Бумага и картон

Технология производства бумаги

Бумага состоит из волокон растительного происхождения.

Ее получают методом осаждения волокон из сильно разбавленной в воде массы на сетке бумагоделательной машины. Волокна в процессе формования листа располагаются войлокообразно и связаны между собой поверхностными силами сцепления Отлитую бумагу прессуют, сушат и отделывают, в результате чего она приобретает необходимые плотность, толщину, гладкость, прочность и другие свойства, обеспечивающие возможность использования ее по назначению.

(Или Iук> бумагу подвергают не только отделке (каландри- ^ВййНШо), по ' и различным видам обработки — тиснению, по- йгрмни цщп окраске, ворсованию, пропитке, покрытию пара­фином, гофрированию и др.— или направляют на переработку.

! 1|">н пшдгтпо бумаги складывается из получения волокни- 1ч i,i \ полуфабрикатов, подготовки их к отливу листа, отлива.'пи in им бумагоделательной машине и отделки. На каждом из gins панов возможно регулирование процессов для получения пум.н п г необходимыми свойствами. •

волоки истые материалы для изготовления бумаги (картона)

Волокнистые материалы для производства бумаги (кар- itiii.i) получают путем механической или химической перера- гички древесины, стеблей растений, семенных волокон, синте- пмггких волокон, а также переработки вторичного сырья — Пумажной и тряпичной макулатуры. Из хвойных пород наи- fiiuiинее значение имеет древесина ели и сосны; древесина кедра, пихты и лиственницы находит меньшее применение. Древесину лиственных пород (тополь, осину и др.) отечествен­ная промышленность начала перерабатывать сравнительно не- диино, ее удельный вес будет непрерывно возрастать. Из стеб­лей однолетних растений следует указать на солому злаков, лен, коноплю, тростник, камыш. Семенными волокнами яв­им ■ ген хлопок, отходы которого, например хлопковый линтер, ыкже весьма ценное сырье. Синтетические волокна для произ- нодства бумаги применяют пока в незначительном количестве, ни они являются весьма перспективными.

Подокна, используемые в бумажном производстве, должны fiuri. достаточно прочными, иметь необходимую длину и тол­щину, отличаться упругими свойствами. Исключительно важ­ным является способность волокон распадаться при их размоле Ив фибриллы, благодаря чему возможно получение из них питого прочного сомкнутого листа. Химический состав рас- i и тельных волокон примерно одинаков и включает целлюлозу, гемицеллюлозу, лигнин, смолы, жиры, воск, минеральные вещества. Каждое волокно отличается определенным количе­ственным соотношением указанных компонентов и поэтому об­ладает характерными свойствами. Наиболее важную роль в определении свойств волокон (а значит, и свойств будущей бумаги) имеют целлюлоза и гемицеллюлоза. От лигнина из­бавляются химической переработкой древесины и стеблей, остальные вещества также при этом переводятся в раствори­мое состояние и удаляются из волокна.

Целлюлоза (клетчатка) — главная составная часть клеточ­ной стенки растений — обусловливает прочность и эластич­ность растительной ткани. Состав ее может быть выражен формулой (С₆Н₁₀О₅)„. Более всего целлюлозы в хлопке — свыше 90%, в древесине —45—80, в соломе — до 35%. Выде­ленная в чистом виде целлюлоза хорошо отбеливается, обла­дает достаточной прочностью и обеспечивает получение тон­ких. прочных бумаг.

Помимо целлюлозы, в древесине содержатся пентозаны (С5Н₈0₄)_П и гексозаны (СбНю05)„. Они находятся в клетках растительной ткани и являются их резервным питательным ве­ществом. Под действием кислот гемицеллюлоза осахаривается, в воде хорошо набухает, легче, чем целлюлоза, растворяется в кислых и щелочных растворах. Содержание гемицеллюлозы в древесине ели примерно 11%, сосны—12, осины — 30, в со­ломе— 25—30%. Присутствуя в составе волокна в определен­ных количествах, гемицеллюлоза обеспечивает получение бу­маги с необходимыми механическими свойствами. Чистая цел­люлоза, не содержащая гемицеллюлозы, не поддается размолу, бумага из нее отличается пухлостью и малой механической прочностью. Хорошая гидрофильность гемицеллюлозы, ее на- бухаемость в воде способствуют пластифицированию и фиб- риллированию целлюлозы, что в свою очередь обеспечивает гидратацию волокна и возникновение межволоконных связей через гидроксильные группы. Таким образом, для выработки прочной бумаги необходимо, чтобы волокно содержало некото­рое количество гемицеллюлозы (целлюлоза древесная суль­фитная беленая для бумаги чертежной прозрачной и кальки должна содержать не менее 5,3% пентозанов, сульфитная не­беленая для подпергамента — не менее 6,3% и т. д.). Увели­ченное содержание в волокне гемицеллюлозы (сверх опти­мальной нормы) приводит к снижению прочности вырабаты­ваемой из нее бумаги. Получение целлюлозы с определенным содержанием гемицеллюлозы регулируется технологическим режимом переработки древесины и стеблей.

Лигнин в древесине содействует одревеснению клеток, при­дает им твердость, цементирует их. Количество лигнина в дре­весине ели доходит до 30%, осины—18, в стеблях соломы — ню- in y.'i% и г. ч. В волокнах хлопка, льна, пеньки лигнина У(I и |i/iuiii 11 шачптельно меньше, так что практически он не gHliiiiiifiri нлинния на свойства бумаги, выработанной из этих Инл.ииш Лш мин растворяется в щелочах, в растворе солей |§рнн. юн кислоты, разлагается под действием окислителей. На ним и* ппплип получение волокнистой массы из растительных N к сноПодпих от лигнина, т. е. основного полуфабриката для бумажною производства — целлюлозы. Бумага, содержа- древесное иплокно с лигнином, под влиянием света жел- fiiTi ПрЯН свою прочность, в течение короткого времени ста- NiiMlii H непригодной к употреблению. Поэтому для выработки Пум,и, находящихся в длительном обращении или подвергаю­щие ч ч.и юму освещению, волокна, имеющие в своем составе (Минин, >.k.i пинаются непригодными. Эти волокна (древесная п iпчпменпаи массы) используют для выработки бумаги газет- H.iit, iiriuiiii|n.ix видов печатной и писчей; применяют эти во- Лнкмн в сочетании с более устойчивым волокном — целлюлозой.

