Процесс производства бумаги: Как делают бумагу: технология производства, сырье, характеристики

Основные технологические процессы изготовления бумаги. Статья. | Родикон

Основные технологические процессы изготовления бумаги
Производство бумаги подразумевает использование в качестве основы волокнистых материалов, выделяемых из древесины. Они представляют собой полимер естественного происхождения, называемый целлюлозой. Ее добывают из древесины хвойных и лиственных деревьев, стеблей растений-однолетников, отходов хлопкового производства.
Из различных пород дерева получается разная целлюлоза. Так, при варке древесины пихты, ели, образуется сульфитная целлюлоза. При переработке древесины из лиственных и хвойных пород – ее сульфатная вариация.
Дополнительными компонентами могут выступать волокна шерсти, макулатура, синтетические органические элементы. Последние обычно применяются для придания бумаге определенных свойств – химической и светостойкости, прочности на разрыв, способности сохранять размеры при изменении влажности воздуха.
Этапы производства
Основным элементом цеха по производству бумажной продукции является бумагодельная машина. Она необходима для отлива и прессования бумажного полотна, его сушки, отделки.
На первом этапе производства компоненты будущего бумажного листа размельчаются, окрашиваются, проклеиваются. Затем получившаяся бумажная масса заливается водой и проходит процедуру очистки.  Формирование и первичная сушка осуществляется при поступлении массы на сеточную часть бумагодельной машины. Сетка представляет собой фильтр, движущийся на высокой скорости, поэтому бумажная масса очищается, удаляются излишки воды. После подобной обработки сухость бумажного полотна составляет 18-22%.
 Далее полотно подвергается прессованию на одноименной части бумагодельного агрегата, что включает 2-3 вида прессов. Показатели сухости бумаги по окончанию этого этапа находятся в пределах 27-40%.
Следующая ступень производства бумаги – ее обезвоживание на сушильной части машины. Последняя представляет собой чугунные цилиндры, наполненные внутри паром и расположенные в 2 ряда, в шахматном порядке. Бумажный лист проходит под и над цилиндрами, соприкасаясь с ними каждой из своих сторон. Благодаря сушильной части машины удается довести сухость бумаги до 92-95%. В конце этой части бумагодельного аппарата расположены холодильные цилиндры. Их воздействие необходимо для придания пластичности бумаге, улучшению ее эстетической привлекательности.
Еще одним необходимым производственным этапом является обработка каландром. Он представлен десятком валов из чугуна, лежащих друг над другом. Бумажное полотно проходит под каждым из них, огибает валы. Результатом подобного давления становится появление прочности и лоска продукции. Минуя каландр, бумага поступает в специальное устройство, где сматывается в валик.
Завершается процесс изготовления обработкой бумаги на суперкаландре и ее нарезкой на рулоны или листы необходимых параметров, сборкой в кипы.
Такова общая картина производства бумаги. В зависимости от типа продукции, сырье может подвергаться дополнительным процедурам.

Технология изготовления бумаги

Основные этапы производства бумаги

1 этап. В первую очередь следует начальная подготовка готового древесного сырья. Подготовленная древесина (ель, сосна) пилится на специальных слесарных станках с дисковой пилой на брус длиной 1.2 м, затем снимается кора (окаривание) на окорочном станке сухим методом. С помощью рубительной машины окоренные заготовки измельчаются в технологическую щепу.

2 этап. Второй этап – это изготовление полуфабриката из термомеханической и древесной массы. В специализированных цехах (древесно-массных) производят древесную массу, которая получается методом механического истирания в дефибрерах мерного баланса. Балансы загружают в дефибреры, затем, их прижимают на протяжении всей длины к керамическому вращательному камню. За счет вращения камня прижатая к нему древесина разделяется на отдельные волокна. После этого древесную массу сортируют, очищают, сгущают, отбеливают.

Цеха термомеханической массы предназначены для изготовления из щепы технологической термомеханической массы. Для ее получения пропаренную щепу под давлением подвергают двухступенчатому размолу. Масса термомеханическая также проходит этапы сортировки, сгущения, отбеливания.

3 этап. Изготовление бумаги. Бумагу, из которой в будущем делают буклеты, получают путем смешения, полученных в ходе первого и второго этапов, полуфабрикатов (массы древесной и массы термомеханической), а также товарной беленной сульфатной целлюлозы привозной.

