Древесная масса — это волокнистый полуфабрикат, получаемый механическим истиранием древесины на дефибрере. При получении древесной массы наблюдаются не только физические, но и химические явления, разрыв молекулярных цепей целлюлозы, гидролиз гемицеллюлоз, увеличение числа свободных гидроксильных групп, образование свободных радикалов из молекул лигнина.
Древесная масса может быть белой, беленой и бурой.
Белая древесная масса — это самый дешевый волокнистый полуфабрикат бумагоделательного производства, получаемый истиранием балансов, т. е. очищенных от коры метровых поленьев, на специальной машине — дефибрере.
В древесине волокна прочно соединены между собой, как бы сцементированы лигнином и гемицеллюлозами, поэтому при истирании балансов невозможно получить однородные неповрежденные волокна, как это бывает при варке целлюлозы. Состав древесной массы неоднороден. В ней наряду с относительно длинными неповрежденными волокнами имеются пучки волокон, куски волокон и до 30% бесформенной мелочи, так называемой древесной муки.
Химический состав белой древесной массы почти тот же, что и у древесины, из которой она изготовлена. Древесная масса содержит значительное количество лигнина. Ее волокна не способны самостоятельно образовывать прочную бумагу. Поэтому при изготовлении печатной бумаги белую древесную массу всегда смешивают с некоторым количеством сульфитной беленой или небеленой целлюлозы.
Однако древесная масса улучшает печатные свойства бумаги: повышает непрозрачность, пластичность, капиллярность, способность воспринимать полиграфические краски и прочно закреплять их избирательным впитыванием. Но белая древесная масса имеет нежелательный желтоватый оттенок и делает бумагу несветопрочной и недолговечной. Поэтому надо применять ее осмотрительно, и только в тех бумагах, которые не требуют продолжительного хранения.
Беленая древесная масса получается отбелкой белой древесной массы бисульфитом кальция или натрия, гидросульфитом цинка или перекисью водорода. Бумага из беленой древесной массы по внешнему виду напоминает чисто целлюлозную. Однако, как и всякая бумага с древесной массой, темнеет и теряет механическую прочность под действием лучей солнечного света и при длительном хранении.
Бурая древесная масса, получаемая истиранием на дефибрере предварительно пропаренных в котлах балансов, имеет длинноволокнистое строение и применяется для изготовления древесно-массного бурого переплетного картона и прочной оберточной бумаги. Для изготовления печатной бумаги непригодна из-за довольно темного цвета, который приобретают волокна при пропаривании (потемнение и частичное растворение лигнина).
Макулатура и ее переработка
Макулатура — старые ненужные книги, журналы, газеты, исписанные тетради, конторские книги и пр.— ценное вторичное сырье, позволяющее увеличить выпуск бумаги и картона. К макулатуре относятся также обрезки бумаги («лапша»), бракованные оттиски, поступающие с полиграфических предприятий, и оборотный брак бумажных фабрик (бумажные срывы, отходы бумаги).
Удельный вес макулатуры в общем балансе волокнистых материалов бумагоделательного производства составляет пока всего 15%, но может быть повышен до 30 — 35%. Все это говорит о большом народнохозяйственном значении организации сбора и рациональной переработки макулатуры.
Поступающая на бумажную фабрику макулатура и оборотный брак измельчаются («распускаются») на гидроразбавителях, т.е. в ваннах с вращающимся внизу ротором (турбинкой). Готовая масса удаляется из ванны через отверстия сита вокруг вращающегося ротора.
Масса после гидроразбавителя подвергается очистке от тяжелых (металлические включения, песок) и легких (например, пластмасса, щепки) посторонних примесей.
Удаление типографской краски без разрушения волокна производится в шаровых котлах, гидроразбавителях или бассейнах силикатом натрия в сочетании со щелочами, фосфорными солями, смачивателями ОП-7 и ОП-10 в течение 1,5—2 ч при 80—90°.
После волокнистая масса отделяется от промывочной жидкости на сгустителях или вакуумных фильтрах, а затем отбеливается перекисью водорода Н2О2 или перекисью натрия Na2O2.
