. Технологическая схема производства картона и бумаги
Технологический процесс изготовления бумаги включает в себя пять основных циклов: заготовку древесины, вывозку древесины из леса, сплав древесины, размол древесины, получение бумажного полотна.
Основным исходным сырьем для получения бумаги являются древесина и целлюлоза[18,c.472].
Целлюлоза — это основа растительных клеток. Ее приготавливают из древесины и смолы. В специальных варочных котлах размолотую древесину подвергают действию химических реактивов и пара. Сваренную целлюлозу промывают, измельчают и отбеливают. Готовая целлюлоза служит сырьем для кинофотопленки, из нее вырабатывают искусственный шелк и другие материалы. В бумажной промышленности целлюлоза является основным полуфабрикатом для изготовления высококачественной бумаги.
Бывшая в употреблении бумага и бумажные отходы, называемые макулатурой, — прекрасное вторичное сырье для бумаги и картона. Переработка макулатуры позволяет экономить миллионы кубометров леса.
Поступающее на бумажную фабрику исходное сырье (тряпье, целлюлоза, древесная и соломенная масса, макулатура) подвергают механической обработке: разбивают в гидроразбивателях, очищают от посторонних примесей и размалывают в специальных мельницах. В результате такой обработки волокна расщепляются. К размолотым волокнам добавляют наполнители, проклеивающие и красящие вещества. Наполнители — каолин, мел, тальк, гипс, титановые белила и другие вещества — служат для того, чтобы сделать бумагу непрозрачной, уплотнить ее структуру, улучшить ее поверхность и др. Некоторые виды бумаги проклеивают, чтобы она становилась влагонепроницаемой. Для проклейки бумаги используют канифоль, синтетические смолы, крахмал, парафин. Для подцветки и окраски бумаги применяют различные красители.
Процесс производства бумаги на бумажной фабрике начинается с приготовления бумажной массы. Древесная масса и целлюлоза в специальной мельнице — ролле — перерабатывается в пыльцу. При этом длину волокон доводят до необходимого размера. К размолотым волокнам добавляют наполнители, красители, клей, воду. Затем бумажная масса поступает на бумагоделательную машину. В массовом бассейне при постоянном вращении мешалки получается бумажная масса, которая течет через песочницу и узлоуловитель. Под разбрызгивателем масса равномерно распределяется по бесконечной сетке, образуя тонкий волокнистый слой. Благодаря вибрации сетки волокна сцепляются. Валик-ровнитель вдавливает ребра массе, а при необходимости и водяные знаки. Волокнистый слой под давлением мокрых прессов, частично обезвоживается и поступает под «мокрый» пресс с суконным бандажом. Между сукнами и сушильными цилиндрами бумага высушивается. При этом смола, содержащаяся в волокнах хвойных древесин, расплавляется и склеивает волокна. В машинном каландре бумага приобретает необходимую поверхность и далее скатывается в рулон. С помощью дискового ножа осуществляют продольную разрезку бумажного полотна. При необходимости поперечный нож рубит бумагу на листы.
Современные бумагоделательные машины — это огромные агрегаты, достигающие в длину 150 м.
Бумага обладает определенными физическими, механическими и технологическими свойствами. К физическим свойствам относят: вес, цвет, шероховатость, теплопроводность, гигроскопичность, электропроводность; к механическим — прочность на разрыв, излом, истирание; к технологическим—способность подвергаться различной обработке.
Машинный процесс производства картона в принципе не отличается от производства бумаги. Картоном называют волокнистый материал, квадратный метр которого весит более 230 г. Машины производят два основных вида картона: однослойный и многослойный.
Картон изготавливают на картоноделательных машинах. Основные технологические операции при получении картона — разлив, прессование, сушка — принципиально не отличаются от подобных операций при выработке бумаги. Основное отличие заключается в том, что для изготовления картона используют сырье с более грубыми и жесткими волокнами: бурую древесину, полуцеллюлозу и др. Изготавливают и многослойный картон, внутреннюю часть которого отливают из дешевого сырья, а наружный слой — из более прочных и дорогих волокон.
Картонноделательная машина
Из огромного множества выпускаемых целлюлозно-бумажной промышленностью видов бумаги и картона на уроках трудового обучения используют лишь некоторые.
Бумага чертежно-рисовальная вырабатывается из тряпья (70%) и белой целлюлозы (30%). Ее проклеивают в массе и с поверхности. Вес 200 г/м2. Используют только для изготовления особо ценных таблиц и картин. Разновидностями этого вида бумаги является рисовальная, чертежная и мундштучная бумага[6,c.224].
Рисовальную бумагу изготавливают из 100% целлюлозы или целлюлозы с примесью 25% тряпья. Вес 130—160 г/м2. Поверхность бумаги шероховатая, хорошо принимает краску. Идет на изготовление таблиц, геометрических тел, масок, макетов, моделей.