Масса бумажная подается на бумагоделательную машину только после прохождения подготовительных этапов: сортировки, очистки, тонкого сортирования и деаэрации. В сеточной части бумагоделательной установки формируется бумажное полотно, которое обезвоживаются за счет давления валов пресса. Затем, бумажное полотно сушат в специальных сушильных цилиндрах, работающих на пару, придают ему дополнительную гладкость за счет пропускания бумаги через валы каландровые. Завершающий этап – эта намотка гладкой бумаги на валы наката. Продольно-резательный станок разрезает готовое бумажное полотно на рулоны необходимых форматов. После этого разрезанную бумагу упаковывают и складируют. Готовые бумажные рулоны поставляются заказчикам в железнодорожных вагонах, водным и автомобильным транспортом.

Процессы изготовления бумаги

При изготовлении бумаги, на которой в будущем будет производится печать листовок, материалы его составляющие, проходят несколько этапов: аккумулирование массы бумажной, доведение ее до требуемой концентрации путем разбавления водой; очистка бумажной массы от сторонних включений, узелков; нанесение массы на сетку и формирование на сетке из бумажной массы бумажного полотна; высушивание бумажного полотна и прохождение его через пресс; механическая отделка бумаги и намотка её (картона) в рулоны. Бумагоделательная машина в технологическом процессе изготовления бумаги представляет самостоятельный агрегат, отдельные узлы которого устанавливаются в определенной последовательности у монтажной оси.

Аккумулирование. Бумажную массу изготавливают в размольно-приготовительных цехах. Необходимые волокнистые материалы, наполнители, а также материалы проклеивающие и окрашивающие, с учетом вида будущей бумаги, добавляются в определенном соотношении в составитель композиции или дозатор. После этого они направляются в мешальный бассейн. В мешальном бассейне бумажная масса тщательным образом перемешивается, затем, аккумулируется, то есть накапливаются.

Аккумулирование бумажной массы необходимо для поддержания бесперебойной работы машины в какой-то определенный промежуток времени. Бумажная масса в бассейне поддерживается в определенной концентрации. Обычно на уровне 2,5-3,5 %.

Рафинирование. Перед подачей бумажной массы на бумагаделательную машину она проходит процесс рафинирования в агрегатах непрерывного действия (конических и дисковых мельницах). За счет рафинирования в бумажной массе выравнивается степень помола массы, устраняются пучки волокон, подмол массы. Рафинирование производится до попадания бумажной массы в мешальный бассейн, непосредственно перед загрузкой ее в бумагоделательную машину.

Как делают бумагу?

Бумага производится в два этапа:

1. Волокна целлюлозы извлекаются из различных источников и перерабатываются в целлюлозу.
2. Целлюлоза смешивается с водой и помещается на бумагоделательную машину, где ее расплющивают, сушат и разрезают на листы и рулоны.

Откуда берется бумажная масса?

Продукция лесного хозяйства

Большая часть бумаги производится из продуктов лесного хозяйства, обычно деревьев. Наиболее распространенными деревьями, из которых делают бумагу, являются:

• Ель
• Сосна
• Пихта
• Лиственница
• Болиголов
• Эвкалипт
• Аспен
• Береза ​​

В большинстве случаев лучшие части этих деревьев используются для строительства, а менее желательные части используются в качестве целлюлозы.

Хлопок и другие натуральные волокна

В некоторых случаях используются натуральные волокна, такие как хлопок, поскольку его волокна очень прочные. Это делает его отличным выбором для документов, которые необходимо архивировать. Эта сила в сочетании с уникальным ощущением — вот почему хлопчатобумажная бумага так популярна для фирменных бланков и других корпоративных канцелярских товаров.

Вторичное волокно

Многие виды бумаги содержат различные виды вторичного сырья. К ним относятся:

• Предпотребительские отходы (бумажные отходы от производства бумаги и полиграфических процессов)
• Почтовые отходы (бумажные отходы, которые уже попали в руки потребителя, например переработанная газета)
• Опилки

Как производится бумажная масса?

Хотя многие волокна были упомянуты выше, продукты лесного хозяйства (брёвна деревьев) являются источником большинства волокон в бумажной массе. Есть три основных компонента, которые должны быть разделены для получения целлюлозы.

• Кора
• Волокно
• Лигнин

Кора защищает волокна бревна, которые скрепляются лигнином. Цель состоит в том, чтобы извлечь волокна, и это достигается с помощью химического или механического процесса.

Бумажные фабрики работают немного по-разному, поэтому имейте в виду, что это обобщения

Что такое механическая масса?

