Конечная продукция целлюлозно-бумажных комбинатов зависит от процесса производства целлюлозы и может включать товарную целлюлозу и различные виды изделий из бумаги или картона. Например, относительно слабая механическая масса перерабатывается в продукты одноразового использования, такие как газеты и салфетки. Крафт-целлюлоза перерабатывается в многоцелевые бумажные изделия, такие как высококачественная писчая бумага, книги и пакеты для продуктов. Сульфитная пульпа, которая в основном представляет собой целлюлозу, может использоваться в ряде разнообразных конечных продуктов, включая специальную бумагу, вискозу, фотопленку, тротил, пластмассы, клеи и даже мороженое и смеси для тортов. Химико-механическая целлюлоза исключительно жесткая и идеально подходит для структурной поддержки, необходимой для гофрированного тарного картона. Волокна в целлюлозе из переработанной бумаги обычно короче, менее гибки и менее водопроницаемы, и поэтому их нельзя использовать для производства высококачественной бумажной продукции. Поэтому переработанная бумага в основном используется для производства изделий из мягкой бумаги, таких как папиросная бумага, туалетная бумага, бумажные полотенца и салфетки.
Для производства товарной целлюлозы суспензию целлюлозы обычно еще раз просеивают и регулируют ее консистенцию (от 4 до 10%), прежде чем она будет готова для целлюлозно-бумажной машины. Затем пульпа распределяется на движущееся металлическое сито или пластиковую сетку (известную как «сетка») в «мокрой части» машины для производства целлюлозы, где оператор контролирует скорость движущейся сетки и содержание воды в пульпе ( 1; прессы и крышка сушилки видны вверху слева; на современных мельницах операторы проводят много времени в диспетчерских). Вода и фильтрат протягиваются через проволоку, оставляя паутину из волокон. Лист целлюлозы проходит через серию вращающихся валков («прессов»), которые выжимают воду и воздух до тех пор, пока консистенция волокна не составит 40-45%. Затем лист пропускается через многоуровневую последовательность сушилок с горячим воздухом до тех пор, пока консистенция не достигнет 90–95%. Наконец, непрерывный лист целлюлозы разрезают на куски и укладывают в тюки. Кипы целлюлозы прессуют, заворачивают и упаковывают в пачки для хранения и транспортировки.
Рис. 1. Влажный конец целлюлозно-бумажной машины с волокнистым матом на сетке.
Библиотека Канфора
Хотя в принципе это похоже на изготовление листов целлюлозы, производство бумаги значительно сложнее. Некоторые фабрики используют различные виды целлюлозы для оптимизации качества бумаги (например, смесь твердой и мягкой древесины, крафт-бумаги, сульфитной, механической или переработанной целлюлозы). В зависимости от типа используемой целлюлозы перед формированием бумажного листа необходимо выполнить ряд шагов. Как правило, высушенную товарную целлюлозу регидратируют, а целлюлозу высокой консистенции из хранилища разбавляют. Волокна целлюлозы можно измельчать для увеличения площади соединения волокон и, таким образом, повышения прочности бумажного листа. Затем пульпа смешивается с «мокрыми» добавками (таблица 1) и проходит через последний набор сит и очистителей. Затем целлюлоза готова для бумагоделательной машины.
Таблица 1. Добавки для производства бумаги
|
Добавки |
Местоположение применено |
Назначение и/или примеры конкретных агентов |
|
Наиболее часто используемые добавки |
||
|
Тальк |
Мокрый конец |
Контроль смолы (предотвращение отложения и накопления |
|
Диоксид титана |
Мокрый конец |
Пигмент (осветление листа, улучшение печати) |
|
«Квасцы» (Al2(ТАК4)3) |
Мокрый конец |
Осаждает проклейку канифоли на волокнах |
|
канифоль |
Мокрый конец |
Внутренний размер (сопротивление проникновению жидкости) |
|
Глина (каолин) |
Влажный/сухой |
Наполнитель (сделать ярче, ровнее, матовее) |
|
Крахмал |
Влажный/сухой |
Размер поверхности (сопротивление проникновению жидкости) |
|
Красители и |
Влажный/сухой |
например, кислотные, основные или прямые красители, цветные лаки, |
|
латекс |
Сухой конец |
Клей (армировать лист, связывать добавки с бумагой, |
|
Другие добавки |
||
|
Слимициды |
Мокрый конец |
например, тионы, тиазолы, тиоцианаты, гиокарбаматы, тиолы, изотиазолиноны, |
|
Пеногасители |
Мокрый конец |
например, сосновое масло, мазут, переработанные масла, силиконы, спирты |
|
Обработка проволоки |
Мокрый конец |
например, имидазолы, бутилдигликоль, ацетон, скипидар, |
|
Мокрый и сухой |
Мокрый конец |
например, формальдегидные смолы, эпихлоргидрин, глиоксаль, |
|
Покрытия, |
Сухой конец |
например, гидроксид алюминия, поливинилацетат, |
|
Другое |
Влажный/сухой |
Ингибиторы коррозии, диспергаторы, огнезащитные, |
Распределитель потока и напорный ящик распределяют тонкую суспензию (от 1 до 3%) рафинированной целлюлозы на движущуюся сетку (аналогично целлюлозной машине, только с гораздо большей скоростью, иногда превышающей 55 км/ч), которая формирует волокна в тонкий фетровый лист. Лист проходит через ряд прижимных валов в секцию сушки, где ряд валов с паровым нагревом испаряет большую часть оставшейся воды. На этой стадии полностью сформировались водородные связи между волокнами. Наконец, бумага каландрируется и наматывается. Каландрирование — это процесс, при котором поверхность бумаги гладится и уменьшается ее толщина. Высушенный, каландрированный бумажный лист наматывается на рулон, маркируется и транспортируется на склад (рис. 2; обратите внимание на макулатуру под рулоном и открытую панель управления оператора). Добавки «сухого конца» могут быть добавлены перед каландрированием на бумагоделательной машине или в отдельных «внемашинных» операциях нанесения покрытия в перерабатывающем секторе промышленности.
Рис. 2. Сухой конец бумагоделательной машины: полная рулонная бумага и оператор, использующий пневматическую продольно-резательную машину для обрезки конца.
Джордж Астракианакис
В процессе производства бумаги используются различные химические вещества, чтобы придать бумаге определенные характеристики поверхности и свойства листа. Наиболее часто используемые добавки (таблица 1) обычно используются в процентах, хотя некоторые из них, такие как глина и тальк, могут составлять до 40% от сухой массы некоторых видов бумаги. В таблице 1 также указано разнообразие химических добавок, которые могут быть использованы для конкретных производственных целей и продуктов; некоторые из них используются в очень низких концентрациях (например, слимициды добавляют в технологическую воду в частях на миллион).
Процесс изготовления картона аналогичен процессу изготовления бумаги или целлюлозы. Суспензию пульпы и воды распределяют по движущейся проволоке, воду удаляют, лист сушат и хранят в виде рулона. Процесс отличается способом формирования листа для придания толщины, объединением нескольких слоев и процессом сушки. Доска может быть изготовлена из однослойных или многослойных листов с сердцевиной или без нее. Листы обычно представляют собой высококачественную крафт-целлюлозу (или смесь крафт-целлюлозы и CTMP), а сердцевина изготавливается либо из смеси полухимической и недорогой переработанной целлюлозы, либо из полностью переработанной целлюлозы и других отходов. Покрытия, пароизоляция и несколько слоев добавляются в зависимости от конечного использования для защиты содержимого от воды и физического повреждения.