¹ мола, содержащаяся в древесине, оказывает неблагоприят­ной влияние па качество волокнистого полуфабриката и выра- Ги. I а 11 иI.и па него бумаги. Имеются значительные трудности в пе- В§рй6отке смолистой древесины. Для производства бумаги и кйргонл лучшими являются те волокнистые материалы, у ко- |ц|.ы\ количество смолы незначительно (в целлюлозе разных марок оно колеблется в пределах 0,5—1,5%).

I'.,, пи-пи, лип полуфабрикаты (волокна), используемые впро- и томе I не г.у.маги и картона, следующие:

I[I».'i\ ч,м• мi»i<■ механической переработкой древесины и со- ■и.лц.1 древесная масса белая, бурая и химическая, соломен- н.п| полумасса ';

получаемые химической переработкой древесины, соломы, Ст ишка целлюлоза древесная (сульфитная, сульфатная), п.. и целлюлоза, целлюлоза соломенная и из тростников;

волокна вторичного сырья — макулатура бумажная, тряпич- ния полумасса; | и н1етпческие.

Поскольку качество бумаги (картона) и ее свойства зависят ВТ ВН 1.1 используемых волокон, рассмотрим их несколько под­робнее

brunt! иреиесная масса. Древесной белой массой называется И" пинии i;iя масса, получаемая истиранием малосмолистой дре- iHMiiii.i ели или пихты, а также древесины сосны, осины и то- н.. И1 Ч,ля изготовления бумаги пригодна древесина здоровая, " ■ 4 1,он, гнили, темных пятен и других дефектов. Наличие

¹ М;ичч.й принято называть те волокна, которые могут быть использо- | ни.! непосредственно для выработки бумаги. Волокна полумассы требуют ■■■......... illIельной переработки (размола).

в древесине дефектов может привести к тому, что волокнистая масса окажется сильно засоренной, а выработанная из нее бу­мага — серой, с большим количеством посторонних включений. Древесина плотная и мелкослойная дает лучшую древесную массу, чем рыхлая и крупнослойная, которая образует более

грубое и короткое во­локно.

Древесную массу получают на аппара­тах— дефибрерах, ос­новной рабочей частью которых является ка­мень с зернистой струк­турой (рис. 1). После снятия коры древеси­ну, нарезанную на ба­лансы, загружают в камеры дефибрера и прижимают к вращаю­щемуся камню. Часть камня находится в ван­не с водой, так что получаемая волокни­стая масса непрерыв­но с него смывается водой. С повышением температуры воды раз­рыхление древесины проходит легче и быст­рее, так как одновре­менно с образованием волокон размягчаются ' инкрустирующие веще­ства, волокна легче от­деляются одно от дру­гого, т. е. расщепляют­ся. Полученная волок­нистая масса очищается далее от пучков волокон, частичек коры и т. д. Для выработки бумаги пригодны волокна длиной 0,05—3 мм и диаметром 0,03—0,06 мм.

Древесная мас,са может быть отбелена раствором перекиси натрия Na₂0₂ в присутствии сернокислого магния MgS0₄-7H₂0 и силиката натрия Na₂Si0₃ или других реагентов.

Рис. 1. Схема дефибрера для производства древесной массы: / — камень, истирающий древесину, 2 — древесина, 3 — ванна, 4 — выход древесной массы

Волокнистую массу используют для получения бумаги тот­час же после ее выработки или отливают в листы определенной толщины. В листах древесную массу перевозят на другие бу­мажные фабрики.

Ih ni.iui'i древесной массы изготовляют бумагу газетную н.. м«1,11) входит до 80% древесной массы), писчую № 2 (до гю „ I. пГк-рточную, некоторые печатные и др.

IiypBii дреиесная масса. Бурую древесную массу получают ItikeHHHi'CHHм истиранием древесины, предварительно пропа-

р«...... При ном содержащиеся в ней смола, лигнин и другие

Инкрустирующие вещества частично растворяются, в резуль­тате чет ос.щГи'н.кт связь между волокнами, а при истирании они 1ПЧ1 см че.чяются одно от другого. Для получения бурой ЙЙРСМ ирнюдны не только древесина ели, но и смолистая сосна, Юти и другие породы древесины. Волокна бурой массы не- И"мы:М члнипее, чем белой древесной.

Hi о у р, in массы вырабатывают технические, тароупаковоч- |jii,. пГм-ртчпыс бумаги, картоны. Для производства писчих и ПёЧйШЫх бумаг бурая древесная масса непригодна, так как н 1.. 1 пурый цвет, появляющийся при пропаривании древесины.

Чимнчп пли древесная масса. Это волокнистый полуфабри­кат umnpuii получают истиранием на дефибрерах преимуще­ственно лиственной древесины, предварительно химически об- |1йП1»Iаннон. Эта обработка заключается в пропитывании и ■ары чрсвееииы раствором моносульфита натрия Na₂S0₃ и би-

........... |,ч натрия NaHC0₃ при определенном температурном

ре;) пме В результате воздействия тепла и химикатов межкле- |о1|ные 1 вн Hi чревеснны ослабевают и частично нарушаются, |р< не. ним ра шатается, в связи с чем при последующем дефиб-

I ир.чип....... разделения волокон проходит легче, волокна

Iл чпоп'чп и гнI. ice равномерными по длине, менее поврежден- iM.i-iii. более мягкими и эластичными по сравнению с волокнами Пгюн и oypoii древесной массы. Химическая древесная масса М..а, 1 гп.нч, изготовлена также из древесной щепы, подвергну- ftill предварительно химической обработке. По своим свойствам шеп'н iini-iii волокнистый полуфабрикат близок к полуцеллю- floie (см стр. 12), входит в композицию газетной бумаги и ИНоюрых видов картона.