Поскольку большая часть бумаги начинается с бревен, в ней содержится значительное количество коры. Кора не годится для изготовления бумаги, поэтому первым шагом в процессе механического производства целлюлозы является удаление коры с бревен. Этот избыточный материал становится источником энергии из биомассы, которая помогает питать бумажную фабрику.

В большинстве процессов бревна измельчаются с помощью гигантской машины, содержащей вращающийся диск и неподвижную стальную пластину. Обычно в этом процессе используются тепло и химические вещества.

Из-за «грубой силы» механической обработки целлюлозы создаются как целые, так и частичные волокна. Кроме того, лигнин не удаляется из бумаги. Это придает бумаге серо-желтый цвет.

Бумага, изготовленная из механической массы, также известная как бумага из древесной массы.

В процессе механического производства целлюлозы используется значительно больше энергии, чем вырабатывается энергией биомассы, вырабатываемой корой. Преимущество, однако, в том, что отходов очень мало, так как почти 95% сырья может быть преобразовано в целлюлозу.

Бумага, изготовленная из механической целлюлозы, также известная как «бумага из древесного волокна», обычно очень экономична. Примером такого типа бумаги является газетная бумага.

Что такое целлюлоза?

Как и в случае механической массы, процесс начинается с целых бревен. Эти бревна разрезают на небольшие куски дерева длиной от 1/2 до 1 дюйма и толщиной от 1/4 до 1/2 дюйма. Это делается с помощью крупномасштабной версии измельчителей древесины, которые используют компании, занимающиеся ландшафтным дизайном.

Древесная щепа помещается в гигантскую машину, которая смешивает ее с очень горячей водой и химикатами. Это помогает удалить воздушные карманы, чтобы стружка легче распадалась на волокна.

Затем смесь древесной щепы и химикатов перемещается в скороварку. Древесная щепа проводит около двух часов при температуре почти 350 градусов по Фаренгейту. Комбинация пара, химикатов и давления приводит к разрушению стружки. Это оставляет древесные волокна и жидкость, называемую «черным щелоком».

На следующем этапе удаляется черный щелок. Оставшееся волокно очищают различными способами и иногда отбеливают для обеспечения чистоты.

Большая часть отходов процесса представляет собой черный щелок, но эти установки обычно работают в системе «замкнутого цикла». Неорганические вещества (химикаты) извлекаются и повторно используются для производства следующей партии бумаги, а оставшаяся часть жидкости (природная биомасса) преобразуется в энергию для работы завода. В большинстве случаев вырабатывается больше энергии, чем необходимо, поэтому это создает экологически чистый источник энергии для местных сообществ.

Бумага, изготовленная из химической целлюлозы, обычно более яркая, гладкая и более качественная, чем ее аналоги из механической целлюлозы.

Как работает бумагоделательная машина?

Бумагоделательные машины состоят из 4 основных секций. Это:

• Влажная часть
• Влажный пресс, секция
• Секция осушителя
• Секция каландра

Основная цель состоит в том, чтобы взять влажные волокна, сжать их вместе, высушить, а затем сделать гладкими.

Подробнее о каждом из этих этапов:

Мокрая часть

Пульпа смешивается с водой, а также дополнительными наполнителями и добавками, а затем перекачивается на ленту. Этот пояс обычно изготавливается из сетки, которая заставляет все волокна двигаться в одном направлении. Как и дерево, бумага имеет направление волокон. Ориентация волокон на этой ленте определяет «направление волокон» бумаги.

Эта секция бумагоделательной машины имеет по крайней мере один ролик, который проталкивает волокна на ленту, чтобы убедиться, что волокна бумаги идут в правильном направлении.

Секция мокрого прессования

В «Секции мокрого прессования» целлюлоза перемещается с сетчатой ​​ленты на войлочную ленту. В то время как войлок раньше был сделан из шерсти, в наши дни синтетика более нормальна. Мякоть проходит через серию роликов высокого давления, предназначенных для проталкивания жидкости в сукно.

По мере вращения войлок проходит через собственную сушильную станцию ​​для удаления влаги.

Секция сушки

Как только целлюлоза попадает в секцию сушки, она начинает принимать форму бумаги. Эта часть машины сплетает бумажное полотно с помощью ряда нагретых валиков. Войлочные ремни также используются в этой части машины, чтобы влага в бумаге куда-то уходила.

