Изготовление бумаги

Бумажная масса состоит из 97% воды и 3% твердых веществ. Она поступает в измельчитель, где с помощью ножей и металлических пластин волокна разрубаются. По мере разрыва пучков волокон начинается процесс гидратации, то есть фибрил- лы химически и физически соединяются с водой, что делает их гибкими. Благодаря изгибу волокон разрывается слой камбия, и фибриллы становятся способными

Рис. 2.6. Кривая измельчения свидетельствует, что слабое измельчение позволяет получить бумагу с высокой водопоглотительной способностью и высокой прочностью на разрыв. При большем измельчении бумага становится более плотной, но прочность на разрыв уменьшается

фибриллировать. Укорочение или разрыв волокон нежелателен, и необходимо

предпринять все возможное, чтобы сохранить их длину. Если производится слабое измельчение, получается лист бумаги с большой водо- поглотительной способностью и большой прочностью на разрыв, но с низкой прочностью на изгиб и растяжение (рис. 2.6). При большем измельчении бумага становится прочнее на изгиб и растяжение, но ее прочность на разрыв уменьшается, однако при определенном значении начинают падать и прочность на изгиб, и сжатие. Хорошим примером тому служит пергамин, при изготовлении которого достигается почти полная фибрилляция.

В измельчитель для увеличения водоотталкивающей способности и способности удерживать краску добавляют различные вещества - крахмал, канифоль, бумагоде- лательные квасцы и т. п. Без них на бумаге было бы трудно писать, так как чернила расплывались бы и проступали сквозь лист бумаги. Количество подобных добавок также влияет на поведение адгезивов, которые добавляются на последующих этапах изготовления бумаги.

В измельчитель могут добавляться и другие материалы, обеспечивающие те или иные свойства (цвет, прозрачность, жесткость и т. п.), например двуокись титана, силикат натрия, диатомиты, казеины, тальк и т. д. Когда вся масса покидает измельчитель, она проходит через другой высокоскоростной измельчитель, где процесс измельчения продолжается. На этой стадии для достижения требуемых свойств бумаги могут смешиваться различные виды пульпы. После этого смесь пульпы и различных добавок и наполнителей поступает в бу- магоделательную машину.

Бумагоделательные машины

1 вид технологии:

Бумагоделательный процесс (технология изготовления бумаги) осуществляется в несколько этапов. Обработанные древесные волокна погружаются в большое количество воды (99,5% воды и 0.5% целлюлозы) и подаются из головного резервуара на передвижной экран или сетку.

2 вид технологии:

Волокна приподнимаются поршнем проходящим через резервуар с волокнистой массой

По мере того как вода удаляются силой тяжести либо всасыванием, волокна остаются на передвижном экране. Так как участки с волокнами имеют большую скорость потока, то другие волокна перемещаются в их направлении, формируя более однородный пласт, то есть лист. Так как более грубые волокна из-за своей большей массы оседают быстрее, чем более короткие, то та сторона листа, которая обращена к сетке она всегда получается более грубой, чем верхняя - более гладкая.

Нижняя, сеточная сторона - более длинные, грубые.

Подобное строение волокон способствует образованию слоистой структуры, в которой большинство волокон стремится расположиться параллельно. Такая ориентация волокон в одном направлении позволяет получать бумагу и картон текстурированными (зернистая структура). Сделанная таким образом бумага состоит из слоёв, способных расслаиваться и/или рваться. А идеальную структуру даёт такой материал, в котором волокна переплетаются друг с другом на разных уровнях (параллельно и перпендикулярно). Когда волокнистая масса впервые попадает на экран, то в это время волокна находятся в суспензии и по мере того, как вода сливается и достигает соотношения волокон и воды 40:60 соответственно, то в это время уже вода находится внутри волокон т в этот момент орошение водой прекращается и начинается сушка. Во время сушки волокна сжимаются и в том случае, если лист очень плотный, то это сжатие является значительным. А если лист наоборот неплотный, то в этом случае волокна скользят друг относительно друга и при этом снижается “морщинестость” готового листа. И в том, и в другом случае внутри волокон в местах их пересечения происходит деформация. На степень остаточной деформации может повлиять содержание влаги. Например остаточная влага может повлиять на лист таким образом, что он будет растягиваться или наоборот сжиматься, или наоборот изгибаться. В настоящее время используется два вида машин для производства бумаги: фурдринье и цилиндрический.

На машинах фурдринье производится тонкая бумага и крафт-картон, а многослойный картон - на цилиндрических машинах. Так же есть ещё третий тип машин, в котором используется сочетание бесконечной сетки из машин фурдринье с резервуарами машин цилиндрического типа. С точки зрения упаковки разница между этими двумя технологиями является то, что бумага, полученная на машинах цилиндрического типа зерно более крупное, чем в листах, изготовленных типа фурдринье.

Фактическое отношение жёсткости (отношение продольного направления к поперечному) у крафт-картона изготовленного на машинах цилиндрического типа составляет 4:1, а у картона, изготовленного на машинах фурдринье 2:1, кроме того при изготовлении бумаги, картона применяются разнообразные отделочные материалы и покрытия. Обычно используются различные пигменты: каолиновая глина, двуокись титана (TiO2), карбонат кальция. Также используются адгезивные материалы типа белков, крахмала и различные добавки, например водонепроницаемые вещества, вещества, препятствующие горению и какие-то консерванты. Для улучшения полиграфических свойств бумаги и увеличения её жёсткости используется обычно одноповерхностная отделка (бумага погружается в глинисто-крахмальный раствор и затем она пропускается через валки́). Также перед выходом бумаги из машины бумагу можно каландровать с помощью прокатки через серию мощных прижимных валков. Каландрование придаёт поверхности глянец с помощью проглаживания и полировки покрытия. Матовость бумаге придаётся путём лёгкого каландрования. Различные технологии получения бумаги с использованием различных типов исходных целлюлозных материалов даёт возможность большого выбора различной бумаги, причём один и тот же вид бумаги, полученной на разных комбинатах отличается по своим свойствам и даже различные партии бумаги, полученные на одном предприятии, одних станках могут различаться. Поэтому для каждой партии бумаги есть паспорт, в котором прописаны конкретно его данные.