Производство бумаги

Бумага занимает важное место в нашей жизни. Появление ее произвело в человеческом обществе глубокие перемены. Получив бумагу, люди стали активно приобщаться к письмен­ности, знаниям, развивать книжное дело. Бумага прочно вошла в производство и быт. Газеты, журналы, книги, обои, мебель из древесно-стружечных плит с запрессованной на их поверх­ности бумагой, имитирующей древесину ценных пород, ска­терти, полотенца, пеленки и другие предметы домашнего обихода — в общем список этот будет очень велик.

proizvodstvo-bumagi

Мы не всегда осмысливаем великое значение бумаги, не задумываясь над тем, где, как, из чего и чьим трудом она создается.

Немного истории

У бумаги было немало предшественников. Камень и глина, дерево и кость, кожа и береста, воск и металл, папирус и пергамент — все они в разные исторические эпохи слу­жили людям в качестве материалов для письма. Но каждый из них был не вполне пригоден для этого: одни тяжелыми, другие — хрупкими, третьи — дорогостоящими.

Бумага появилась впервые в Китае более 2 тыс. лет назад. Сырьем для нее служили шелковые обрезки, отходы коконов шелкопряда, обрывки старых сетей. Их размачивали и вруч­ную растирали между камнями. Полученную массу-кашицу наливали на гладкую поверхность, например на отшлифован­ную плиту, и прижимали другим отшлифованным камнем.

Кашица сохла и превращалась в лепешку наподобие войлока.

Позднее в производстве бумаги появились каменная ступа, деревянный пест и сито, в качестве сырья начали исполь­зовать некоторые волокнистые растения. С распространен­ного в Китае дерева — шелковицы срезали сучья, сдирали с них кору. Верхний темный слой коры счищали ножом, а внутреннюю, волокнистую часть — луб размачивали в воде. Куски его тщательно промывали, рубили на мелкие части и толкли тяжелым пестом в ступе до превращения в кашице­образную волокнистую массу. Затем ее собирали в деревян­ную бочку и добавляли воды. Ситом, сплетенным из шелко­вых нитей и натянутым на прямоугольную раму, вычерпы­вали из бочки массу, легкими толчками сливали лишнюю кашицу, осторожно встряхивали сито, давая возможность воде стекать через мелкие ячейки. В сите оставался ровный и тонкий слой волокнистой массы. Ее опрокидывали на гладкую доску, доски укладывали в стопу одна на другую и сверху клали груз, посредством которого из отливок удалялись остатки воды. Окрепшие под прессом бумажные листы сни­мали с досок и сушили на солнце. Бумажный лист уже не походил на рыхлую лепешку, а стал материалом более легким, ровным, прочным и удобным для письма.

Кустарный способ изготовления бумаги все время совер­шенствовался, внедрялись новые орудия труда и технологи­ческие процессы. В бумажную массу стали вводить животный клей, который улучшал связь волокон в листе. В течение многих веков китайцы единолично владели секретами изго­товления бумаги, тщательно оберегали тайны ее производ­ства. И лишь в VIII в. нашегр столетия эти секреты попали к арабам.

В XII в. бумага попала в Европу. Россия познакомилась с бумагой несколько позже. Более двух с половиной веков ее к нам завозили заморские купцы. А во второй половине XVI в. при Иване Грозном было начато собственное произ­водство бумаги. К этому времени относится и начало рус­ского книгопечатания.

Мощный импульс развитию бумажного дела в России дал в XVIII в. Петр I. Побывав за границей, он задумал построить отечественные бумажные мануфактуры. Опытных мастеров он пригласил из-за границы, а рабочими становились крепост­ные. В истории отечественной бумажной промышленности XIX в. примечателен началом машинного способа производ­ства. Сырье для бумаги начали делать не из тряпья, а из древесины. В 18S5 г. на русских бумажных фабриках насчи­тывалось уже 135 бумагоделательных машин. В 1872 г. был построен первый в Российской империи завод для выработки древесной массы, а в 1884 г.— первый целлюлозный завод. К 1913 г. Россия довела выработку бумаги до 400 тыс. т. в год. Но ее не хватало, государство было вынуждено постоян­но закупать бумагу за рубежом.

Значительное развитие бумагоделательное производство в стране получило за годы Советской власти. Был построен ряд новых целлюлозно-бумажных комбинатов, а старые ре­конструированы. *

Как же делают бумагу сегодня?

