Целлюлозно-Бумажная промышленность сегодня

• собственно сама бумага, например оберточная бумага, гигиеническая бумага, писчая и печатная бумага;
• картон, который используется для производства различных видов тары;
• строительный (облицовочный, изоляционный) картон, который обцчно применяется в строительстве.

Благодаря технологической близости различных процессов производства необходимого сырья (древесной массы и балансовой древесины) и самого продукта (картона и бумаги) такая отрасль постепенно становилась все более-более интегрированной и автономной. Часто производитель готовой бумаги является и изготовителем собственно самой бумажной массы, которая идет для производства бумаги, а также производит балансовую древесину, которая служит для получения бумажной массы.

Производство бумаги

Бумагоделательные машины

Есть два типа машин, которые используются для производства картона и бумаги – это плоскосеточные или столовые и круглосеточные или цилиндровые. Плоскосеточные машины используются для производства однослойной бумаги, а цилиндровые – для многослойного картона. Также существуют разнообразные механизмы и приспособления к указанным базовым машинам для получения различных сортов картона и бумаги.

Плоскосеточная машина

Секция отлива бумажного полотна плоскосеточной машины имеет вид равномерно натянутой проволочной сетки с длиной 15 и более метров. Взвешенные в воде волокна, которые имеют концентрацию приблизительно 0,5% от твердой бумажной массы, наливаются на переднюю часть движущейся сетки через специальное устройство, носящее название напорный ящик. Большая часть воды дренирует через сетку в процессе ее движения, а волокна сбиваются в слабое влажное полотно. Затем полотно перемещается шерстяными сукнами между разными наборами валов, которые отжимают воду. Секция прессов с отсасывающими ящиками, сеткой и ее несущими компонентами представляет мокрое отделение машины. Затем полотно бумаги движется в сушильную часть бумагоделательной машины.

Обыкновенное сушильное устройство состоит из нескольких полых цилиндров с диаметром приблизительно около 1,2 м. Изнутри они нагреваются паром. Каждый сушильный цилиндр обтянут толстым грубым сукном, который обеспечивает сушку и перенос влажного полотна к очередному цилиндру; вода все больше удаляется, пока не остается около 5-10%. Затем бумажное полотно идет в отделочную часть. Здесь один или же несколько каландров гладят бумагу. Каландры имеют вертикальные ряды валов из отбеленного чугуна.

Бумажное полотно направляется в просвет-зажим между верхними двумя валами, а затем пропускается через каждый просвет до самого низа. При движении между валами сверху вниз бумажное полотно становится более гладким, более плотным и риобретает равномерную толщину. Далее полотно разрезается на полосы нужной ширины и затем наматывается в рулоны. Эти рулоны направляются в типографию, на перерабатывающее предприятие или же в другое отделение этого же завода для мелования, а также разрезания на листы или же переработки в другой продукт.

Ширина плоскосеточной машины составляет примерно от 30 до 760 см., а рабочая скорость может достигать 900 м/мин. Есть также разновидность плоскосеточной машины, где полотно высушивается на нагретом тщательно полированном валу диаметром 3-3,6 м. Такая машина специально используется для изготовления папиросной бумаги.

Цилиндровая машина

Цилиндровая или же круглосеточная машина отличается от плоскосеточной лишь тем, что в ней секция отлива бумаги имеет вид цилиндра, обернутого сеткой. Такой цилиндр вращается в ванне, которая заполнена суспензией волокон. Вода проходит через сетку, оставляя так называемый мат из волокон, который затем снимается шерстяным сукном при контакте с верхней частью цилиндра.

Если помещать несколько ванн в один ряд и использовать то же самое сукно для удаления собранных в мат волокон от каждой ванны последовательно, то тогда можно получить слоистую структуру. Толщина такого листа, или же картона, которая лимитируется числом цилиндров и мощностью сушки. Остаточная вода удаляется пропусканием полотна через прессовые и сушильные секции, аналогичные используемым на плоскосеточной машине.