Древесная масса, введенная в небольшом количестве в со- Miii! печиIных бумаг, улучшает их свойства: снижает прозрач- Mtf. н нылнмость, повышает впитываемость краски и т. д.

< it itmirннпя полумасса. Соломенной полумассой называется (Имокнне11,|(i полуфабрикат, получаемый измельчением стеблей jJIfloMHi члеОиых злаков. Стебли соломы в отличие от древе-

ми........ чержат меньше целлюлозы, больше гемицеллюлозы и

в(,..... "и,по больше минеральных веществ (до 8% вместо 0,5%

V I- oi| I..держание лигнина в соломе примерно такое же, как R ipiпесине хвойных пород. В стебле на определенном расстоя- tii.ii,,iii.i от другой расположены поперечные перегородки, со- ■. ° ч hi не in кремнистых соединений общим весом 7—8% от с* • 1 всего стебля. Эти твердые включения должны быть

у I!............... in (П'Лля и волокнистой массы, так как могут образо-

iifiIi дыры II бумаге или картоне.

¹ плпму, нарезанную на сечку и очищенную от пыли, узлов II ьрунных частиц, варят в водных растворах извести, а после парки н промывки размалывают на бегунах, где она превра­щается в волокнистую полумассу — полуфабрикат, пригодный после дополнительного размола для выработки некоторых ви­дов картона и низкосортной оберточной бумаги.

Древесная целлюлоза. В отличие от древесной массы дре­весная целлюлоза представляет собой волокнистый материал, вырабатываемый удалением из древесины лигнина, большей части гемицеллюлозы и других инкрустирующих веществ. Полу­чение целлюлозы из древесины основано на ее устойчивости к некоторым химическим реагентам и одновременном переходе лигнина и гемицеллюлозы в раствор. Различают два основных способа выработки целлюлозы: кислотный (сульфитный и азот­нокислый) и щелочной (натронный — содовый и сульфатный). Преимущественное значение имеют сульфитный и сульфатный способы.

Сульфитную целлюлозу изготовляют из древесины хвойных и лиственных пород: ели, пихты, бука, тополя и осины. Разруб­ленную на мелкую щепу древесину загружают в варочные котлы, куда заливают также варочный раствор. Последний представляет собой водный раствор кислой сернистокислой соли кальция Са(Н50з)г или магния Mg(HS0₃)₂, содержит не­которое количество растворенного сернистого ангидрида S0₂.

Варка протекает в течение нескольких часов при высоких температуре и давлении. При этом лигнин древесины, реагируя с бисульфитом кальция, образует лигносульфоновую кислоту, переходящую в раствор. Гемицеллюлоза гидролитически распа­дается на простейшие сахара, растворимые в воде.

После удаления лигнина и других содержащихся в ней ве­ществ в целлюлозе остается 1—5% лигнина, 2—6% гемицеллю­лозы. Варочная же жидкость содержит до 7% лигносульфоно- вой кислоты и 2—2,5% сахара. Из сахаристой части в даль­нейшем вырабатывают винный спирт, кормовые дрожжи, из лигносульфоновой части — дубильные вещества для кожевенной промышленности, клей и ряд других ценных продуктов. Целлк> лозу тщательно промывают, удаляют непроваренную древесину, узлы, пучки волокон и др. Некоторую часть целлюлозы отбе­ливают газообразным хлором, раствором гипохлорита или хлорной извести. При отбелке двуокисью хлора (С10₂) целлю­лозное волокно не разрушается, лигнин удаляется из древес­ного волокна, таким образом достигается высокая степень бе­лизны целлюлозы без разрушения углеводной части волокна.

В последнее время отечественная целлюлозно-бумажная промышленность переходит на получение целлюлозы путем

■МММ

10,

- ррЦцррнцри

й|<ин /t|ii in.. п.I растворимых основаниях — магниевом, на-

рЙеним, аммониевом или смешанных (кальдиево-аммониевом,

и нами и" I...... юм). Преимущества этих способов заклю-

iitofifi н по i:,io.i,пост переработки любых пород древесины, НИМИ и и и i>t< 11 is I ii mo.'i истые, использовании недревесного сырья, Ш1н юн I* i'. юм числе твердых лиственных, пород древесины. При ном увеличивается выход целлюлозы, повышаются ее iUNMi'i к, и о инородность, снижаются зольность и сорность. Т>Н, t'Mpnoiii, целлюлозы, получаемой при варке на новых liiiiHHHx, ениаплась за последние годы на 20—30%, смоли- IfffTh умсш,шилась на 15—30, разрывная длина увеличилась н I Ш, I сопротивление излому на 30—40%. Значительно v Я I чшн 1.1, I, белизна целлюлозы. Целлюлозу. используют непо-

t |м............... бумажных фабриках. Если же ее необходимо

fpiiictiiipTHpiим i i, па другие предприятия, из нее отливают Am гы (и.in к н) несом 500—700 г/ж².

Дли Mat..... бумаги и картона применяют несколько

вндон сульфи...... ii целлюлозы, основными из которых являются

ЩйЛЮЛо.ча Iренесная сульфитная небеленая и беленая.

11.' | поло 1,ч сульфитная небеленая из хвойной древесины ннлра ечелнется па несколько марок: Ж, С и М. Целлюлоза Мирки Ж отличается большей жесткостью и прочностью. Ее

и..... lyior для изготовления бумаги высокой прочности, типо-

I piii|icMni.№,'i и газетной, обойной, специальных упаковочных, по чпер! ими! | а, пергаментной бумаги, некоторых видов картона.