Сырье для производства бумаги и целлюлозы

Со времени изобретения бумаги технология ее производ­ства претерпела значительные изменения, но в основе ее осталась химико-механическая переработка растительной ткани. Начальным звеном в технологической цепочке служит открытый склад древесного сырья, называемый лесной бир­жей (см. с. 1 обложки). Целлюлозно-бумажные комбинаты, как правило, размещают на берегах судоходных или сплавных рек, озер, водохранилищ. При помощи механических лесо­тасок и кранов бревна поступают на лесную биржу, где их распиливают на отрезки (балансы) длиной 1—3 м. Затем они поступают на специальные корообдирочные барабаны. Подготовленные балансы иногда доставляют на целлюлоз­но-бумажный комбинат железнодорожным или автомобиль­ным транспортом (с предприятий', не имеющих сплавных путей).

Получение древесной массы

Переработку балансов осуществляют в древесномассовом цехе с помощью мощных машин, называемых дефибрерами (см. с. 1 вкладки). В нижней части ее находится вращающий­ся керамический камень цилиндрической формы весом 5— 7 т. В шахту над камнем поступают балансы, которые прижи­маются к его поверхности стальными цепями (в некоторых конструкциях гидравлическим прессом). Во время работы поверхность камня обильно смачивается водой, а при враще­нии он мелко истирает древесину балансов, превращая ее в жидкую кашицу. Разбавленная водой древесная кашица скапливается в резервуаре под камнем и отводится по трубам.

При производстве белых сортов бумаги, древесную массу, имеющую желтовато-серый цвет, отбеливают, обрабатывая ее перекисью натрия ЫазОг или перекисью водорода. Для получения древесной массы из лиственных пород древесину перед истиранием в дефибрере обрабатывают химикатами и пропаривают. Полученный таким способом продукт называют химической древесной массой.

При производстве древесной массы расходуется много воды — 400—500 куб. м на 1 т воздушно-сухой массы. Даже ,при применении оборотной воды (использованная вода про­ходит очистку и возвращается опять в цех) расход воды составляет 40—50 куб. м на 1 т.

Получение целлюлозы

Вторым основным компонентом для получения бумаги является целлюлоза. На целлюлозно-бумажных комбинатах ее получают из древесины путем ее механической и хими­ческой переработки.

Для получения целлюлозы балансы с лесной биржи по­даются в рубильную машину (с. 4 вкладки). У нее 10— 16 острых ножей-пластин, укрепленных на стальном мaccив^ ном диске, закрытом металлическим кожухом. Диск вращает­ся с большой скоростью. Чтобы изрубить толстый полутора­метровый отрезок бревна, машине нужно всего 2—3 с. Щепа размером примерно 5Х'5Х25 мм по транспортеру или конвейеру поступает в специальную емкость, из которой попадает в котел, где подвергается варке. В стационарных вертикальных котлах периодического действия получают сульфитную целлюлозу. Она идет на изготовление печатных видов бумаги — обычной типографской или для глубокой пе­чати. При сульфитном (кислотном) способе варки на древеси­ну воздействуют раствором Са (HSO<) >, называемым варочной кислотой. Ее производят в целлюлозном цехе. Исходными материалами служат сернистый газ, известняк и вода.

Процесс варки длится до 10 ч. В результате получается продукт, содержащий до 95 % чистой клетчатки, который и называют целлюлозой. Сваренную целлюлозу отделяют от щелока в разделителе, промывают, очищают от мелких суч­ков и непроварившихся кусочков щепы, сгущают. На всех этих стадиях рука человека не прикасается к сырью.

Для высокосортных видов бумаги нужна целлюлоза от­личной белизны. Отбельные установки состоят из вмести­тельных цилиндрических башен, где под воздействием хи­мических реагентов (хлора, двуокиси хлора, перекиси водоро­да, гипохлорита, кислорода и др.) целлюлоза приобретает необходимую белизну и химическую чистоту. Если ей хотят придать товарный вид, чтобы отправить ее на бумажные предприятия, где нет своего целлюлозного производства, или на экспорт, то на специальных сушильных машинах, называемых пресс-патами, целлюлозу превращают в белое полотно наподобие толстого картона. При выходе из машины оно разрезается на стандартные листы, формируется в кипы и упаковывается на специальных станках.

