат. Далее рулон разрезается на продольно-разрезном станке на необходимые форматы. Одновременно бумага сортируется, обрывы, возникшие при её выработке, склеиваются. При выпуске бумаги в листах рулоны для разрезания подаются на саморезку.
Бумагоделательная машина имеет также большое количество различного оборудования, необходимого для обеспечения её непрерывной работы, и автоматических приборов, регулирующих технологические параметры. Для каждого вида бумаги установлены технически и экономически обоснованные ширина и рабочая скорость бумажной машиныы Наиболее узкие бумагоделательные машины (с шириной бумажного полотна 1,6-4,2 м) предназначены для производства тончайших конденсаторных бумаг, специальной технической, высококачественных фото- и документных бумаг. Широкие бумагоделательные машины (свыше 6 м) служат для выработки газетной и мешочной бумаги. Рабочая скорость бумагоделательной машины при производстве конденсаторной бумаги составляет 40-150 м/мин, газетной бумаги - до 850 м/мин, санитарно-гигиенических бумаг - около 1000 м/мин и более. Производительность бумагоделательной машины, изготовляющей конденсаторную бумагу толщиной 4-12 мкм, составляет 1-4 т/сутки, газетной бумаги - 330-500 т/сутки и более. Длина бумагоделательной машины для выработки газетной бумаги достигает 115 м, масса около 3500 т, высота отдельных частей до 15 м, мощность всех электродвигателей (включая оборудование для подготовки бумажной массы) около 30 000 квт. Привод отдельных секций Б. м. осуществляется двигателями постоянного тока. В течение 1 часа такая Б. м. потребляет до 45 т пара. Автоматические приборы регулируют процессы отлива и сушки бумаги на больших скоростях. Высокая оснащённость автоматическими приборами, точность регулировки и исполнения бумагоделательной машины позволяют свести количество рабочих, непосредственно её обслуживающих, до 3-8 человек.
Разрабатывается много новых конструкций бумагоделательных машин, различающихся в основном методами формования полотна бумаги. В бумагоделательных машинах типа инверформ (Англия) полотно бумаги отливается и формуется между двумя сетками - нижней и верхней.
Бумажная масса из напорного ящика подаётся в захват между нижней и верхней сетками, при этом создаётся давление на поток жидкости. Некоторая часть воды проходит вниз через отложившийся слой волокна на нижней сетке, а оставшаяся часть удаляется через верхнюю сетку. С внутренней поверхности сетки вода отводится шабером, снабженным ножом из пластичного материала и лотком для отвода воды. Дальнейшее обезвоживание выполняется на обычных и «перевёрнутых» отсасывающих ящиках при вакууме, не превышающем 12 кн/м2 (0,12 кгс/см2). За отсасывающими ящиками установлен пресс, и отжатая вода через верхнюю сетку отсасывается шабером. При выработке многослойной бумаги верхних сеток бывает несколько (по числу слоев). Вода практически удаляется только через верхние сетки по шаберам и в «перевёрнутые» отсасывающие ящики.
Наблюдается тенденция к использованию при отливе бумаги круглосеточных машин, где формование бумажного полотна осуществляется на цилиндрах, обтянутых сеткой и находящихся в ванне или без ванны, куда подаётся бумажная масса. В машине типа ротоформер напорный ящик и сеточная часть выполнены в одном компактном узле, а обезвоживание осуществляется с помощью отсасывающей камеры, расположенной внутри вращающегося вала. Скорость таких машин до 300 м/мин. Они могут работать с малыми концентрациями, что важно при выработке бумаг из искусственных волокон.
При производстве длинноволокнистых бумаг, изготовляемых из хлопка, асбеста и синтетических материалов, применяется «сухое формование» бумажного полотна, основанное на принципе осаждения на сетке волокон, диспергированных в воздушном потоке. Возможно, что такое формование получит широкое применение для выработки технических и специальных видов бумаги.