Псч поло 1,ч марки С характеризуется несколько меньшей

.......о. i i,ю п прочностью, из нее вырабатывают писчую цвет-

ную, обложечную и другие аналогичные бумаги. Целлюлоза I 1ркп М наиболее слабая и мягкая, используется для изготов- 1,111г,| пин и,тающей (фильтровальной, промокательной) бумаги.

Целлюлоза древесная (хвойная) сульфитная беленая также подразделяется на ряд марок (А, Б, С), каждая из которых н ■ пою очередь включает несколько видов. Преимущественное на шачеппе л их видов целлюлозы следующее: производство бу- мni и типографской, основы для мелования, основы для свето- ч\и, |нп 1, ii,iк>i"i бумаги, писчей, чертежно-рисовальной обычной и hi.ii шей, обложечной, писчей цветной, основы фотоподложки, luipiot рифнчеекои, чертежной прозрачной, основы для фото- 1.4 ii,кн, бумп/кион кальки и других видов бумаги. Целлюлоза ра И11.1Ч марок тлил,четен одна от другой прочностью, белизной,, орпосп.ю, содержанием смол и жиров и иными специальными, мойствами.

1ля выработки основ растительного пергамента и фибры, фпл1,гровальной бумаги, а также в качестве добавки в компо- шцпю санитарно-бытовых бумаг, долговечной документной ", маги и промокательной используют сульфитную древес- нмо облагороженную целлюлозу. Она отличается несколько

меньшей прочностью, значительно меньшим содержанием смол п жиров, высоким процентом белизны, малым содержанием минеральных веществ (малой зольностью).

Сульфатная целлюлоза в последние годы все более вытес­няет сульфитную, так как по сульфатному способу возможно по­лучение целлюлозы из хвойной и лиственной древесины, древе­сины низкокачественной и дровяной, отходов деревообработки, поскольку во время варки растворяется большая часть коры и разрушенной грибами древесины, а также беленой и небеленой целлюлозы высокого качества из однолетних растений. Произ­водство сульфатной целлюлозы экономически более выгодно, чем сульфитной.

В качестве варочной жидкости при выработке сульфатной целлюлозы используют раствор едкого натрия NaOH и серни­стого натрия Na₂S. Смола сравнительно легко растворяется в щелочах и тем самым освобождает волокна целлюлозы, уда­ление лигнина происходит за счет образования сульфгидрата натрия Na₂S + H₂0 = NaSH + NaOH, который, присоединяя к себе лигнин, образует продукты, растворимые в щелочах.

В зависимости от условий варки получают различную по свойствам сульфатную целлюлозу. Она может быть беленая и небеленая, каждая из которой различается по номерам в зави­симости от назначения.

Целлюлозу сульфатную беленую из хвойной древесины из­готовляют нескольких марок, получая бумагу следующих видов: высшего сорта картографическую и печатную, чертежную про­зрачную, основу копировальную, основу для парафинирования и пергамента, бумагу санитарно-бытового назначения, упако­вочные, покровные слои картона.

Помимо того, сульфатную целлюлозу применяют в качестве добавки в композицию печатной бумаги, что придает послед­ней хорошие печатные свойства (малую просвечиваемость, хо­рошую впитываемость краски) и при выработке таких бумаг, как кабельная, тарная, например для изготовления бумажных мешков, необходимых для перевозки цемента, химикатов, сажи и др. В большом количестве расходуется на тарный картон, основу для искусственной кожи, шлифовальных шкурок, бу­мажную пряжу и др.

Полуцеллюлоза. Полуцеллюлозой называется волокнистый полуфабрикат, занимающий промежуточное положение между химической древесной массой и целлюлозой. Ее получают пре­имущественно по сульфатному способу из хвойной и листвен­ной древесины. От древесной массы отличается более длинным волокном и лучшей белимостью. Полуцеллюлоза — дешевый полуфабрикат, пригодный для изготовления тарного картОна и других его видов. Развивается также холодно-щелочной способ получения полуцеллюлозы из лиственной древесины. Эта полу-

Я,

тШШШЯШШ.

ijM'i >d Может быть использована в беленом й небеленом iHЯ» I Ироитпн| иг многих видов картона, древесно-волокни-. i i! • или г, пум,п п, н том числе газетной, многих видов белых Jjj^iii, 11,1 и гпфрирпнания и др.

Ц#лЛн1,к»1н in соломы и травянистых растений. Целлюлозу

НЛомы элнкип иырабатывают сульфатным или щелочным ШВТронным) способом в беленом виде. Мелкое и тонкое во- <иш! МвХо расщепляемое при размоле, отличается большим ВМ||нп м гемицеллюлозы. Используется в производстве пис- ум и и им. мм ц состав других бумаг вместе с сульфитной

ikl.......... бг'лгппп целлюлозой. Бумага, выработанная из соло-

Hiifoii hi I им.iiiiM, характеризуется сравнительно высокой

ф! I M i" I МП.

Це........... па травянистых растений получают при перера-

iuiHf in ii.iiii.i, фостника и рогоза. Растения эти — ценное pip! fi.'iи пумлжиой промышленности. Переработка травяни- Цмч рв(п ний п.I пплокно у нас в стране началась сравни- i 1 H-iiu hf.ДйППО.

Кпмыш многолетнее травянистое растение, растущее по fipjiri HM рек, озер, на болотах. В СССР произрастает до 30 ви- дпн камыша, Он имеет длинный (до 2,5 м) стебель, почти без яистьен Тростник — менее распространенное растение (у нас нмгг-i! ч т.н.ко одни вид из семи). Стебель его, достигающий ¹¹ ч и tii.tcni y, мк.шчпвается длинной многоколосковой метелкой.