Центробежное действие вращающегося цилиндра стремится сбросить находящиеся на нем волокна. Это вынуждает ограничивать скорости работы ~150 м/мин. Первичное полотно, снимаемое сукном, получается довольно слабым, но в комбинации с другими и путем варьирования типов волокна можно получить прочный продукт. Как плоскосеточная, так и цилиндровая машины могут быть использованы в производстве бумаги и картона с машинным способом мелования. Получающееся при этом бумажное полотно после резки пригодно для высококачественной печати.

Изготовление бумажной массы

В качестве сырья для бумажной массы используется древесина и другие различные материалы, которые богаты целлюлозой. Обычно производители бумаги, производят и целлюлозу. Бумажную массу перерабатывающие цеха и заводы используют для производства картона и бумаги, из которых затем делают вощеную бумагу, почтовые и другие конверты, потребительскую и транспортную упаковку, коробки различных видов, наклейки и другие изделия.

Сырье для производства бумажной массы

Получают бумагу и картон из любых богатых целлюлозой материалов. Широко используется макулатура, из которой удаляют сначала типографскую краску, включения различных видов и примеси. После этого её смешивают со свежей целлюлозой, что необходимо для придания ей дополнительной прочности, в том случае, когда необходимо произвести более высокие сортов бумаги, например, для книжной продукции. Просто макулатуру, без обесцвечивания, часто применяют для производства транспортной тары: картонных коробок, картонных лотков и т.д. В некоторых случая применяют и отходы различного тряпья, благодаря чему можно производить писчую бумагу высокого качества, а также изготавливать бумагу для ценных бумаг, пигментную бумагу и другие виды бумаг. Производство грубого картона идет из соломенной целлюлозы. Применяют и асбест, пеньку, стекло, найлон, искусственный шелк, лен и другие натуральные и синтетические материалы. Обычно это необходимо для производства некоторых специальных изделий.
Древесная масса. Древесина является одним из самых предпочтительных материалов для производства бумажной массы. В её состав входит приблизительно 90% волокнистого материала, используемого для производства бумаги. На территорию производственного предприятия, в зависимости от того, где она находится и какие у него возможности, могут завозиться или сплавляться балансы, длина которых составляет от высоты дерева до заготовок размером 1,2 м. Получать целлюлозу можно из отходов лесопиления и горбылей. Их изначально измельчают в щепки на лесопильном оборудовании.

Процессы получения бумажной массы из древесины

Бумагу, как известно, можно изготовить практически из любого волокнистого материала. Соответственно есть множество самых различных методов получить бумажную массу. Их различие только в том, какие будут предъявляться требования к конечному продукту. Существует три наиболее популярных процесса, когда древесина может быть превращена в бумажную массу. К ним относят механический способ, химический способ и полухимический способ. Бревна, поступающие в неочищенном виде на предприятие, не должны содержать кору, то есть должны быть полностью окорены. Заготовка после этого поступает далее через рубильную машину, где разрубается на небольшие части, размер которых равен примерно 6-7 см. (щепки). Это необходимо для подготовки древесины к последующей химической обработке. Эти процессы не обязательны для получения бумажной массы простым механическим способом.

В случае механического процесса очищенные от коры бревна подвергают помолу. Никакого химического изменения здесь нет, то есть древесная масса, которая в итоге будет получена, содержит те же самые компоненты, которые были в исходной древесине. Отбеливают массу перекисью, но она все равно остается при этом нестабильной и приходит со временем в негодность. В связи с тем, что с помощью измельчения тщательно разделить волокна не получается, поскольку при этом могут образовываться комки, полученная механическим способом бумажная масса все же остается относительно слабой. В связи с этим древесную массу применяют наряду с бумажной, полученной с помощью разнообразных химических процессов. Бумажную массу, которая была произведена механическим способом, используют для различных упаковок из картона и бумаги. Например, её применяют для макулатурного картона и газетной бумаги, то есть там, где не требуется высокое качество и прочность.

Сульфитный процесс – это процесс производства бумажной массы с обработкой щепы в специальной варочной жидкости, содержащей ионы бисульфита (HSO32-) с кальцием и/или с аммиаком, магнием или натрием. Кальций и магний обычно применяют на целлюлозных заводах. В качестве лесоматериалов подходят больше всего ель и западный гемлок. Древесная масса, которая в результате этого процесса получается, достаточно легко подвергается отбеливанию. Она является более устойчивой к механическому истиранию. Неотбеленную масса обычно применяют для получения картона, который идет для производства картонной тары. В комплексе с массой, полученной механическим способом, используют для газетной бумаги. Отбеленную бумажную массу используют для производства всех сортов белой бумаги: бумажные салфетки, бумага для облигаций, книжная бумага, оберточная бумага высокого качества и т.д.