Сульфитным способом получают целлюлозу главным обра­зом из еловых и пихтовых балансов, а сульфатным (щелоч­ным) можно перерабатывать любую древесину, в том числе отходы лесопиления и деревообработки. Сущность сульфат­ного способа производства целлюлозы состоит в варке из­мельченной древесины в смеси каустической соды и сернисто­го натрияNa2S.Достоинствами этого способа кроме исполь­зования разнообразного сырья являются лучшее качество получаемой целлюлозы, более высокий ее выход, минималь­ный объем сбрасываемых предприятием загрязненных вод. Сульфатные щелоки после соответствующей химической об­работки (восстановления) возвращают в производство и вновь используют для варки целлюлозы. При этом извлекаются ценные продукты, в том числе скипидар. Сульфатную цел­люлозу широко применяют и для производства искусствен­ного волокна.

Получение бумаги

Смешением в соответствующих пропорциях древесной мас­сы и целлюлозы получают бумажную массу. Перед бумаго­делательной машиной (см. разворот вкладки) устанавливают очистительные устройства. Проходя через них волокнистая масса освобождается от мельчайших примесей.

Чтобы получить бумагу с ровной и гладкой поверхностью, бумажную массу наполняют, т. е. добавляют к ней каолин (белую глину), который заполняет промежутки между мель­чайшими волокнами древесины и все неровности бумажного слоя.

Писчая и печатная бумаги должны обладать минималь­ной впитывающей способностью, иначе чернила и типограф­ская краска будут расплываться. Для этого бумажную массу проклеивают, вводя в нее канифоль. Для придания бумаге обычного белого цвета массу, в естественном виде имею­щую серый или желтоватый цвет, подсинивают, добавляя в нее соответствующее количество синей краски.

Главный агрегат в бумажном производстве — бумагоде­лательная машина. Все необычно в ней. Широкоформатные скоростные бумагоделательные машины имеют длину более 100 и высоту 14 м. Вместе со вспомогательным оборудо­ванием, размещенным в одну линию, длина машины состав­ляет чуть ли не четверть километра, а вес около 10 тыс. т.

Бумагоделательную машину приводят в действие десятки двигателей. Высокая автоматизация позволяет обслуживать машину бригадой, состоящей из 4 человек.

Высокопроизводительная бумагоделательная машина еже­суточно производит 400 т бумаги. Для этого необходимо около 1500 куб. м древесины, превращенной в волокнистую массу. За '1 мин изготовляется столько бумаги, что на ней можно напечатать почти 8 тыс. экз. газеты «Правда».

Процесс получения бумаги в бумагоделательной машине схематически показан на развороте цветной вкладки. В ма­шинный бассейн 1 поступают подготовленные в соответствую­щих цехах древесная масса и целлюлоза. Их постоянно пе­ремешивают, чтобы обеспечить равномерность концентра­ции по всему объему. Готовая смесь поступает в бак постоян­ного напора 2.В конической мельнице 3 и очистительной аппаратуре 4 производится окончательное измельчение и очистка массы (бумажного «молока»), в которой содержится не более 1 % сухого вещества.

Из напорного резервуара 5 раствор под сильным давле­нием через узкую щель (напускное устройство) непрерывно выливается на всю ширину быстро движущейся синтетической или бронзовой сетки бумагоделательной машины. В сеточной части 6 за очень короткое время, пока лента пробегает между приводными пустотелыми валами 7, 9 и равНительны-ми валиками 8, происходит формирование полотна бумаги. Избыточная влага отсасывается через тончайшие отверстия в каждом вале. Бумажное полотно в виде мягкого войлока попадает с сетки на суконное полотно и поступает в прес­совую часть 10, где происходит дальнейшее обезвоживание и уплотнение бумаги. Система вальцовых 11 и сглаживающих (офсетных) прессов 12 устроена так, что каждый верхний вал, как правило, гранитный полированный, а нижний — пусто­телый, отсасывающий. Но прессы не в состоянии выжать всю влагу из бумажного полотна. Это достигается в сушильной части 14. В бумагоделательной машине она занимает наиболь­шее место. Здесь полотно, обжатое с двух сторон сукном, последовательно проносится (со скоростью до 850 м/мин) через систему сушильных барабанов 13 и натяжных роли­ков 15. Каждый барабан изнутри разогревается паром и, вращаясь с большой скоростью, разглаживает прижатые к его поверхности суконные полотна с зажатым между ними бумаж­ным полотном, удаляя из него влагу. Проходя через сушиль­ные цилиндры, последнее становится почти вдвое тоньше и прочнее. Влаги в нем остается ровно столько, сколько необходимо для того, чтобы бумага хорошо воспринимала печатную краску. На выходе из этой части бумагу обжимают холодильные цилиндры 16.