И.... пни притри-тает на болотах, в мелководьях рек и озер,

обрйзуи шриели.

Риги 1 относится к водяным и болотным растениям. Имеет ишрпкий или узкий лист. Различают 12 видов рогоза, из кото­рых Н произрастают в СССР, причем в различных местностях его называют по-разному: чака, куга, сага, пуховка, палоч­ник н т. д.

В переработку идут стебли растений. Их варят в растворе Миши ульфиIи п бисульфита магния [MgS03 + Mg(HS0₃)₂]. Очи- мп щи"- иifie,leiuioc волокно пригодно для производства писчих, in 'I inn г епрпт бумаги и многих видов картона.

Вумижиаи макулатура. Макулатура — это бумажные от- ЯвДЫ eoflcfliPinio бумажного производства (обраты), использо- пинии и- м и 1. I иПрапная н различных предприятиях и у на- Iеления,

А\акула гура НИ,ЧИП ell лажным источником сырья для бу­ма.поп промыт.чешки I п В настоящее время возвращается на Переработку ОКОЛО 20% бумаги. Увеличение сбора бумаги на К) 15% и ее переработка позволят сэкономить не менее мл п. м?, или 120 тыс. вагонов леса, Сбор макулатуры является.■и лом большой государственной важности. В настоящее время работает несколько бумажных фабрик, сырьем для которых яв- ¹ иегея ма'кулатура. Собранную макулатуру сортируют по сте- tieim i;111>я uItMIпости и виду волокон. Чистую макулатуру III>< it[>.I t il г I, вновь в волокнистую массу не представляет боль- iii.ii,. фу 1,1. Однако бумагу загрязненную или с типографской печатью предварительно варят, чтобы удалить загрязнения, а за­тем размалывают до образования волокнистой массы. Чистую белую макулатуру используют для изготовления белых бумаг, загрязненную направляют на получение бумаг оберточных, та- роупакооочных, картона. В состав многих видов бумаг, в том числе и печатных, может быть введено 10—15% макулатурной массы без ухудшения качества этих бумаг. В ряде случаев ма­кулатурная масса составляет основной вид волокна, например при производстве некоторых картонов.

Тряпичная полумасса. Тряпичная полумасса — это волок­нистый полуфабрикат, получаемый разрыхлением хлопчатобу­мажного, льняного и пенькового тряпья. На бумажные фабрики тряпье поступает в виде отходов текстильного, прядильного, ка­натного и веревочного производства, обрезков швейных фаб­рик, в виде утиля, собранного у населения. На бумажных фаб­риках тряпье тщательно дезинфицируют, чистят — удаляют грязь, пыль и т. п.— и лишь после этого сортируют, подразде­ляя его по виду волокна (хлопчатобумажное, льняное и т. п.), степени загрязненности, цвету и т. д. Белое тряпье пригодно для изготовления бумажной массы, идущей на выработку доку­ментных, картографических, чертежных бумаг высшего качества и др., в то время как из окрашенного тряпья изготовляют такие бумаги, для которых белый цвет не является основным показа­телем. Шерстяное волокно используют редко и лишь в качестве дополнительного материала при получении специальных бумаг.

Отсортированное тряпье рубят на мелкие куски, еще раз очищают от пыли, а затем варят в котлах со щелочью. В про­цессе варки щелочь омыляет жиры, имеющиеся в тряпье, пере­водит их в растворимые в воде мыла, которые удаляются при промывке, унося с собой и всю грязь. При варке частично обесцвечивается тряпье, разрушаются и растворяются инкру­стирующие вещества, содержащиеся в лубяных волокнах.

После варки и промывки тряпье еще содержит целые нити, спряденные из отдельных волокон. Дальнейшее разрушение тряпья, выделение из него отдельных волокон осуществляется в специальных аппаратах — полумассных ролах (рис. 2). Важ­нейшей рабочей частью рола является вращающийся ножевой барабан и установленная под ним неподвижная горка с вер­тикально расположенными ножами. После тщательной про­мывки тряпья барабан опускают к горке, уменьшая тем самым зазор между ножами, при этом начинается процесс разрушения тряпья — раздирание его на нити и волокна.

При полумассном размоле тряпья его расщепление и раз­рыхление должны проходить без нарушения строения самих

ВЙ*.. i яи кип и дальнейшем, во время отбелки, ослабленные

ЯННМй ву/tvI сшг больше разрушаться и качество волокнистой цу иийжен н невысоким. Тряпичную массу отбеливают рас- (i М И я л о | п I о и извести или гипохлоритом кальция в отбель- 1'п I,. hoiopi.h по своей конструкции аналогичны полу-:имч Промыюе отбеленное волокно пригодно для изготов-

I ' Hi и null -он (1,1

ГрИННМИй ■ |лопковая полумасса — это волокна, практически ^BjllUlHP I и I и и ii п состоящие из высококачественной цел-! Мй Iым содержанием гемицеллюлозы, малой золь- и) ni'i о неся высокой степенью белизны. Вследствие

= =-■■- i Pie U (чима pieiH мчи ршмо.'ш волокнистого материала: I^MMU* ^ = мяо а, I г»|нсн I ножами, V Гш partem t HHH4SMH

ifoRofl iipvHivpbi 'in ho loiwia слабо поддаются размолу, pac-

Цм и и.... п onp.i 101ЫННЮ жирной массы. Волокна из льна и

НИ" I и мене.- 'iiic 1.1 и целлюлоза. Они содержат некоторое ко- пЧСепю Iе.мнпеллюлозы, легче поддаются размолу и образо-

ряпию I........ массы, а следовательно, и образованию весьма

iniii.ui г,\м,пп Тряпичную полумассу используют, как пра­вил" при ныраОогке прочных бумаг, не изменяющих своих Дрогни) н течение длительного времени под действием света, ■МВМргрных и иных условий, отдельно или в сочетании с беле- ^■^ИМШоin юй (бумаги впитывающие, копировальные, конден- tlffl|iiiup, 'lepie.Kni.ie высшего качества, документные, техниче­ские. пении-n.iii.ii- п др.). Хорошим заменителем тряпичной по- ЛУИН1.|,| явлнеIся целлюлоза из отходов хлопка (например, лнн I с p.i), используемая при производстве высококачественной Гц stMi и п картона.