Чертежную обыкновенную бумагу изготавливают из 70% целлюлозы и 30% тряпья. Вес 160 г/м2. По качеству этот вид бумаги близок к рисовальной. Используется для тех же целей, что и рисовальная.
Мундштучную бумагу изготавливают из более дешевого сырья. По качеству этот вид бумага ниже рисовальной. Используется для изготовления таблиц и масок.
Писчая бумага поступает в продажу под названием «потребительской». Писчую бумагу выпускают четырех сортов: № 0 — высший сорт из тряпья и целлюлозы, вес 80 г/м2; № 1 — изготавливают из беленой целлюлозы, вес 70—80 г/м2; № 2 — изготавливают на беленой и небеленой целлюлозы, вес 65 г/м2; № 3 — изготавливают из небеленой целлюлозы и древесной массы, вес 60 г/м8. Писчая бумага бывает нелинованной и линованной. Она пригодна для склеивания таблиц, карточек, изготовления складных изделий; может быть использована для оклейки объемных предметов.
Крашеная бумага может быть гладкой, глянцевой, гофрированной, шагреневой.
Глянцевую бумагу изготавливают из писчей, окрашивают с одной стороны и лощат; гофрированную бумагу — из папиросной, окрашивая ее с двух сторон; гладкую настольную бумагу — из обложечной, окрашивая ее с одной или двух сторон; шагреневую бумагу—из ценного сырья, окрашивают с одной стороны и подвергают тиснению под вид кожи. Крашеную бумагу применяют для оформления таблиц, коробок, футляров, окантовок, для аппликаций; из гладкой цветной бумаги плетут коврики, корзинки, делают закладки; из гофрированной крашеной бумаги делают цветы и новогодние украшения.
Оберточная бумага поступает в продажу самых разнообразных видов, отличающихся друг от друга массой, плотностью, цветом. Насчитывается более 25 видов оберточной бумаги, которую используют для склеивания таблиц и картин с обратной стороны, при работе с папье-маше.
Печатная бумага имеет очень широкий ассортимент. Наиболее ценные виды печатной бумаги идут на изготовление ассигнаций, лотерейных билетов, книг; менее ценные — на изготовление брошюр и газет. Газетная бумага является лучшим материалом для папье-маше.
Обойная бумага изготавливается из дешевого сырья. На лицевую сторону обойной бумаги наносят рисунок. Используется для оформления коробок, футляров, окантовки.
Промокательная бумага имеет рыхлую структуру. Используется в основном для удаления лишнего клея, цветных пятен, вытирания рук.
Описание технологической схемы и процесса
Первой стадией производственного процесса - является подготовка сы- рья. Сначала рулоны бумаги для гофрирования и картона, используемые для плоских слоев кондиционируют. Для этого их необходимо в течение суток вы- держать в помещении с температурой воздуха не ниже 15°С.
Далее рулоны закрепляются на размоточном станке (раскате), где затем бумага и картон попадают на специальные разогревающие цилиндры и проме- жуточные валики для увлажнения и равномерного нагрева. Эта операция необ- ходима для более глубокого проникновения клея в толщину бумаги, а в после- дующем лучшему склеиванию с картоном.
На следующей стадии бумага для гофрирования поступает в гофриро- вальную машину (гофрирующий пресс), где ее попускают между зубчатых гофрирующих валов, нагретых до 150-180°С. Это операция необходима для об- разования волнистого слоя заданного профиля. Для производства картона с различными размерами гофров используются различные конфигурации зубьев валов.
Далее гофрированная бумага попадает в клеенаносящую машину, клеевой вал которой наносит на вершины гофров одной из сторон клеевую пленка. При этом с помощью изменения положения дозирующего вала можно регулировать количество наносимого клея. После нанесения клея гофрированный слой сов- мещают с плоским картоном, после чего плотного склеивания слоев между со- бой используется прижимной вал. На этой стадии завершается процесс произ- водства двухслойного гофрокартона[10,c.216].
Полученный в результате предыдущих этапов двухслойный гофрокартон листовой с помощью наклонной транспортерной ленты попадает на накопи- тельный мости далее в клеильную машину. Здесь свободную сторону гофриро- ванной бумаги наносится клей.
Далее гофрированный картон подается в сушильное устройство для скле- ивания и сушки при помощи сушильных плит и сушильной машины. Исполь- зуются 2 способа нагрева: при помощи пара или электричества.
Стадия сушки необходима для удаления из слоев гофрокартона лишней влаги и окончательного затвердевания клея. Конечный этап стадии сушки гоф- рокартона является поступление его на охлаждающую часть линии. Это осо- бенно важная стадия т.к. от ее качества во многом зависит качество произве- денного гофрокартона.
Из охлаждающей части линии сушильного устройства гофрокартон попа- дает в секцию продольно-поперечной резки, где при помощи системы дисковых ножей его раскраивают и разрезают.