На заключительной стадии бумажное полотно поступает в каландр 17, где оно постепенно проходит через систему чугунных полированных валов и становится более гладким, ровным по толщине. Готовая бумага накатом наматывается в рулон 18, а на продольно разрезном станке разрезается по заданным размерам на отдельные рулоны 19.

Если бумага предназначена для книг, журналов, альбомов, то она подвергается более тщательной отделке на суперка­ландрах, где чередуются расположенные горизонтально от­полированные до блеска валы из каленого чугуна с набивкой из особой бумаги. Каландрируемая бумага змееобразно про­ходит между плотно прилегающими один, к другому валами, число которых доходит до двенадцати. В результате высокого давления она становится глянцевой, с тщательно разгла­женной поверхностью.

Традиционный способ изготовления бумаги называют мок­рым. А можно ли обходиться без воды, делать бумагу сухим способом? Оказывается можно. Этот метод позволяет полу­чать бумагу с особыми свойствами, и в Первую очередь тех­нические ее виды: фильтровальная, санитарно-гигиеническая и др. Для изготовления бумаги сухим методом пригодны любые волокнистые материалы, не нужно заботиться об очи­стке производственных сточных вод, требуется менее сложное оборудование.

Процесс сухого образования бумажного полотна проис­ходит в воздушной среде. Мельчайшие волокна попадают в фор­мующую аэродинамическую камеру, расположенную .под непрерывно движущейся сеткой машины. Они кружатся, по­добно снежинкам, и под действием перепада давления, создаваемого вентилятором с обеих сторон сетки, оседают на ней ровным тонким пушистым ковриком. Специальное устройство снимает волокнистое образование с сетки и передает на следующую ступень — узел нанесения связу­ющих веществ. Операция заканчивается прессованием и суш­кой бумажного полотна воздухом в канальной сушилке.

Сухой метод получения бумаги развивается параллельно с мокрым, дополняет его, расширяет возможности полу­чения более широкого ассортимента бумажной продукции. Принятая в.нашей стране классификация сортов бумаги при­ведена на с. 4 обложки журнала.

Взгляд в будущее.

В прогнозах развития целлюлозно-бумажной промышлен­ности называется ряд стоящих перед нею сложных проблем. Наиболее важная из них — проблема сырья. Намечается не­сколько путей пополнения его ресурсов. В мире много растений, которые до настоящего времени почти не вовле­каются в переработку на волокнистые материалы, Недо­статочно используются низкокачественные виды древесины и древесные отходы. Для воспроизводства древесного сырья необходимо улучшать продуктивность лесных угодий, создавать на пустующих площадях искусственные лесона­саждения, особенно быстрорастущих пород деревьев. Другим источником пополнения сырьевых запасов для бу­мажного производства является переработка старой, отслужившей свой срок бумажной продукции. Из тонны макула­туры получают примерно 750 кг новой бумаги. Расширение выпуска комбинированных видов бумаги и картона с ис­пользованием полимерных продуктов, стекловолокна, метал­лов также способствует более экономному расходованию растительного сырья.

Другая не менее важная задача — сократить использо­вание воды и полностью устранить загрязнение водоемов и воздушной среды производственными отходами. Все это означает разработку и внедрение новейших технологи­ческих процессов, создание новых типов оборудования.

Целлюлозно-бумажная промышленность СССР ориенти­руется на расширение ассортимента продукции и дальнейшее повышение ее качества. Осваиваются новые технические виды бумаги и картона с различными покрытиями и пропитками, наделенные заданными свойствами, в частности устойчи­востью к действию химикатов, жиров, паров, масел, газов, воды. Особое внимание обращается на расширение выпуска бумаг для издания книг, газет, журналов, изготовления тетрадей, альбомов для рисования, электронно-вычислитель­ной техники, а также производство тароупаковочной бумаги и картона.

Бумажная промышленность получит более совершенное оборудование. Над его созданием трудятся коллективы кон­структоров, специалистов, рабочих заводов бумагоделатель­ного оборудования. Современному и будущим поколениям не грозит исчезновение бумаги. Вечный спутник прогресса, она, раскрывая все новые и новые свои качества, будет всегда служить людям.

Похожие статьи:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>

Школа и труд © 2014