Изготовление бумаги

Обогащение сырья проводится для подготовки бумажной массы для производства высококачественной бумаги. Это включает в себя очистку волокон, а также добавление и перемешивание волокнистых и безволоконных материалов.

Заводы, производящие бумажную массу, поставляют ее заготовки в виде листов. Эта сухая бумажная масса должна быть помещена в воду, чтобы достичь требуемой консистенции и проникновения в нее остальных добавок. Затем листы разбиваются лопастями высокоскоростных роторов до получения однородной массы, после перемешивания она превращается в суспензию и насосами подается на следующие стадии производственного процесса.

Бумагоделательные машины состоят из трех секций: влажной, или формовочной, прессования и сушки. Когда волокна прошли начальные стадии обработки и попадают в распределитель, они равномерно размещаются в воде в виде взвеси. Камера-распределитель отправляет волоконную массу в секцию формовки со скоростью, скоординированной с движением конвейера.

Есть три категории формовочных секций: традиционная длинносеточная, цилиндрическая и двухсеточная.

Самые распространенные машины – это длинносеточные бумагоделательные машины с «бесконечной» сеткой (транспортером). Такая машина оснащена горизонтальным непрерывным сеточным конвейером в секции формовки. Этот конвейер делается из тщательно сплетенной бронзовой или синтетической сетки. Волокнистая суспензия накладывается на длинную сетку конвейера, под действием силы тяжести вода сливается сквозь сетку (процесс называется «обезвоживанием»). Для ускорения протекания процесса сетка подвергается легкому встряхиванию. Вследствие высокой скорости движения сетки волокна ориентируются вдоль направления движения, что служит причиной образования характерного направления отлива бумаги.

Волокна на сетке сплетаются в случайном порядке, образуя пласт. Сторона бумаги, которая контактирует с сеткой, называется сеточной стороной. Другая сторона, не соприкасающаяся с сеткой — лицевая (фетровая). Чаще всего, на этой стороне больше наполнителей и коротких волокон, чем на сеточной стороне.

Учет направления отлива готовой бумаги особо важен в связи с требованием стабильности поведения бумаги для многих печатных работ, так как отдельные волокна из-за влияния влажности увеличиваются больше в ширину, чем в длину (до отношения 1 : 7). Это нужно принимать во внимание при печати и послепечатной обработке. Кроме того, жесткость и прочность бумаги в продольном направлении волокон выше, чем в поперечном.

После того, как вода стечет, сетка попадает в вакуумную камеру, в которой вода выкачивается из сформированного полотна бумаги. Вращающийся валик с покрытием, (называемый дэнди-ролл), прокатывается по сетке, обжимая волокна, которые до сих пор были подвижными, и улучшает формовку поверхности бумаги. При необходимости наносятся водяные знаки выпуклыми элементами валика, которые смещают волокна и заметны по более низкой плотности.

В цилиндрических сеточных бумагоделательных машинахона зачерпывается вращающейся в волокнистом веществе цилиндрической сеткой. Удаление воды происходит через слив во внутреннюю полость цилиндрической сетки. Цилиндрические сеточные бумагоделательные машины предназначены для производства многослойной бумаги или картона, которые могут насчитывать до 10 отдельных слоев. При этом слои сводятся в единое полотно на непрерывно вращающемся бесконечном отжимном войлоке при последовательном присоединении их посредством большого числа сетчатых цилиндров.

В двухсеточной формовке применяются два сходящихся конвейера бумагоделательной машины, а между ними формируются будущие полотна бумаги. Вода сливается с обеих сторон бумажной полосы в процессе формовки. Эта машина работает с большей скоростью, но обе стороны полотна бумаги получаются сеточными. Эта система позволяет использовать обе стороны бумаги с одинаковым результатом.