На этой стадии также часто происходит рилевание (уплотнение гофро- картона) на прямолинейном участке определенной ширины при помощи риле- вочных муфт. В результате данной операции образуются линии рилевки. Затем вдоль этих линий производят перегиб листов гофрокартона. Завершающей ста- дией в производстве Гофрокартона является его разрезание на листы необхо- димой длины для дальнейшего изготовления тары.
Дальнейшая переработка гофрокартона, то есть создание тары из него, состоит из нескольких последовательных процессов. Полотно гофрокартона нарезается на заготовки требуемых размеров, затем заготовки рилюются (нано- сятся линии сгиба) и осуществляется высечка клапанов. Также в большинстве случаев на гофроящики наносится многоцветное изображение.
В зависимости от требуемой конфигурации продукции производители выбирают различное перерабатывающее оборудование.Наиболее распростран- ный вид тары - 4-хклапанный ящик. Для его производства подходит просека- тельно-рилевочный станок (слоттер). Коробы сложной формы выпускают на машинах ротационной высечки и плосковысекательных автоматах.
Завершается процесс производства тары в фальцевально-склеивающей секции, где происходит фальцовка (сгибание и складывание листа), промазыва- ние соединительных клапанов клеем и обжим[21,c.18].
Крупные производства отдают предпочтения поточным линиям, которые включают в себя все вышеперечисленные секции. Это позволяет выпускать та- ру различной конфигурации и большими тиражами. При меньших объемах и
ограниченном формате продукции подходит комплектация цехов отдельными машинами [1-9].
Печатать по картону и, в особенности, по гофрокартону, конечно, придет- ся флексографическим способом, поэтому можно сразу же осуществить выруб- ку. Однако, как уже неоднократно было сказано, это оправдано только при зна- чительных тиражах. Но, даже если тираж 500 000, то, как ни странно, предло- жений по флексопечати на упаковке, в отличие от печати на этикетках, будет весьма немного. В России, как обычно, особенная ситуация: хотя авторы всех обзоров и статей сходятся в том, что наиболее удобная технология для печати по неровным поверхностям - флексография, фирм, предлагающих качествен- ную флексографическую печать по гофрокартону, очень мало. Некоторые фир- мы, работающие по картону, берутся печатать лишь два цвета. Естественно, для современной упаковки этого мало. Напечатать небольшой, пробный тираж на гофрокартоне, скорее всего, не удастся. Хотя многие цифровые машины рабо- тают с весьма плотными материалами, в том числе с пластиком, но даже для машин HP IndigoPress WS 2000 максимальная толщина запечатываемового ма- териала - 0,6 мм. Это, конечно, очень толстый материал. Но все же не гофро- картон.
Измерение и контроль параметров бумаги и картона. Для контроля и из- мерения параметров бумаги и картона существует большое количество кон- трольных приборов, тестовых красок и тестирующих методов, соответствую- щих спецификациям печатных и печатно-технических свойств. Частично тесты стандартизированы. Многие методы были разработаны изготовителями бумаги, чтобы выяснить специальные свойства их продукта во время контроля. Кон- троль всегда происходит по критериям и предписаниям прежде всего относи- тельно качества бумаги и картона. Но он, безусловно, не говорит ничего о каче- стве определенного продукта для определенного способа печати и о дальней- шем использовании печатного продукта, например для изготовления этикеток, бланков или складных коробок.
Таблица 2.1 – Описание технологической схемы, процесса
Наименование операции, вида работ. Наименование оборудования (оборудование, оснастка, ин-
струмент). Обрабатываемый материал, деталь, конструкция Виды работ (установить, про- верить, включить, измерить и т.д.
Наименование технологического процесса, вида услуг, вида работ
производство гофрокартона
подготовка сы- рья специальное по- мещение рулоны бумаги выдержать в те- чение суток в по- мещении с темпе- ратурой выше
15°С
установка в ста- нок размоточный станок рулоны бумаги закрепить рулоны на размоточном станке, запустить
перемотку
гофрирование гофрировальная машина бумага послойно установить пода- чу бумаги в гоф- рировальную ма-
шину
нанесение клея клеенаносящая машина гофрированная бу- мага, клеевой состав установить пода- чу бумаги в клее- наносящую ма-
шину
склеивание гоф- рированного и плоского карто-
на клеильная ма- шина Слоистый гофро- картон запустить процесс склеивания при- жимным валом
сушка клея сушильные пли- ты и сушильная машина гофрированный картон подать гофриро- ванный картон в сушильное
устройство
охлаждение кар- тона сушильные пли- ты и сушильная машина гофрированный картон подать гофриро- ванный картон в охлаждающую
часть линии
резка система диско- вых ножей гофрированный картон подать гофриро- ванный картон в секцию продоль- но-поперечной
резки
контроль каче- ства измерительная линейка, толщи- номер гофрированный картон выполнить визу- альный контроль и сравнить с эта-
лоном
упаковка упаковочная машина гофрированный картон подать гофриро- ванный картон на упаковочную ма-
шину