При изготовлении бумажной массы в качестве реагента применяют также нейтральный сульфит натрия, который позволяет получить бумажную массу, похожую на массу, полученную путем кислотно-сульфитного процесса. Он все же имеет довольно высокую стоимость, а также существуют сложности с утилизацией бумаги, содержащей этот реагент, поэтому применение такого процесса изготовления бумажной массы не нашло большого распространения. Этот процесс популярен при получении бумажной массы полухимическим способом, с помощью которого обычно производят гофрированный картон.

Содовый процесс – это один из видов щелочных процессов. В этом случае щепу проваривают в растворе каустической соды (едкий натр – NaOH).

Обычно содовую бумажную массу получают из твердых пород дерева (тополь, эвкалипт, осина и т.д). Её применяют вместе с сульфитной массой для производства печатных сортов бумаги.

Сульфатный процесс также относится к щелочным процессам. В этом случае, в варочную жидкость, представляющую собой раствор каустической соды, добавляют еще и серу, которая ускоряет производственный процесс, а также позволяет уменьшить рабочее давление и расход электроэнергии. Сера отлично воздействует на древесину всех видов. Сульфатный процесс используется в тех случаях, когда требуется получить хорошую прочность конечного изделия. С помощью этого процесса получают высококачественную оберточную бумагу и картон. Среди преобладающих в этом процессе пород дерева можно назвать сосну, у которой длинные сильные волокна. Даже, несмотря на то, что сульфатную древесную массу гораздо труднее отбеливать, нежели сульфитная массу, получающееся в итоге продукция отличается более высоким качеством.

Полухимический процесс. Этот процесс является комбинацией химического процесса и механического процесса обработки бумажной массы. Давайте рассмотрим, как протекает этот процесс. Древесину сначала нагревают с небольшим количеством химических веществ. Это необходимо для ослабления связей между волокнами. Разновидность этого процесса – холодный содовый процесс. При этом процессе щепу немного обрабатывают с помощью раствора едкого натра при определенном давлении и температуре. Щепа свои свойства при этом сохраняет. Затем её подают на истирающее устройство, которое разделяет волокна.

То, насколько бумажная масса будет чистой, зависит от того, насколько глубокой будет химическая обработка.
В зависимости от используемых химикатов, этот процесс может подходить к любым породам дерева. Химические требования при этом здесь ниже, чем при химическом процессе. При этом выход (вес массы) на корд древесины выше. Поскольку клубочки волокон не до конца удаляются, то качество бумажной массы, получаемой этими способами, в случае увеличения выхода снижается до качества массы, получаемой при механическом процессе.

Подготовка бумажной массы

Отбеливание бумажной массы не зависит от самого процесса её получения, однако существуют разновидности, определяющиеся породой дерева, используемые химическими веществами и конечным продуктом. Отбеливающим реагентом здесь служит хлор в различной форме. Например, перекись и бисульфиты используют для осветления бумажной массы при её механическом получении.

До момента отбеливания и после прохождения этого процесса бумажную массу просеивают и промывают в различной последовательности до того, пока она не будет состоять из отдельных волокон, которые будут освобождены от следов химических веществ. После этого полученную массу, особенно тогда, если она содержит полученные из тряпья и сульфитной бумажной массы продукты, необходимо дополнительно расплющить.

Для этого бумажные волокна пропускаются между неподвижными ножами, смонтированными на вращающемся валу. В итоге происходит процесс растрепывания бумажных волокон, поверхностные характеристики при этом не меняются, что позволяет получать в итоге очень крепкую бумагу. Затем добавляют красящие вещества, различные минеральные пигменты, а также вводятся органические материалы (клеи). Эти вещества позволяют придавать изделию водонепроницаемость и влагостойкость, а также облегчить адгезию типографской краски. В случае, если нет необходимости расплющивать волокна, то добавки эти вводят в бумажную массу, в момент подачи её на бумагоделательную машину.