Вы здесь

Как промышленно производится бумага

Бумага, изготовленная из древесной целлюлозы или растительного волокна, в основном используется для письменного общения. Независимо от способа производства, она состоит из соединенных волокон. Несмотря на повсеместное внедрение различных электронных средств информации, спрос на бумагу был и остаётся высоким.

Сырьё

Для производства бумаги современная целлюлозно-бумажная промышленность использует:

  1. Древесину и отходы деревообрабатывающего производства.
  2. Макулатуру.
  3. Тряпки.
  4. Синтетические и природные углеводородные материалы.
  5. Некоторые виды растений.

Использование ткани в процессе всегда необходимо для получения высококачественной бумаги. Преобладание хлопчатобумажных и льняных волокон в исходной смеси обеспечивает создание различных сортов бумаги.

Способ изготовления бумаги представляет собой совокупность простых однокомпонентных растительных волокон. Их готовят в горячей воде до тех пор, пока волокна станут мягкими, но ещё не растворяются. В водном растворе обязательно содержится щелочь, которая смягчает исходные волокна. Затем через смесь пропускают при повышенных температурах специальные реагенты. В процессе испарения водного раствора сырьё прессуют, отжимая остатки влаги. При этом волокна никогда полностью не разрушаются, а при смешивании и размягчении образуют узор, чередующийся внутри самой бумаги.

Считается, что до половины волокон, необходимых для производства бумаги, поступает из древесины, остальное получают из опилок, из соломы и даже из конопли. Не случайно, что крупнейшие целлюлозно-бумажные производства размещаются вблизи предприятий деревообработки. Хвойные деревья, такие как ель и пихта, предпочтительнее в качестве древесины в производстве бумаги, потому что целлюлозные волокна в пульпе этих видов деревьев длиннее, следовательно, из них вырабатывается более прочная бумага. В качестве сырья используют также отходы деревьев лиственных пород (тополей, вязов и т.д.). Впрочем, из-за растущего спроса на офисную бумагу и вследствие улучшения технологии переработки целлюлозы теперь могут использоваться практически все виды деревьев. В безлесных районах для производства бумаги используют бамбук, пеньку, лён, сахарный тростник.

Состав сырья определяется назначением бумаги. В частности, хлопчатобумажные и льняные тряпки всегда обеспечивают тонковолокнистую структуру, поэтому применяются для производства тонкослойной бумаги. Она используется для печати фирменных документов, для целей возобновляемой печати, банкнот, сертификатов безопасности. Тканевое сырьё отбирается на текстильных или швейных производствах. Тряпки должны быть обрезаны, очищены, проварены и промяты, прежде чем могут использоваться бумажной фабрикой.

Другие материалы, которые необходимы для изготовления бумаги промышленным способом:

  • Отбеливающие вещества;
  • Компоненты для красителей;
  • Наполнители;
  • Канифоль;
  • Смолистые вещества;
  • Крахмал.

В бумаге специального назначения имеются и иные составляющие.

Технология

Бумага может производиться с применением  механического, либо химического метода. Вначале необходимо получить целлюлозу. В механическом процессе древесину (или отходы) сначала подают в барабаны, где удаляется кора. Затем сырьё отправляется на шлифовальные машины, которые выполняют размол сырья, при котором из древесины  удаляется влага. Для этого материал сжимается между вращающимися валками. Одновременно целлюлоза отделяется от посторонних предметов.

В химическом процессе древесная щепа из необработанных бревен обрабатывается при высоких температурах в химическом растворе. Это делается в огромных чанах, называемых регенераторами. Заготовки  подаются в варочный котел, где кипятятся, постепенно растворяясь  под высоким давлением в растворе гидроксида и сульфида натрия. Образующуюся термомеханическую массу пропускают через фильтры. На этом этапе может быть добавлен отбеливатель краска или усилители (для приготовления упаковочной или крафт-бумаги).

Готовую целлюлозу подвергают  колотированию и сжатию внутри большой ванны, снабжённой  подвижными выступами. В этот момент к полуфабрикату добавляют необходимые наполнители. Эти добавки будут влиять на непрозрачность и другие качества конечного продукта.