Производство немелованной бумаги
Производство немелованной бумаги заключается в изготовлении бумажной массы, составлении композиции бумаги, отлива на бумагоделательной машине и отделке — каландрировании.
Изготовление бумажной массы
Бумажная масса — это сильно разбавленная водная суспензия волокнистых и неволокнистых компонентов бумаги. Содержание абсолютно сухих волокон в составе бумажной массы всего 0,3—1%. Бумажная масса предназначается для отливки бумаги на бумагоделательной машине.
Изготовление бумажной массы состоит из процессов размола целлюлозы, наполнения, проклейки, подцветки, составления композиции и подготовки ее для отлива на бумагоделательной машине, меняя условия массного размола, наполнения, проклейки, а также режим отлива бумаги на бумагоделательной машине и отделки — каландрирования, из очень небольшого числа волокнистых полуфабрикатов удается получить множество разных видов бумаги, сильно отличающихся друг от друга структурой и физико-механическими свойствами.
Композицией бумаги называется ее волокнистый состав, выраженный в процентах.
Размолотое целлюлозное волокно, древесная масса, если она входит в композицию бумаги, отбеленный и отмученный каолин, клей, подцветку смешивают в нужных пропорциях. Для этого чаще всего пользуются восьмиканальным регуляторами композиции, дозирующими в зависимости от вида бумаги объемные количества как волокнистых материалов: целлюлозы, древесной массы, оборотного брака, так и рабочих растворов: клея, глинозема, наполнителей и красителей.
Небольшие добавки к бумажной массе полиакриламида (0,5% к весу абсолютно сухого волокна) снижают потери каолина при формировании слоя бумаги на сетке бумагоделательной машины.
Массный размол целлюлозы
Волокна целлюлозы различного происхождения имеют значительную длину и довольно гладкую поверхность. Бумага же может быть изготовлена из сравнительно коротких и несколько расщепленных волокон. Поэтому древесную целлюлозу и тряпичную полумассу подвергают процессу массного размола. Древесную массу не размалывают.
Назначение массного размола: во-первых, измельчить целлюлозу на кусочки длиной 1—2 мм и, во-вторых, расщепить их на мельчайшие элементарные волокна — фибриллы, которые не отделяются совершенно от обрабатываемого волокна, а представляют как бы его заусенцы.
Размол древесной целлюлозы осуществляется в конических мельницах, а сравнительно длинноволокнистых материалов — льна и хлопка — в массных роллах. И в том и в другом случаях волокна размалываются между ножами ротора и статора (коническая мельница) или между ножами размольного барабана и ножевой планки (массный ролл).
Коническая мельница позволяет осуществить высокопроизводительный непрерывный процесс изготовления бумажной массы при одновременном улучшении качества бумаги. Массный ролл — гораздо менее производительный механизм периодического действия, но он необходим для размола длинноволокнистых материалов, не поддающихся размолу на конических мельницах.
Влияние размола на свойства бумаги
Укорачивая волокна, можно получить однородный, с равномерным просветом, пористый лист бумаги с большой впитывающей способностью. Расщепление волокон на фибриллы способствует повышению прочности листа бумаги с одновременным уменьшением пористости и впитывающей способности. Прозрачность бумаги при этом увеличивается.
В результате тощего помола волокна на сетке бумагоделательной машины формируется пухлый лист бумаги, легко отдающий воду. При очень жирном помоле волокна благодаря наличию фибрилл и слизи получается плотный, прочный и гладкий лист бумаги.
Массному размолу, как уже указывалось, подвергают волокна древесной целлюлозы и тряпичной полумассы. Лиственная целлюлоза состоит из мелких волокон, и поэтому при размоле они только расщепляются, а не укорачиваются. При отливе бумаги эти волокна являются как бы своеобразным наполнителем, повышающим однородность структуры бумаги и улучшающим ее печатные свойства.