В конце сеточного участка еще сырое бумажное полотно (содержит около 80—85% воды) перемещается в секцию прессования. В секции прессования бумажное полотно механически обезвоживается и еще больше уплотняется — «мокрое прессование». После нее вода (60-70%) распределена в массе полотна бумаги равномерно, волокна прижаты друг к другу. Это дает гладкость готовому полотну.

В секции сушки бумага вступают в прямое соприкосновение с цилиндром, нагреваемым струей горячего воздуха и подвергается медленной и щадящей сушке. Вид сушки влияет на характеристики растяжения и прочность бумаги. Бумага сушится до уровня влажности 2—8%.

Бумаги высокого сорта и писчие бумаги проходят намного менее жесткие методы сушки — они сушатся воздухом. Когда бумага проходит нагретую камеру и ее уже ничто не удерживает от усадки, происходит ее окончательное высушивание нагретым воздухом.

Перед последней сушильной секцией находится, если это требуется сортом бумаги, еще клеевой пресс «пленочный пресс», для поверхностной проклейки (повышения влагостойкости) или для небольшого пигментирования (подкрашивания) бумажного полотна. При проклейке два валика с резиновым покрытием захватывают полотно и наносят проклеивающий раствор (наприм., крахмал)

Последняя стадия изготовления бумаги называется каландрированием. Сушильный каландр оснащен стальными вращающимися валиками, соприкасающимися друг с другом, полотно бумаги попадает в их захваты, подвергается действию давления, трения и тепла (сглаживаются легкие неровности и уменьшается шероховатость бумаги (поверхность бумаги приобретает плотность и гладкость).

Каландрирование может быть легким, умеренным, тяжелым, или др., в зависимости от конечных целей.

Производство бумаги завершается намоткой бумажного листа на стальную втулку, называемую тамбуром. Получившийся рулон максимальной ширины затем помещается в устройства перемотки для перематывания и продольной разрезки в рулоны меньшей ширины.

Современные высокоскоростные бумагоделательные машины с разной производительностью изготавливают бумагу различных сортов и ширины. (Например, рабочая ширина машины для изготовления бумаги лучшего качества составляет от 6,60 м и больше, а скорость выхода бумажного полотна – 22 м/с).

Отделка бумагиНаиболее часто применяемыми методами отделки бумаги являются: • мелование; • пропитывание; • каширование и др.

На поверхность некоторых видов бумаги с одной или обеих сторон в процессе производства наносят раствор клея или красителей, затем бумага подсушивается и каландрируется. Такая поверхностная проклейка повышает прочность бумаги, особенно поверхностного слоя, сопротивление выщипыванию, снижает пыление.

Важнейшим процессом отделки бумаги в настоящее время является мелование — нанесение на слой основной бумаги носителя (бумаги-основы) одного или большего количества слоев белого пигмента. Меловальный слой состоит из: • пигментов; • связующих; • добавок (например, оптического отбеливателя).

Мелование бумаги оказывает целенаправленное влияние на ее свойства – белизну или цвет, структуру или шероховатость (например, получение глянцевой, шелковистой глянцевой, полуматовой или матовой поверхности). Этим самым достигают результатов печати, не получаемых на натуральных немелованных бумагах. Состав материала бумаги-основы и рецептура меловальной суспензии определяются различными требованиями к печати.

После мелования бумага может пройти обработку в суперкаландрах (сглаживание поверхности) для получения окончательной поверхностной структуры (глянец и гладкость) и соответствующих печатных характеристик.

Каландрирование выполняется в одном каландре, где бумажное полотно проводится механически между расположенными один над другим валами. В каландре для сатинированиябумага или картон получают особую поверхностную структуру (тонкую или грубую структуру льна или тиснение типа удара молотком).У бумаги «литого» мелования зеркально-глянцевая поверхность получается не обработкой в суперкаландрах, а после хромированного горячего цилиндра в сушильном устройстве. Ворс испытывает при этом пластическую деформацию, и структура поверхности гладкого хромового цилиндра переносится на поверхность бумаги/картона.