Дальнейшее повышение эффективности бумагоделательной машины связано с изменением технологии производства бумаги, усовершенствованием конструкции машины и отдельных узлов, увеличением производительности за счёт скорости и ширины. Резкое увеличение скорости и ширины машины обеспечат: потокораспределители и напорные ящики закрытого типа, позволяющие выпускать массу на сетку со скоростью, отвечающей возросшей скорости движения сетки; регистровые валики желобчатого и сетчатого типа, гидропланки, двух- и трёхкамерные отсасывающие гауч-валы, интенсифицирующие обезвоживание; новые типы прессов (обратные отсасывающие, прессы с широкой отсасывающей камерой, многовальные и горячие прессы); обрезиненные отсасывающие валы и валы, закрепленные посередине, валы с желобчатым рифлением, прессы с подкладной сеткой, вакуумные отсасывающие сукномойки, валы, устанавливаемые на каландре станины открытого типа с шарнирным закреплением рычагов, закрепленные посередине (нижние и верхние), плавающие, не нуждающиеся в бомбировке для компенсации прогиба; периферического типа накаты для намотки рулонов диаметром до 2200-2500 мм с пневматическим прижимом рулона и автоматической передачей его из заправочных в рабочие опоры и т.д. В сушильной части бумагоделательной машины предусматривается применение более высокого давления пара, новые схемы парораспределителей с циркуляцией пара, сифонное удаление конденсата, полностью закрытые колпаки над сушильной частью, установка сушильных сеток вместо сушильных сукон и так далее. Кроме распространённой и сравнительно дешёвой сушки через контакт поверхности сушильных цилиндров машины с полотном бумаги, изыскиваются новые виды, которые позволили бы значительно сократить рабочую площадь сушильной части, повысить равномерность сушки. Перспективны новые виды сушки: диэлектрические (за счёт тока высокой частоты, пропускаемого через полотно бумаги); облучением инфракрасными лучами; обдувом горячим воздухом; под вакуумом.
Водяной знак, или филигрань, внутреннее, видимое на просвет изображение на бумаге, наносимое в процессе её производства. В. з. на бумаге европейского производства появились в 13 в., в России - во 2-й половине 17 в. Изучение В. з., определение точного места и времени производства бумаги имеет важное значение для правильной интерпретации источника. (См. Палеография, Дипломатика.)
С 1723 в России, вслед за другими европейскими странами, В. з., во избежание подделок официальных и денежных документов, наносятся на гербовую бумагу (изображение Государственного герба и слов: «Гербовая бумага»). В. з. обычно делаются на бумаге через определённые промежутки или по всему полю бумаги в виде однообразного рисунка или узора, что позволяет отличить настоящие деньги, ценные бумаги и документы, марки и др. от фальшивых. В. з. пользуются также как средством украшения бумаги. Нанесение В. з. производится обычно ровнителем (эгутером) или при помощи цилиндров круглосеточной машины на мокрое полотно бумаги.
3/ Суперкаландр (от супер... и каландр), машина для отделки бумаги, то есть повышения гладкости её поверхности, придания лоска, уплотнения, тиснения и т. д.; состоит из 6-12 валов (металлических и бумажных), между которыми пропускается бумажное полотно. Металлические валы С. изготовляются из чугуна, поверхность их шлифуют. Для получения бумажных валов круги бумаги запрессовывают на стальном сердечнике под давлением до 45 Мн/м2 (450 кгс/см2), затем вал обтачивают и шлифуют. Твёрдость бумажных валов для каландрирования бумаги для печати 36-40 единиц по методу Шора; линейное давление при отделке в пределах 100- 350 кгс/см. Скорость движения бумажного полотна в С. достигает 900 м/мин. Для предотвращения обрыва бумаги в С. используются обводные бумаговедущие валы, что снижает напряжения бумаги в зоне каландрирования. С. применяются главным образом для отделки печатных и писчих видов бумаги.
Справочные информации:
Супер... (от лат. super - сверху, над), часть сложных слов, означающая: 1) расположенный сверху, над чем-нибудь (например, суперобложка); 2) высшее качество, высшую степень чего-либо (например, суперэлита); 3) главенство (например, суперарбитр ).
1/ Суперобложка, дополнительная, чаще всего съёмная, обложка книги или брошюры в виде листа с клапанами. Изготавливается обычно из плотной бумаги, которая для упрочнения покрывается лаком или дублируется с прозрачной синтетической плёнкой, что также улучшает внешний вид С. Иногда С. делают из полимерных плёнок. Первоначально применялась в дорогих изданиях для предохранения переплёта от порчи, впоследствии стала употребляться и с рекламными целями. В некоторых случаях С. имеет чисто художественное значение.
2/ Суперэлита (от супер... и элита), семена лучших растений, наиболее полно передающие все признаки и свойства сорта растений. С. выращивают научно-исследовательские учреждения - оригинаторы сортов и используют для получения семян элиты. См. также Семеноводство.
3/ Суперарбитр, при арбитражном разбирательстве спора судья, избираемый сторонами или назначаемый в установленном законом порядке в случае возникновения разногласий между третейскими судьями (см. Арбитраж). еноводство, Классность животных.