«пиитические волокна. Эти волокна применяют главным ■ г 1 юм в текстильном производстве, однако в последнее время

«'"■............... немало, чтобы ввести их и в состав бумаги. При этом

б Mai а может приобретать такие свойства, которых невозможно ишь, используя лишь волокна растительного происхождения: "'■оую прочность, малую степень деформации, необходимую

пористость и впитываемость, бысокие показатели сопротивления раздиранию и излому и др. Практически возможно получение бумаги со свойствами ткани, но более тонкой и гладкой, спо­собной воспринимать печать. В ряде стран производство бу­маги из синтетических волокон вышло уже за рамки экспери­ментальных исследований.

Для изготовления бумаги используют полиамидные (капрон, анид), полиакрилиитрильные (нитрон), поливинилспиртовые (винол) волокна, взяТые отдельно, в смеске одного с другим или в сочетании с целлюлозой. Значительное затруднение в ис­пользовании синтетических волокон для производства бумаги представляет их нефибриллярная структура, что исключает воз­можность фибриллирования в процессе размола; они не обла-! дают также свойством гидратации, присущим волокнам рас­тительного происхождения. Это значит, что в процессе листо-1 образования молекулярные связи между волокнами отсутствуют! и для скрепления волокон в листе, образования прочного по­лотна бумаги в массу необходимо вводить специальные связую­щие вещества: растворы некоторых неорганических солей, вод­ные, спиртовые и коллоидные растворы органических полиме-] ров, термопластические волокна и порошки. Установлено, что! наиболее благоприятными свойствами обладает синтетическое ¹ волокно винол, которое обеспечивает получение бумаги различ­ной толщины и веса 1 ж²; оно может быть использовано в ком­позиции с другими волокнами. Волокно винол сильно набухает в холодной и растворяется в горячей воде, что позволяет использовать его в качестве связующего при производстве бу­маги из других синтетических волокон или вводить в состав целлюлозной бумаги для увеличения ее прочности.

Перспективными для бумажного производства являются по­лученные сравнительно недавно фибриллирующиеся синтетиче­ские волокна — фибриды. Последние представляют собой гиб- < кие полимерные части определенной длины и толщины, способ­ные связываться одна с другой и образовывать на сетке бумагоделательной машины полотно, близкое по структуре к полотну бумаги из целлюлозы. Фибриды образуют сомкнутую структуру поверхности листа, присутствие фибридов допускает наполнение и проклейку бумаги.

В настоящее время известны фибриды полиамидных, поли- акриловых, полиэфирных волокон, полистирола, сополимеров полинитрила. Их вырабатывают путем модернизации соответ­ствующих полимерных смол.

подготовка бумажной массы к отливу бумажного листа

Подготовка бумажной массы к отливу листа заключается в составлении композиции бумаги, т. е. подборе определенного процентного соотношения волокнистых полуфабрикатов, необ- i

Ыкй*<м /пи и и отопления бумаги данного вида, размоле этих Hlliti, проклейке, наполнении (введении в состав бумаги ми- |Mi ним. I и 1111 ч гн), окраске волокон или их подцветке. Все

I'».... уш.гс 1 нляются в товарных ролах, по своей конструк-

нм ft hp II н п 'I н м n полумассным. В них также в качестве основ- (I ромплыпающего устройства используют ножевой барабан

jftp> у •... Все больше находят применение ролы непре-

мынмщ о действии.

f in ism и мм< композиции бумаги. Большое значение при со- В£|1НМи композиции бумаги имеют структура и свойства во- inii I in. i.'hi получения писчих бумаг, бумаг, идущих на из- НрИлгнпе беловых изделий, обладающих достаточной проч- ПМ). ^[1] I»-1"Непроницаемостью, хорошей белизной используют:

высококачественной писчей бумаги № 0—25% тряпичной МИШЧ'Ы и 75% сульфитной беленой целлюлозы, № 1 — 100% н(мой I v ii.фпгной целлюлозы, № 2 — 50% белой древесной ■ ы и 80% беленой целлюлозы. Чертежные бумаги, подвер- В|шп!. и (мачнпанию, покрытию краской, тушью, длительному ■Ьымнмию на свету, могут противостоять этим воздействиям, Ши и Цч соегаве будут тряпичные волокна и целлюлоза (70% В)нчны\ волокон и 30% беленой сульфитной целлюлозы в бу- М? in!.пито качества и 100% целлюлозы в бумаге чертежной тлмшш iinoii). Очевидно, что в состав чертежной бумаги дре- е мни miiitii не должна входить, так как такая бумага на FlRfly rtt.ii I ро желтеет.

Гики. же егрогие требования предъявляют к бумагам доку- ■{jfliiiiM, картографическим, основе-фотоподложке и др. Их вы- ЯйввIыпакI г из прочного длинноволокнистого материала — тр.я- Нцмип полумассы, целлюлозы или их сочетания. Для бумаг, jl'ihrpi.нощпхся в процессе' их использования механическим ИгруJkiiM, наиболее соответствуют волокна льняной, тряпичной Илумп.. 1.1, для бумаг впитывающих (промокательных, филь- Ш1Н>1 п.иы.ч) хлопчатобумажная тряпичная полумасса, по- ^nt.Kv иолокна хлопка имеют широкий канал, изогнутую Вочнмо форму, при размоле не расщепляются по длине, ^^имущественно укорачиваются, при отливе образуют по- ^Hpiji пн< | бумаги, обладающий малой прочностью, по высо- щТшшIыплющей способностью.