Древесную массу массному размолу не подвергают и прямо после дефибрирования и сортировки направляют для составления композиции бумажной массы. Размол придает растительным волокнам способность формироваться на сетке бумагоделательной машины в виде слоя, который после прессования, высушивания и каландрирования превращается в лист прочной бумаги. Прочность бумаги в основном зависит от природы волокна и возникновения химических водородных связей между
Волокнами целлюлозы при прохождении бумажной ленты через сушильную часть бумагоделательной машины. Поскольку разработка — фибриллирование — намного увеличивает удельную поверхность волокна (раскрывает гидроксильные группы) и возможность возникновения водородных связей, то прочный лист бумаги получается только из хорошо разработанной целлюлозы (льняной, хлопковой или древесной). Механическое же переплетение иодокон и фибрилл между собой и силы трения, действующие между ними, имеют второстепенное значение.
Мелование на бумагокрасильных машинах
Мелованная бумага получается на специальной бумагокрасильной машине. На бумагу-основу валиком наносится суспензия, состоящая в основном из бланфикса и казеинового клея, которая разравнивается системой щеток. Затем бумага направляется в сушильную камеру, где высушивается на фестонных устройствах. При высушивании в результате испарения воды в покровном (мелованном) слое образуется множество капилляров, облегчающих закрепление полиграфических красок. После высушивания мелованная бумага глазируется на суперкаландре до гладкости 600—800 с по Бекку. Это делает поверхность мелованной бумаги очень белой и гладкой, хорошо воспринимающей полиграфические краски.
Покровный слой может быть нанесен с одной стороны бумаги-основы (односторонне мелованная бумага) или последовательно с обеих её сторон (двусторонне мелованная бумага). Мелование бывает одно- и двухслойным. При однослойном меловании на поверхность бумаги-основы наносится слой массой 20 г на 1 м2, считая на сухую пленку, при двухслойном меловании — два слоя по 15 г/м2 каждый. При двухслойном меловании, естественно, получается бумага лучшего качества.
При необходимости повысить водоустойчивость казеинового покрытия, что требуется, например, при изготовлении офсетной мелованной бумаги, в состав суспензии для мелования вводят небольшие добавки формалина (или алюминиево-калиевых квасцов), который со временем задубливает казеин, делает его почти нерастворимым в воде.
Теперь все большее распространение получают мелованные бумаги, в которых казеин в значительной части заменен бутадиен-стирольным СКС-65, бутадиен-нитрильным GKH-40. Мелованная бумага, изготовленная с применением синтетических латексов, имеет ряд преимуществ перед обычной: большая влагоустойчивость, прочность поверхности, упруго-эластичность и лучшие печатные свойства, что особенно важно для офсетной печати.
Однако существенным недостатком бумаги с бутадиен-стирольным покрытием будет ее пониженная белизна, что сочетании с матовостью поверхности и чрезмерной эластичностью покровного слоя не только понижает четкость получаемого на такои бумаге изо6ражения, но и вызывает ряд технологических затруднений в процессе печатания. Перечисленные недостатки устраняются введением в суспензию для мелования до 30% меламино- или мочевино-формальдегидной смолы и оптического отбеливателя (люминофора.). Полиметилметакрилатная эмульсия (сополимерный латекс) придает поверхности бумаги высокую степень белизны и гладкости, но не глянцевитости.
При изготовлении высокогладких особо глянцевитых и весьма капиллярных (микропористых) мелованных бумаг, обеспечивающих высокое качество печати и быстрое закрепление красок, используется новое бумагокрасильное оборудование, в котором фестонные сушильные устройства заменены обогреваемыми изнутри металлическими цилиндрами с зеркально гладкой отполированной поверхностью. К этим цилиндрам прижимается покровный слой бумаги при его высушивании. Удалось также отказаться от несовершенного щеточного разравнивания суспензии и от каландрирования мелованной бумаги на заключительной стадии ее производства.
Газетная бумага
Газетная бумага различных видов предназначена для печатания газет, массовых брошюр, воскресных приложений к газетам и пр. типографским и офсетным способами.
Газетная типографская бумага готовится из 80% белой древесной массы и 20% сульфитной небеленой целлюлозы, необходимой для повышения механической прочности бумаги. Прочность газетной бумаги должна быть достаточной для печатания газет на быстроходных ротационных машинах. Масса 1 м2 газетной бумаги 50—52 г, объемная масса около 0,55 г/см3.
