Опубликован: 01.11.2006 | Уровень: для всех | Доступ: свободно
Лекция 9:
Выбор и использование бумаги
9.2.5. Бумагоделательная машина
Характер будущей бумаги до этого момента определяется видом волокнистой массы, химическими и другими дополнительными добавками, а также продолжительностью процесса рафинирования волокон.
Последующие процессы определяют способ формирования готовой бумаги. При соответствующем управлении ходом этих процессов возможно получение готового полотна с равномерной поверхностью и регулярными воздушными промежутками между волокнами. При недостаточном контроле за ходом процесса структура и расположение волокон могут оказаться нерегулярными, что будет хорошо заметно в готовой бумаге, а на-просвет будут видны пятна ("облачность").
Процесс производства бумаги осуществляется на бумагоделательных машинах, состоящих из двух технологических секций. Влажная зона состоит из секции сеток и прессов; сухая зона состоит из сушильных устройств и каландров.
Влажная зона
Масса поступает в напорный ящик бумагоделательной машины. На этот момент она состоит из 99,5% воды и включает лишь 0,5% твердых составляющих. Из напорного ящика масса поступает на поверхность сеток – быстро движущейся, вибрирующей непрерывной ленты из прочной пластмассы, ширина которой определяет ширину формируемого рулона бумаги.
Ширина бумагоделательных машин составляет от трех до восьми и более метров для мощных, высокопроизводительных машин.
При поступлении массы на сетку вода из нее быстро удаляется с помощью ряда выступающих пластин и всасывающих ящиков по мере движения сетки. После удаления излишков воды в результате быстрого перемещения сетки и ее вибрации волокна переплетаются и сцепляются вместе. Они имеют тенденцию выстраиваться в направлении продвижения бумажной массы в машине, в результате чего полотно приобретает такую характеристику, как направление волокон или машинное направление.
На конце сеточной секции находится ровнитель, расположенный сверху полотна. Его назначение состоит в сжатии и сглаживании волокон, а также в том чтобы задать нужный узор бумаге, если это необходимо. Стандартные ровнительные валики (эгутеры) имеют поверхность со структурой типа тканевого плетения. Валики верже оставляют на бумаге параллельные линии поперек ширины полотна – линии верже; они пересекаются под прямым углом более широкими цепными линиями, формирующими традиционный для бумаги верже узор. Эгутеры также могут использоваться для создания на бумаге водяных знаков.
По мере высушивания бумажной массы на сетке, удаляется также и небольшое количество волокон и наполнителей, которые скапливаются больше на нижней стороне бумажного полотна, обращенного к сетке, чем на верхней части полотна, обращенной к сукну. Бумага, изготавливаемая на высокопроизводительных машинах, может иметь различную по своим характеристикам поверхность с одной и с другой стороны. Бумагу, которая имеет различные свойства для разных сторон, иногда называют "двусторонней".
Некоторые машины имеют вторую дренажную сетку, которая движется вдоль верхней поверхности полотна и поглощает с нее воду по мере сушки противоположной стороны. При этом формируется полотно с более однородными свойствами поверхностей.
увеличить изображение
Рис. 9.2. От волокнистой массы к готовой бумаге: процесс производства в действии
Еще большей однородности готового бумажного полотна можно добиться на двухсеточных машинах – в них используются две сетки, каждая из которых обрабатывает отдельное полотно бумаги. Эти два полотна затем накладываются друг на друга в прессовой секции, образуя двухслойное полотно.
Наконец, многоуровневый головной ящик позволяет одновременно подавать в машину три слоя влажной массы один за другим, чтобы сформировать трехслойное полотно. Тем самым достигается как большая гибкость управления, так и возможность производить слои различной структуры для краев и центра полотна.
После сетки полотно приглаживается гауч-валом, а затем проходит через ряд шерстяных сукон, которые поддерживают полотно и направляют его в прессовую секцию. Она состоит из ряда пар цилиндрических валиков, которые выжимают остатки воды из полотна по мере прохождения бумаги между ними. Содержание воды на этом этапе составляет около 80%.
Сухая зона
После прессовой секции бумажное полотно поступает в секцию сушки бумагоделательной машины – протяженный ряд барабанов с паровым нагревом, через которые проходит полотно, размещенное на сукне. В барабанах за счет сжатия и нагрева происходит последовательная сушка полотна.
увеличить изображение
Рис. 9.3. Двухформовочный принцип (вверху) и принцип двойной сетки (внизу). Первый принцип используется для высокопроизводительных машин, второй принцип применяется для получения более специфических, особо гладких и плотных сортов бумаги
В средней части секции сушки обычно имеется проклеивающий пресс – устройство, осуществляющее покрытие поверхности бумаги путем нанесением аэрозольного слоя или погружением полотна в пропиточную ванну. Этот процесс носит название поверхностного проклеивания, или внешнего проклеивания, в дополнение к внутреннему проклеиванию. Поверхностное проклеивание изолирует поверхность бумаги, придавая ей стойкость к проникновению воды, а также увеличивая жесткость поверхности. Чаще всего для проклеивания поверхности используется крахмал.
Иногда формовочные прессы используют для нанесения легкого слоя каолина, чтобы получить бумагу с гладким покрытием.
Полотно проходит через последнюю группу цилиндров сушки, а затем поступает в группу каландров. Каландр представляет собой группу горизонтальных валиков с хорошо отполированной поверхностью, обычно стальных. Регулируя степень давления валиков, можно получать более гладкую или более шероховатую поверхность бумаги в соответствии с требованиями производства. Если в конце линии имеется каландр, работающий с наибольшим давлением, то его называют машинным оконечным устройством. Он дает возможность получать бумагу с умеренно гладкой поверхностью, пригодную для печати растровых изображений.
После каландров бумажное полотно наматывается в большой рулон, готовый к нарезке на более мелкие рулоны. Теперь бумага содержит не более 4–6% воды – стандартное значение влажности для готовой бумаги.
Обычно вес большого рулона составляет около 20 тонн, что соответствует часовой производительности машины.
Производительность бумагоделательных машин может быть различной, но обычно находится в пределах 300–1000 метров в минуту, что соответствует 10–30 тоннам бумаги в час.