Очередным этапом получения бумаги является калибровка, при которой продукту придаются необходимые адсорбирующие свойства, в частности,. В результате продукт получает устойчивость от воздействия чернил, паст, полиграфических красителей. Бумага, для которой необходим печатный дизайн, например, подарочная упаковка, требует особой технологии калибровки и сушки.

В автоматизированных машинах бумага производится так. Целлюлоза подается на движущейся ленте, постепенно  сжимаясь последовательно расположенными роликами.  Одновременно всасывающие устройства отжимают воду. Для формирования на полотне бумаги водяных знаков по листу целлюлозы передвигают специальную каретку с нужными оттисками. Затем бумага перемещается на прессовую секцию машины, где она сжимается между валиками из войлока. Далее продукт  пропускают через ряд паровых нагревателей, чтобы удалить оставшуюся воду. Заключительной стадией техпроцесса является отбеливание. Высушенная бумага наматывается в большие рулоны, сглаживается и уплотняется, проходя через металлические ролики, называемые каландрами. Они придают продукту определенную финишную форму, мягкую, тусклую или твердую, блестящую. Здесь бумага может получить покрытие в виде химикатов или пигментов. Затем бумага прокатывается через гладкие календарные ролики и обрезается до нужного размера.

Виды и стоимость сырья, которое необходимо для получения различных сортов бумаги и картона, представлены в таблице:

Вид

Процентное соотношение

Цена, руб.

Макулатура                            

43

1…10 за 1 кг

Сульфатная целлюлоза

36

35000…38000 за 1 т

Древесная масса

12

750…900 за м3

Сульфитная целлюлоза

3

55000…58000 за 1 т

Полианионная целлюлоза

3

160…180 за 1 кг

Текстильные отходы

3

60…80 за 1 кг

 

Оборудование

Для поточного способа производства бумаги необходимы следующие машины:

  1. Битер, представляющий собой тяжёлый валок (каландр), вращающийся на массивной оси, и производящий отжим целлюлозы.
  2. Мельница, на которой производится прессование волокон макулатуры, содержащихся в полуфабрикате.
  3. Дробилка (рафинер), придающая смеси необходимую мягкость и обеспечивающая необходимый процент влаги.
  4. Калибратор, производящий окончательное выравнивание рулона бумаги по толщине.
  5. Наматыватель готовой продукции.

На современном бумагоделательном комплексе все эти процессы производятся непрерывно, и в автоматическом режиме. В состав такого комплекса входят:

  • Напорная ёмкость;
  • Узел распределения;
  • Стол, где происходят формирование бумажного листа и дренаж воды;
  • Пресс-секция;
  • Сушильная секция;
  • Паронагреватели;
  • Демпфирующий узел;
  • Каландр;
  • Рулонница. 

Отдельно, но рядом монтируются дисковые ножницы, на которых выполняется резка рулона на необходимые форматы. Упаковочными машинами изделия собираются в пачки.

Кроме производственного оборудования для изготовления бумаги требуются расходные материалы. Основную их долю составляют сменные фильтры. Они имеют ограниченный срок службы - от недели до нескольких месяцев. К инструменту относят также формирующие валки. Нажимные валки/ролики должны быть прочными, жесткими и хорошо сбалансированными, чтобы охватывать весь комплекс производимых на машине форматов бумаги, а также работать на высокой скорости без вибраций. Твердые прижимные ролики представляют  собой стальные или чугунные сердечники,  которые покрыты резиной различной твердости (в зависимости от требуемого уровня обслуживания). Нажимные валки, убирающие излишки влаги, состоят из бронзы или оболочки из нержавеющей стали толщиной в 50…60 мм (и более). Обычно они  покрыты резиной толщиной 3…5 мм.

Средняя стоимость оборудования бумагоделательного производства приведена в таблице:

Наименование оборудования

Цена, тыс. руб.

Бумагоделательная машина (комплекс)

10000…12000

Многодисковые ножницы

3800…4200

Линия производства гофрокартона

2300…2600

Отделочная машина

700…800

Линия для производства крафт-бумаги

6800…7200

14.11.2018


Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции

14.03.2020

Производство деревянной тары

14.03.2020

Производство шпона: разновидности, процесс изготовления и оборудование

13.03.2020

Открытие производства пеллет

13.03.2020

Производство серной кислоты

12.03.2020