4. Технології целюлозно-паперової промисловості. Виробництво паперу та картону
Целюлозно-паперове та картонне виробництво являє собою сукупність виробничих процесів, пов'язаних з виготовленням волокнистих матеріалів-фабрикатів листоподібної форми (паперу) і целюлози, яка є напівфабрикатом для виробництва штучного волокна, пластмас, лаків, кіноплівки, пороху і ін.
Целюлозно-паперова промисловість виробляє папір найрізноманітніших видів і різного призначення: для друкування, писальний, креслення і малювання, а також електроізоляційний, цигарковий, світлочутливий, промислово-технічний, обгортковий, пергамент, картон (палітурний, коробковий, електроізоляційний, будівельний, взуттєвий) та ін. Головною сировиною целюлозно-паперового виробництва є деревина. До останнього часу як сировину використовували ділову деревину хвойних порід. Тепер використовують цілий ряд листяних порід, дров'яну деревину і відходи лісопиляння та деревообробки. Найчастіше для виробництва паперу використовують такі волокнисті матеріали: деревну масу, солом'яну масу, солом'яну целюлозу (деревну целюлозу сульфітну і сульфатну), паперові відходи (макулатуру), а також ганчір'я. Виробництво паперу полягає у виготовленні волокнистої маси на папероробній машині. Схему переробки деревини в папір дивись на рис. 4.
Рис. 4. Схема переробки деревини у папір
Деревну масу виробляють механічним способом, протираючи деревину на спеціальних деревотерках, так званих дефібрерах; потім її сортують, очищають від великих часток і відбілюють.
Способи виробництва целюлози з рослин грунтується на її стійкості до хімічних реагентів, які застосовують для її виділення, тоді як інкрустуючі речовини переходять при цьому в розчин. Залежно від типу реагентів розрізняють кислі, лужні і комбіновані методи виробництва целюлози. Серед кислих способів найбільше поширений сульфатний.
Цим способом целюлозу добувають з деревини малосмолистих порід (ялина, смерека, бук). Стовбури, з яких знято кору, подрібнюють на тріски. Потім тріски варять з розчином бісуфільту кальцію Ca(HS03)2 в герметично закритих котлах при температурі 150 °С під тиском (5-8)106 Па. Варіння, залежно від ступеня провареності целюлози і міцності розчину, триває до 12 годин. Для отримання паперової маси деревну волокнисту масу змішують зі свіжою целюлозою. Для виготовлення писального паперу змішують 50 % деревної маси і 50 % целюлози; для виготовлення газетного папеpy— 70 % деревної маси і 30 % целюлози. Щоб папір був дуже білий, гладенький і мав добрі друкарські якості, до паперової маси додають наповнювачі — тальк, каолін, крейду і проклеювальні речовини (каніфольний клей). Підготовлену паперову масу подають на папероробну машину. Тут ця дуже розріджена волокниста маса після проходження через пісочницю і вловлювачі лягає рівномірним шаром на нескінченну сітку (столова машина) або на сітчасті циліндри (циліндрувальна машина). Під час руху сітки значна частина води збігає в комірки, звідки її відсмоктують вакуум-насосами, які розташовані під сіткою. Зневоднена паперова маса осідає на сітках, утворюючи пухке мокре полотно паперу певної товщини. Потім полотно паперу надходить до пресів, де з нього витискують решту вологи, а потім просушують у сушильних барабанах. Щоб папір став гладеньким, висушене паперове полотно пропускають через каландр. Готовий папір розрізають на аркуші потрібного формату на саморізках, сортують і упаковують.
Сучасні папероробні машини мають металеву сітку завдовжки не менше 30 м і завширшки до 7 м. Швидкість руху такої сітки залежить від сорту вироблюваного паперу і дорівнює 50—220 м/хв. Папероробні машини, які виробляють масові сорти паперу, працюють із швидкістю 400—500 м/хв і більше. Для виробництва картону використовують той самий волокнистий матеріал, що й для паперу, але в ряді випадків до нього додають вовну або азбест. Папір і картон широко використовують для виготовлення тари, яка йде на упаковку найрізноманітніших матеріалів і замінює значною мірою дефіцитні тканини або важку дерев'яну тару. Виготовлені з цупкого сульфатцелюлозного паперу багатошарові (від 2 до 5 шарів) мішки широко використовують для перевезення різних сипких матеріалів, а ящики з гофрованого картону— надійна тара для перевезення різних матеріалів, у тому числі й хімічних. Особливим видом паперової тари є суцільнолиті паперові вироби. Такі вироби виготовляють, нашаровуючи волокна на форму, зроблену з перфорованих пластин, покритих густою сіткою. Тепер застосовують вакуумний і компресорний способи виготовлення паперолитих виробів. Безшовні паперолиті вироби випускають найрізноманітніших форм і розмірів: склянки, пляшки, підноси, тарілки, відра, пресовані ящики і т.ін.
Виробництво паперу та картону за традиційними (застарілими) технологіями потребує багато ресурсів, особливо деревини, води та енергії, викидає в очисні споруди велику кількість забрудненої води.
На виробництво 1 т паперу витрачають до 4,5 м3 деревини. Заміна деревини макулатурою знижує витрати на виробництво паперу у 2— З рази. Одна тонна макулатури економить 3—4,5 м3 деревини, або близько 15 великих дерев.
Сучасне виробництво паперу маловідходне, оскільки браковану паперову продукцію (як мокру, так і суху) переробляють на папір. Воду, яку вилучають із паперової маси, використовують у замкнутому циклі. В очисні споруди випускається незначна кількість води, з якої вилучені волокна, що входять до складу паперової маси.