Материал: Технологический процесс изготовления мелованной бумаги
Рисунок 22. Клеильные прессы
Процедура внесения проклеивающих веществ в волокнистую массу называется машинной проклейкой, а в случае, когда проклейка проводится на заключительной стадии производства бумаги, она называется поверхностной. Такая проклейка производится специальными клеильными прессами (рис. 22). Эта процедура снижает вероятность выщипывания волокон при печати. [1]
Во время горячей сушки бумаги смола расплавляется и прилипает к целлюлозным волокнам, делая их водоотталкивающими. Поэтому проклейка в массе ненамного уменьшает пористость бумаги, но сильно снижает смачиваемость волокон; клеящие вещества уменьшают пористость бумаги и снижают ее поглощающую способность. [10]
Некоторые виды бумаги, например, впитывающие и электроизоляционные, вырабатываются без проклейки и наполнения. Бумага из конопляной массы и рисовая бумага белее бумаги из древесной целлюлозы, поэтому зачастую не требует дополнительного химического отбеливания волокон.[3]
Следующий важный этап производства - каландрирование
(стадия отделки). Это обработка поверхности бумаги, позволяющая
повысить ее прочность, гладкость и лоск. Каландрирование - это прохождение
полотна бумаги между валами с эластичной или твердой поверхностью, которое
производится под давлением и при высокой температуре. Каландр представляет
собой вертикальную батарею из 5-8 металлических валов. Попарно вращающиеся
нагретые металлические валы прессуют бумажное полотно, сушат его и придают ему
гладкость (рис. 23). Чем сильнее бумага спрессована валами каландра, тем она
менее пухлая и более прозрачная. При производстве высококачественной мелованной
бумаги следует соблюдать баланс гладкости бумаги-основы и непрозрачности;
особенно это важно для тонких бумаг, в которых содержание веществ, необходимых
для получения мелованного покрытия, сравнимо с содержанием волокна целлюлозы.
[5]
Рисунок 23. Каландр
Каландирование осуществляется на машинных каландрах, устанавливаемых в конце сушильной части или на отдельно стоящих суперкаландрах.
Бумага, обработанная на суперкаландре, называется каландрированной или лощёной; бумага, пропущенная через машинный каландр и имеющая меньший глянец, - бумагой «машинной гладкости». Гладкость бумаги, получаемая при каландировании зависит от рода валов (она более высока при сочетании чугунных и бумажных валов), их температуры (при нагревании гладкость повышается), состава и влажности бумаги (бумага, содержащая больше каолина, лучше каландрируется), а также давления между валами каландра.
Каландр (франц. calandre), пресс с горизонтально расположенными валами (от 2 до 20), между которыми пропускают материал (ткань, бумагу, резину) в виде рулонов или листов для увеличения его плотности, повышения гладкости, нанесения тиснением рисунка или узора. Валы каландра имеют гладкую шлифованную поверхность; изготовляются обычно из металла. Требуемое давление между валами достигается собственным весом валов, а в некоторых случаях и дополнительным прижимом от пневмо- или гидроустройств.
Суперкаландр (от супер... и каландр), машина для
отделки бумаги, то есть повышения гладкости её поверхности, придания лоска,
уплотнения, тиснения и т. д.; состоит из 6-12 валов (металлических и бумажных),
между которыми пропускается бумажное полотно. Металлические валы суперкаландра
изготовляются из чугуна, поверхность их шлифуют (рис.24).
Рисунок 24. А) Суперкаланр Б) Схема суперкаландра
Бумага вводится в каландр сверху, между самым верхним и следующим за ним цилиндрами; поэтому каждая поверхность касается попеременно чугунной и бумажной поверхности. Примерно в середине каландра находятся два смежных бумажных цилиндра, которые переворачивают поверхности бумаги: та, что вначале касалась чугунных цилиндров, будет касаться бумажных цилиндров, и наоборот.
Глянцевитость придается твердой зеркальной поверхностью чугунных цилиндров; бумажные цилиндры только обеспечивают контрдавление и, за счет их относительно шероховатой поверхности, обеспечивают большее прилипание бумаги, ибо она таким образом скользит по гладкому металлическому цилиндру. [10]
Для получения бумажных валов круги бумаги запрессовывают на стальном сердечнике под давлением до 45 Мн/м2 (450 кгс/см2), затем вал обтачивают и шлифуют. Твёрдость бумажных валов для каландрирования бумаги для печати - 36-40 единиц по методу Шора; линейное давление при отделке в пределах 100- 350 кгс/см.