Секция календаря

Последняя часть машины называется «Секция календаря». В нем используются ролики, установленные друг напротив друга, чтобы оказывать давление на бумагу и создавать гладкую поверхность. Чем больше таких роликов, тем ровнее будет бумага.

Как бумажные фабрики делают бумагу глянцевой?

Есть несколько способов сделать бумагу глянцевой. К ним относятся суперкаландрирование и покрытия. Суперкаландрирование используется для придания блеска менее дорогой бумаге, изготовленной из механической массы, а покрытия используются для придания яркости и блеска более качественной бумаге.

Каким образом мелованная бумага покрывается?

Китайская глина, а также синтетические материалы часто добавляют в бумагу, чтобы сделать ее глянцевой. Это делается между секцией «мокрого прессования» и секцией «сушки».

Не все покрытия придают блеск. Покрытия также позволяют использовать бумагу в различных производственных процессах, устойчивы к влаге и многим другим сценариям.

Что такое суперкаландрированная бумага?

Последней секцией бумагоделательной машины является «Секция каландра». Здесь бумага проходит через серию роликов, которые сжимают бумагу, делая ее действительно плоской. Что делает бумагу «суперкалендарной», так это ряд хромированных роликов, которые вращаются быстрее, чем движется бумага. Если вы можете думать об этих роликах как о шинах автомобиля, а о бумаге как о дороге, то ролики «выгорают» на бумаге.

Надеюсь, вам понравилось узнавать, как делают бумагу. Если вам понравилась эта статья, вы также можете прочитать другие наши информативные статьи о бумаге:

• Что такое история бумаги?
• Как работают бумажные грузы?
• Как правильно выбрать бумагу для печати

Или, если вы хотите поговорить с нашей профессиональной командой экспертов о том, какая бумага подойдет для вашего следующего печатного проекта, нажмите кнопку «Поговорить с экспертом» ниже.

Изготовление бумаги | Процесс, история и факты

бумажная фабрика

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:

Николя-Луи Робер

Похожие темы:

машина Фурдринье
цилиндр машина
конический рафинер
бумажное покрытие
гофрирование

Просмотреть весь связанный контент →

изготовление бумаги , формирование матового или валяного листа, обычно из целлюлозных волокон, из водной суспензии на проволочном сите. Бумага является основным материалом, используемым для письменного общения и распространения информации. Кроме того, бумага и картон обеспечивают материалы для сотен других применений, таких как обертка, упаковка, полотенца, изоляция и фотография.

Подробно изучите процесс производства и переработки бумажной продукции

Посмотреть все видео к этой статье

Слово «бумага» происходит от названия тростникового папируса, который в изобилии растет вдоль реки Нил в Египте. В древние времена волокнистые слои стебля этого растения удаляли, помещали рядом и пересекали под прямым углом с другим набором слоев, расположенных аналогичным образом. Сформированный таким образом лист увлажняли и прессовали. При высыхании клейкий сок растения, действуя как клей, скреплял слои вместе. Полного расщепления, необходимого элемента современного производства бумаги, при подготовке листов папируса не происходило. Папирус был наиболее широко используемым материалом для письма в древние времена, и многие записи на папирусе сохранились до сих пор.

Процесс изготовления бумаги

Историческое развитие

Производство бумаги можно проследить примерно до 105 г. н.э., когда Цай Лунь, чиновник при императорском дворе Китая, создал лист бумаги, используя шелковицу и другие лубяные волокна вместе с рыболовными сетями. , старые тряпки и отходы конопли. В своем медленном путешествии на запад искусство изготовления бумаги достигло Самарканда в Центральной Азии в 751 году; а в 793 году первая бумага была изготовлена ​​в Багдаде во времена Харуна ар-Рашида, в золотой век исламской культуры, когда производство бумаги достигло границ Европы.

К 14 веку в Европе существовало несколько бумажных фабрик, особенно в Испании, Италии, Франции и Германии. Изобретение книгопечатания в 1450-х годах привело к значительному увеличению спроса на бумагу. На протяжении 18 века процесс изготовления бумаги оставался практически неизменным, основным сырьем были льняные и хлопчатобумажные тряпки. Бумажные фабрики все чаще страдали от дефицита; в 18 веке они даже публично рекламировали и выпрашивали тряпки. Было очевидно, что необходим процесс использования более обильного материала.