I RfilTliyiO бумагу, от которой не требуются длительная IHlttчуипшии п оборачиваемость, производят из сравнительно |И'Ц, коротких, малопрочных волокон древесной массы (?R'. I и целлюлозы (25%).

I. пил п картон, содержащие волокна древесной массы

|Мн......... полумассы, характеризуются некоторой жест-

■. ni.icipo желтеют под действием солнца. Бумаги, в со- |(-<>. 1..цорых входит древесная целлюлоза, более устойчивы й Hi. нищ» спета п мягки. Грубые волокна дают шерохова-

Ivin бумагу с большим числом пор; с уменьшением толщины пплокпп бумага приобретает большую плотность, гладкость и меньшую пористость.

Из приведенных примеров ясно, что выбор волокон для бу маги определяется заданными ей свойствами с учетом струк туры и свойств самих волокон.

По волокнистому составу бумажную продукцию можно под! разделить на ряд групп: выработанную из одного вида во локна — тряпичной полумассы, целлюлозы; из сочетания тря пичной полумассы и целлюлозы; из целлюлозы в сочетании с древесной массой. Совершенно очевидно, что сочетание тря пичной полумассы и древесной массы не имеет смысла. Волокна полуцеллюлозы, соломенной полумассы, макулатуры являются заменителями более дорогой целлюлозы. Так, в состав печат­ных бумаг допускается введение до 10% макулатурной массы, картон коробочный содержит соломенные волокна, возможно применение синтетических волокон в сочетании с целлюлозой:

Размол волокна. Чтобы волокна, из которых вырабатывают бумагу, образовали плотный, сомкнутый определенной толщины лист, необходимо их измельчить и расщепить по длине.

Размол волокна протекает под влиянием двух факторов — механического измельчения и коллоидно-физических процессов. Первый оказывает влияние на структуру бумажного листа, вто­рой на образование межволоконных связей. Регулируя размол и ведя его в нужном направлении, можно получить бумагу с различными свойствами: тонкую, прочную, пухлую, малопроч­ную, гладкую, воздухо- и жиронепроницаемую, впитываю­щую и др.

Измельчаются волокна в товарном роле под влиянием ре­жущего и раздавливающего действия ножевого барабана и горки, расположенной под барабаном. Волокнистая масса, про­ходя между барабаном и горкой, непрерывно размалывается и тем сильнее, чем меньше будет между ними зазор. Регулируя скорость размола, концентрацию волокна, длительность раз­мола, можно получить различную волокнистую массу, при этом большое значение имеет структура волокна

Длина элементарного льняного волокна — 14—100 мм, тол­щина— 12—60 р, фибриллы волокна расположены параллельно оси волокна.

Волокна пеньки несколько короче льняных, но той же структуры. Во­локна хлопка имеют длину от 12 до 55 мм, толщину 15—26 ц, один конец заостренный, другой (от семени) надорванный, поперечное сечение плоское, фибриллы расположены под углом 45° к оси волокна в виде спирали. Во­локна древесной (хвойной) целлюлозы — короткие (3—4 мм), шириной 0,03—

к фнйрилты pai ин'|м,| сны и inyx пзаимно перпендикулярных плоскостях: jiiHm t■> дни пшшвI нсрмгиднкулярно оси волокна, внутри — параллельно > Пилимы чиспичшой целлюлозы еще короче, чем хвойной ' % щи Рмчпнна приносной белой и бурой массы, а также соломенной Траппе не»I;iи»'pi 1дпы по длине, значительное количество волокон 4пан к ши п и-ni p.u-трвпанные концы, часть из них разрезана и т. п.

in hs iipyiviypi.i волокна- и расположения в волокне ■Нрует, и in льняное и пеньковое волокна легче всего ЩВдцаппм размолу, разрушение этих волокон идет Вврйяом in счет их расщепления по длине, волокно же»:а не гтлько расщепляется, сколько укорачивается. Сле- в ipyii-iiii, льняные волокна пригодны для выработки тонких

Е

'нн-1» пума г. Хлопковое волокно входит в состав многих 1 п печатных бумаг и бумаг, обладающих впитывающей Hunt к.и. Вследствие двуступенчатого строения волокна Uiiiiiiii целлюлозы они не расщепляются, а больше разру- н ни куч ки, при длительном же размоле распадаются на (НИ ■ in ni При продолжительном размоле образуется слизи- ая Mm га, пз которой возможно получение тонких, прочных, рнчпых, воздухо- и жиронепроницаемых бумаг (подперга-

.... и пергамина). Целлюлоза лиственных пород древесины,

Рвкже древесная масса размолу не подвергаются, так как и з «нио размола волокна имеют незначительную длину. Даль- liitiill их размол в роле привел бы только к большим потерям |пкня па сетке бумагоделательной машины. В каждом отдель- случае при выработке бумаг с теми или иными свойствами!рцр|1чспие волокна должно иметь свои пределы.

■1ариду с механическим измельчением волокна—укороче- КМ по длине и расщеплением в продольном направлении — IfHi ходит увеличение удельной поверхности волокон, а так как ■ампл ведется в воде, происходит также набухание волокон | их I ндратация. В результате волокнистый материал стано- 1т» и иластичным и жирным на ощупь, хорошо удерживает ИДУ, отлитая бумага получается достаточно плотной и речной.

I¹- зависимости от особенностей вырабатываемых бумаг су- >| твует несколько видов помола волокна. Основными из них |1ляются садкий, жирный и слизистый.