Газетная бумага не проклеивается, так как от нее не требуется повышенной влагоустойчивости. Однако эта бумага все же имеет некоторую естественную проклейку, создаваемую смолой, которая содержится в еловой древесине и осаждается на волокне действием сернокислого глинозема.
Газетная бумага машинной гладкости не испытывает большого уплотнения и сохраняет пористость, полученную ею на бумагоделательной машине.
Газетная бумага вырабатывается двух марок гладкостью не менее 35 с — марка А и не менее 25 с — марка Б. Кроме того, имеется суперглазированная газетная бумага с гладкостью 150—180 с, предназначенная дли печатания праздничных номеров газет с большим числом иллюстраций. Ее изготовляют из беленой сульфитной целлюлозы, беленой древесной массы и 5—8% каолина (наполнителя). Объемная масса бумаги 0,8 г/см3.
Газетная бумага имеет хорошие упруго-пластические свойства, так как изготовляется в основном из древесной массы, и высокую макропористость. Наполнитель в газетную бумагу, как правило, не вводят. Своеобразным наполнителем газетной бумаги является древесная мука — мелкие древесные волокна.
Качество газетной, бумаги тем выше, чем больше ее гладкость и меньше объемная масса. Высококачественная газетная бумага хорошо воспринимает краску, которая закрепляется быстро и полно исключительно избирательным впитыванием, отличается хорошей пластичностью.
Газетная бумага вырабатывается в рулонах или листах
Газетная офсетная бумага имеет композицию, соответствующую типографской бумаге № 3. Степень канифольной проклейки не менее 0,5 мм; допускается введение 5—8% наполнителя — Каолина. Гладкость бумаги машинная 20—30 с. Бумага выпускается в рулонах массой 1 м2 60—70 г.
Мелованная бумага имеет наивысшую белизну и гладкость поверхности. Предназначается для печатания типографским и офсетным способами высокохудожественных иллюстрированных изданий, репродукций, открыток, книг, альбомов, разнообразной рекламной продукции быстрозакрепляющимися глянцевыми красками.
Типографская мелованная бумага выпускается четырех подвидов (марок): А, О, Б и В.
Бумага марки А может быть одно- и двусторонне мелонанной. Она изготовляется на бумаге-основе из 100% беленой сульфитной целлюлозы. Односторонне мелованная бумага выпускается массой 1 м2 100 и 120 г, гладкостью не менее 600 с; двусторонне мелованная бумага выпускается массой 1 м2 100, 120 и 140 г, гладкостью не менее 700 с.
Эта бумага предназначается для печатания художественных многокрасочных репродукций и тому подобных изданий.
Двусторонне мелованная бумага марки О массой 1 м2 240 г имеет гладкость не менее 800 с. Она, предназначается для печатания художественных открыток и для обложечных работ.
Одно- и двусторонне мелованная бумага марки Б выпускается массой 1 м2 100 и 120 г и гладкостью не менее 400 с. Ее изготовляют на бумаге-основе из 50% небеленой сульфитной" целлюлозы и 50% белой древесной массы. Бумага предназначается для печатания иллюстрированных журналов, книг, проспектов, художественных одно- и многокрасочных репродукций.
Двусторонне мелованная бумага марки В выпускается массой 1 м2 100 г и гладкостью не менее 400 с. Она предназначается для печатания массовых иллюстрированных книг и журналов. Отличается от бумаги марки Б только сорностью: 250 соринок на 1 м2 вместо 150.
Офсетная мелованная бумага изготовляется на чисто целлюлозной бумаге-основе и выпускается гладкостью 800—400 с. Если при изготовлении офсетной мелованной бумаги применяется казеин или желатин, то требуется задубливание покровного слоя формалином или алюминиево-калиевыми квасцами для повышения его водоустойчивости. При изготовлении офсетной мелованной бумаги с применением синтетических полимеров (латексов) введения дубителей не требуется.
Содержание
Изготовление древесной целлюлозы
Изготовление тряпичной полумассы
Влияние размола на свойства бумаги
Мелование на бумагокрасильных машинах
Газетная бумага вырабатывается в рулонах или листах
Страницы: 1, 2