Усовершенствования материалов и процессов

В 1800 г. была опубликована книга, положившая начало разработке практических методов производства бумаги из древесной и другой растительной массы. Постепенно были разработаны несколько основных процессов производства целлюлозы, которые избавили бумажную промышленность от зависимости от хлопчатобумажных и льняных тряпок и сделали возможным современное крупномасштабное производство. Эти события шли двумя разными путями. В одном волокна и фрагменты волокон отделялись от структуры древесины механическим путем; а в другом древесина подвергалась воздействию химических растворов, которые растворяли и удаляли лигнин и другие компоненты древесины, оставляя после себя целлюлозное волокно. Изготавливаемая механическим способом древесная масса содержит все компоненты древесины и поэтому не подходит для бумаги, от которой требуется высокая белизна и стойкость. Химическая древесная целлюлоза, такая как натриевая и сульфитная целлюлоза (описанная ниже), используется, когда требуется высокая яркость, прочность и стойкость. Целлюлоза из древесной массы была впервые произведена в Германии в 1840 году, но этот процесс не получил широкого распространения примерно до 1870 года. Натронная целлюлоза была впервые произведена из древесины в 1852 году в Англии, а в 1867 году в Соединенных Штатах был выдан патент на сульфитную варку. процесс.

Лист бумаги, состоящий только из целлюлозных волокон («водяной лист»), является водопоглощающим. Следовательно, чернила на водной основе и другие жидкости на водной основе будут проникать и распространяться в нем. Пропитка бумаги различными веществами, замедляющими такое смачивание и проникновение, называется проклейкой.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

До 1800 года бумажные листы пропитывались животным клеем или растительными камедями, что было дорогим и утомительным процессом. В 1800 году Мориц Фридрих Иллиг в Германии обнаружил, что бумагу можно проклеивать в чанах с канифолью и квасцами. Хотя Иллиг опубликовал свое открытие в 1807 г., метод не получил широкого распространения около 25 лет.

Открытие элемента хлора в 1774 году привело к его использованию для отбеливания бумаги. Однако отсутствие химических знаний в то время привело к производству некачественной бумаги по этому методу, что дискредитировало ее на несколько лет. Сегодня отбеливание хлором является распространенным методом изготовления бумаги.

Внедрение машин

До изобретения бумагоделательной машины бумагу изготавливали по одному листу путем погружения рамы или формы с сетчатым дном в чан с сырьем. Поднятие формы позволило воде стечь, оставив лист на экране. Затем лист прессовали и сушили. Размер одного листа был ограничен размером рамы и формы, которые человек мог поднять из чана со складом.

В 1798 году Николя-Луи Робер во Франции сконструировал движущуюся ленту сита, которая принимала непрерывный поток бумаги и доставляла неразорванный лист мокрой бумаги к паре прижимных валиков. Французское правительство признало работу Роберта выдачей патента.

Однако бумагоделательная машина не стала практической реальностью, пока два инженера в Англии, оба знакомые с идеями Роберта, не построили улучшенную версию для своих работодателей, Генри и Сили Фурдринье, в 1807 году. Братья Фурдринье также получили патент. Два года спустя Джон Дикинсон, английский производитель бумаги, изобрел цилиндрическую бумагоделательную машину (описанную ниже). Из этих грубых начинаний развились современные бумагоделательные машины. К 1875 году бумага, покрытая машинным способом, производилась для использования в полутоновой печати с помощью нового процесса фотогравировки, а в 1884 году Карл Ф. Даль изобрел сульфатную (крафт-целлюлозу) в Данциге, Германия.

Хотя бумагоделательная машина символизирует механизацию бумажной промышленности, на каждом этапе производства, от вырубки деревьев до отгрузки готовой продукции, также наблюдался значительный рост механизации, что привело к сокращению ручного труда. Поскольку операции по производству бумаги требуют многократного перемещения большого количества материала, проектирование и механизация погрузочно-разгрузочного оборудования были и остаются важным аспектом развития отрасли.

Несмотря на то, что современные изобретения и инженерия превратили древнее ремесло в высокотехнологичную отрасль, основные операции по производству бумаги остаются неизменными и по сей день. Этапы процесса следующие: (1) готовят суспензию целлюлозного волокна путем взбивания его в воде, так что волокна полностью разделяются и насыщаются водой; (2) бумажная масса фильтруется на тканом сите с образованием матового листа волокна; (3) влажный лист прессуют и уплотняют, чтобы выдавить большую часть воды; (4) оставшуюся воду удаляют выпариванием; и (5) в зависимости от требований использования лист сухой бумаги дополнительно прессуется, покрывается или пропитывается.