¹ адкий помол может быть короткий (тощий и жирный) и ■Лннный. Садкий короткий тощий помол характеризуется тем, ч 1 ■ • волокна сильно укорачиваются, но не до предела, расщеп- ■рнпс вдоль волокна недостаточное, волокна сравнительно ' 1 loo переплетаются. Бумага получается с ровным просветом,

.......... впитывающей способностью. Применяют такой помол

Н| а выработке промокательной, фильтровальной, лабораторной ii и хнической бумаг, бумаг-основ, идущих для переработки ^:■ а фибру, пергамент растительный и др. Волокна короткого
жирного помола при несколько большем расщеплении создают хорошо сформированный лист, достаточно плотный и прочный. Такой помол используют при выработке бумаг технических и специального назначения.

При садком длинном помоле волокна незначительно укора­чиваются и расщепляются. Бумага при этом получается с не-. ровным просветом, грубой поверхностью. Применяют этот по­мол при выработке оберточных бумаг.

Жирный помол может быть также короткий и длинный. Масса жирного короткого помола получается в случае, если размол проходит с незначительным укорочением волокна, но с преимущественным его расщеплением. Такая масса образует прочный бумажный лист с равномерным просветом, малой впи­тывающей способностью. Используется при выработке техниче­ских бумаг (электроизоляционных, кабельных и др.).

При жирном длинном помоле волокна сильно расщеплены при минимальном их укорочении. Масса плохо отдает воду, жирна на ощупь, бумагу отливают при сравнительно невысокой концентрации волокна. Используют при изготовлении тонких прочных бумаг типа папиросных, конденсаторных, телефон­ных и др.

Слизистый помол является результатом длительного размола волокна. Масса получается жирная и слизистая, плохо отдаю­щая воду. Этот помол применяют при выработке прочных, про­зрачных воздухо- и жиронепроницаемых бумаг типа подпер- гамента, кальки и т. п.

Проклейка бумаги. Волокна, необходимые для производства бумаги, характеризуются тем, что обладают свойством хорошо смачиваться или впитывать влагу. Это свойство волокон широко

используют при выраб отке в питывающих бумаг,.Однако... для...

писчих, типографских, Литографских и других бумаг это свой­ство волокон неприемлемо. Чтобы чернила, тушь и краска не впитывались и не растекались по бумаге, т. е. чтобы бумага обладала незначительной смачиваемостью, ее подвергают про­клейке. Существуют два'способа проклейки: в бумажной массе и поверхностная проклейка готовой бумаги.

Проклейка в бумажной массе производится канифольным клеем еще до отливки листа, в процессе приготовления бумаж­ной массы.

Главной составной частью канифоли является одноосновная абиетиновая кислота С19Н29СООН. Наличие большого углеводородного радикала придает абиетиновой кислоте свойство гидрофобности, а кислотная группа способ­ствует закреплению с-молы на волокнах. Канифоль — твердая смола, нераство­римая в воде,» поэтому готовят высокодисперсную водную суспензию кани­фоли— канифольный клей: канифоль расплавляют в горячей воде и добав­ляют соду или щелочь, омыляющую часть смоляных кислот:

Ci₉H,₉COOH + NaOH = Ci₉H₂₉COONa + Н₂0.

k>mi я hi п iim i |iiich;iii соль канифоли (канифольный клей, канифольное Ify и.|1 (ЦПНФМЧ! ч па поверхности частиц канифоли и тем самым стаби- ВДВун ни пг|м пуш систему Канифольный клей вводят в бумажную массу. ВДцнне чи11 им канифоли на волокне возможно, если в массе имеется н шПи siPhipiMiin |i качестве последнего применяют сернокислый алю- ЙЙП ввергши которого в массу приводит к образованию нерастворимого (Ййлиичин! пит и ппмшшн:

All Га i,i, | (iC_l9H₂₉COONa = 2 (С₁₉Н₂₉СОО)₃А1 + 3Na₂S0₄.

mi m i угтойчипость суспензии нарушается и происходит осаждение iuli алюминий способствует закреплению частиц смолы на

В-

|ь и и-........ чпстиц канифоли на волокнах может быть объяснено сле-

Й№ ■ ёврвкш: волокна и проклеивающие вещества являются коллоидами, мни.. in nil.тп-льные заряды. При гидролизе образуется гидроокись

йл!"чнмия

('igl boCOONa + Н₂0 = Ci₉H₂₉COOH + NaOH АЬ (S0₄)₃ + 6NaOH = 2A1 (OH)₃ + 3Na₂S0₄.

I им»...! положительный заряд. Осаждаясь на отрицательно заряженном

НЦ>!<|,........... кип. придает последнему положительный заряд, чем и спо-

HfMyiT п. аждению и закреплению на волокнах отрицательно заряженных ■Ни!.гл..чы Таким образом проклейку бумажной массы следует рассма- И1К сложный процесс гомо- и гетерокоагуляции, т. е. как связь Вльйп Между канифолью и волокном, но и между другими составными ^Нмн проклеивающих компонентов и составных частей коллоидного рас- 1р Овиидспные на волокнах частицы смолы в процессе формирования Ииувлнются в структуру бумаги в виде отдельных водоотталкивающих ^^HtM и обеспечиваются гидрофобные свойства бумаги.

Крримгннют также канифольно-парафиновую проклейку 1| §луч(м изготовления бумаги этикеточной, тароупаковочной И' I Парафин придает бумаге гидрофобные свойства, мяг- Н •' «.частичность, однако введенный в большом количестве 1Вжг| вызвать отрицательные свойства — бумага станет скольз­ким м на пей будет невозможно писать чернилами (они не |р)п тип к бумаге и скатываются с нее)._Из_ других проклеи-

... и-, материалов следуе т назвать крахмал, "к ивотныя клей.

Жпдк.11, ичч'ло, смолы и силижояы„..(№ежди йорганичёские са еди*- П Крахмальную проклейку применяют при выработке бу­ри чери-жпой, рисовальной, офсетной, перфокарточной и др. i B|irptf!H<Hyi«бумагу вводят до 6% крахмала, в бумагу других

'!> ян1

Дата добавления: 2015-07-15