Скорость движения бумажного полотна в суперкаландре достигает 900 м/мин. Для предотвращения обрыва бумаги используются обводные бумаговедущие валы, что снижает напряжения бумаги в зоне каландрирования. [3]
Бумагоделательная машина - это
"сердце" бумагоделательной фабрики, поскольку вся подготовительная
установка рассчитана с учетом ее производительности (рис. 25, 26). На
предприятиях непрерывного цикла машина работает безостановочно 24 часа в сутки
в течение всего года. Ее останавливают только по большим праздникам и на
ремонт; эти остановки следует планировать, с тем, чтобы оптимизировать
количество остановок машины. [10]
Рисунок 25. Бумагоделательные машины
Длина бумагоделательной машины для выработки
газетной бумаги достигает 115 м, масса около 3500 т, высота отдельных частей до
15 м, мощность всех электродвигателей (включая оборудование для подготовки бумажной
массы) около 30 000 квт. Привод отдельных секций Б. м. осуществляется
двигателями постоянного тока. В течение 1 часа такая Б. м. потребляет до 45 т
пара. Автоматические приборы регулируют процессы отлива и сушки бумаги на
больших скоростях. Высокая оснащённость автоматическими приборами, точность
регулировки и исполнения бумагоделательной машины позволяют свести количество
рабочих, непосредственно её обслуживающих, до 3-8 человек. [3]
Рисунок 26. Бумагоделательная машина
Рисунок 27. Бумажная фабрика APP,
Китай
Теперь о том, что, собственно, делает бумагу
мелованной - о ее покрытии, или, иначе говоря, о слоях мелования.
Для того, чтобы получить мелованную бумагу нужны связующие веществ, создающие
мелованное покрытие. Один из лучших по качеству, но и самый дорогостоящий
наполнитель - это диоксид титана. Производители используют и другие, более
экономичные наполнители, к примеру каолин. По некоторым прогнозам, ожидается
рост применения в качестве наполнителя карбоната кальция (мела) как при
производстве мелованной бумаги, так и для наполнения. Но пока первенство
принадлежит каолину. [1]
Рисунок 28. Месторождение каолина. Англия,
Корнуэлл
Рисунок 29. Каолин
Покрытие мелованной бумаги может быть нанесено как однократно, так и многократно.
Двукратное покрытие, как правило,
предусматривает нанесение покрытия на бумагоделательной машине и на отдельной
меловальной установке (рис. 25) (Приложение В). Однако существуют и такие
бумагоделательные машины, в которых двукратное мелование производится путем
последовательного нанесения покрытий. При этом второе покрытие может наноситься
или на уже высушенное первое (метод «влажным по сухому»), или же без сушки
первого (метод «влажным по влажному»). Трех и более кратное покрытие получается
при комбинированном меловании бумаги на встроенных в бумагоделательную машину
или на отдельно стоящих устройствах. Первый слой наносится на влажную основу
для увеличения адгезии слоев. Он обеспечивает своего рода грунтовку, на которую
последующие слои ложатся значительно равномернее. Благодаря этому увеличивается
механическая прочность покрытия. Бумага после мелования имеет матовую поверхность,
однако при каландрировании она приобретает лоск гораздо легче, чем немелованная
бумага.
Рисунок 25. Мелование бумаги
Мелование подразделяется на легкое, полное и литое. При различных видах обработки не только варьируется количество наносимого состава, но и изменяется характер его проникновения в структуру бумажного полотна (рис. 27). Глубина проникновения состава может быть как значительной, иногда даже граничащей с пропиткой, так и небольшой.
Первый слой, наносимый в бумагоделательной
машине (машинное мелование), невелик по своей массе - порядка 4 г/м2 . Второй
слой больше - 20-25 г/м2 (до 40 г/м2 ) - и наносится в меловальной машине. При
шаберном меловании избыток смеси удаляется гибким ножом (шабером) или воздушной
струей (воздушный шабер) (рис. 26), а при литом меловании слой напыляется с
помощью ряда форсунок, что обеспечивает более равномерное нанесение. Литое
мелование - процесс дорогой, он обычно используется в производстве некоторых
дизайнерских сортов, а также некоторых этикеточных бумаг.
Рисунок 26. Шаберное мелование *
Рисунок 27. Степени мелования *
*Источник: [12]
Также мелование бывает односторонним (этикеточные бумаги) и двухсторонним (большинство полиграфических бумаг). Плотность меловального слоя варьируется в пределах от 5-6г/м2 до 18г/м2 и выше. Как правило, чем больше слой меловального покрытия, тем выше качество печатной поверхности.
В последние годы устройства для мелования и
каландрирования включают в состав сушильной части БДМ. Основное преимущество
таких конструктивных решений заключается в существенной экономии
производственных площадей. Включение установок для мелования в состав БДМ стало
возможным после разработки валкового устройства пленочного типа, с помощью
которого покровную пасту наносят одновременно на обе стороны бумажного полотна
при сохранении контурного профиля бумаги. Новые конструкции меловального
устройства имеют два вала, к каждому из которых примыкает дозирующий вал,
вращающийся со скоростью, отличающейся от скорости наносящего вала, благодаря
чему в пленке наносимого покровного состава возникают усилия сдвига,
обеспечивающие стабильность пленки при высокой скорости.
Рисунок 26. Мелование бумаги на установке фирмы Voith
Paper
Весьма перспективным является метод шторного мелования. В устройстве для его осуществления отсутствуют механические элементы для разравнивания пасты по поверхности полотна. Паста вытесняется через узкую щель напускной камеры и под действием силы тяжести падает на полотно в виде шторы. В точке соприкосновения с полотном штора изменяет направление движения и растягивается, образуя на поверхности бумажного полотна тонкую пленку, которая высушивается воздухом (рис. 26).
Недостатком метода шторного мелования является то, что покрытие наносится только на одну сторону полотна. Масса покровного слоя регулируется скоростью движения бумажного полотна и шторы, а также содержанием сухого вещества в пасте.
Дозирование пасты завершается до момента ее контакта с полотном, благодаря чему равномерность толщины слоя не зависит от неровностей поверхности полотна-основы. В результате обеспечивается высокая степень равномерности покрытия полотна в машинном и поперечном направлении, а отсутствие механических деталей, соприкасающихся с полотном, снижает требования к прочности бумажного полотна и уменьшает количество обрывов. [5]
После завершения процесса мелования бумажное полотно обрабатывается в суперкаландре .
И, наконец, ровная белая лента выходит из машины
и наматывается в огромный рулон. Большая часть мелованной бумаги поставляется в
листах, причем упакованных в пачки. Такая упаковка максимально защищает бумагу
от внешних воздействий при хранении и транспортировке. Как правило, бумажные
фабрики оснащены наиболее современным и точным резальным оборудованием. Тем не
менее, часть мелованной бумаги продается в рулонах, но, как правило, эта бумага
предназначена для глубокой печати или ротационной офсетной печати с горячей
сушкой (HSWO). [12]
Приложение А
Общая схема производства бумаги
Приложение Б
производство бумага мелование машина
Бумагоделательная машина 19 века
Приложение В
Схема отдельной меловальной установки
Приложение Г
Лидеры по производству мелованной бумаги:
UPM, Германия:
Stora Enso, Финляндия
Kotka Mills, Финляндия
APP, Китай:
Stora Enso, Финляндия *
*Источник: [4].
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ:
1. Журнал «Компьюарт» №9/2005г. / Мелом по белому [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.compuart.ru/article.aspx?id=14498&iid=688
. Содружество бумажных оптовиков / Мелованная бумага. Штрихи к портрету [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://sbo-paper.ru/publications/massmediapaper/coated_paper/
. ООО «Техно-Р» / Производство бумаги [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://techno-r.com/link/39-link/96-2012-03-09-08-37-13.html
. Регент Белавангард / Мелованная бумага в листах [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.regent.by/ShowDepartments-88.aspx
. ЛесПромИнформ №8 (66) / 2009г. / Мелованная бумага [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.lesprominform.ru/jarchive/articles/itemshow/1113
. Библиотека Буки / Как делают бумагу [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://byka.msk.ru/nayka/526-kak-delayut-bumagu.html
. Большой энциклопедический политехнический словарь / Бумагоделательная машина [Электронный ресурс] - Режим доступа:
http://dic.academic.ru/dic.nsf/polytechnic/1053/БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНАЯ
. Великий Кабаник / Интересные факты о бумаге [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.kabanik.ru/page/facts-about-the-paper
. История книги / Проклейка [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://maxbooks.ru/paper/papir06.htm
. Экология. Справочник / Проклейка бумажной массы [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://ru-ecology.info/post/100668202240009/
. Бумага и картон для Вас / Справочная [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://upaper.narod.ru/help/4.html