 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
+7 (495) 989-43-69
(многоканальный)
e-mail: arz-p@arzpuck.ru
8-926-917-76-62
8-926-917-76-69
+7 (499) 123-54-44,
+7 (499) 124-56-63,
+7 (499) 797-49-76,
+7 (499) 127-67-40,
+7 (499) 127-18-78,
+7 (499) 755-71-13.
Профессиональные радиостанции Motorola, портативные рации Motorola.
Работа бумаго- и картоноделательной машины
Основные принципы производства бумаги остаются традиционными — это:
• подготовка бумажной массы;
• формование листа, состоящего из прочно переплетенных фибрилл и волокон;
• постепенное удаление воды за счет обезвоживания на сетке, прессования и сушки.
Издавна лист получали вручную, опуская плоскую деревянную рамку с проволочной сеткой в чан с волокнистой массой так, чтобы избыток массы перетекал через края деревянной рамки (декеля). Вода стекала через сетку, и когда слой волокон уплотнялся, декель снимали. В получаемом листе волокна были распределены произвольно и равномерно (рис. 1.6). Раму затем переворачивали, и лист переносили на влажное сукно (рис. 1.7), после чего влажный лист покрывали другим сукном. Чтобы получить стопу из чередующихся слоев мокрых листов и сукна, этот процесс повторяли несколько раз. После этого стопу прессовали в гидравлическом прессе, выжимая из листов воду. В результате листы становились достаточно прочными, и их можно было снять с сукна. Последующее прессование для дополнительного обезвоживания проводили без сукна, после чего листы сушили на воздухе. Листы, предназначенные для печати, затем проклеивали в ванне с раствором желатина и сушили на воздухе (рис. 1.8).
Промышленная революция позволила перейти от трудоемких ручных операций отлива по одному листу к современному высокоскоростному производству бумаги в виде непрерывного полотна с автоматизированным управлением технологическим процессом.
Если принципы формования полотна, прессования и сушки бумаги и картона общие, то технология этих операций зависит от специфических требований к изделию и экономических соображений.
Рис. 1.6. Формование (отлив) бумажного листа вручную
Рис. 1.7. Съем влажного листа с формы
С начала 1800-х гг. бумажную массу наносят на сетку бумаго- и картоноделательных машин. Машинное формование (рис. 1.9) в определенной степени ориентирует волокна в полотне. Так как длина волокон больше их ширины, при формовании полотна они стремятся ориентироваться в направлении движения вдоль машины. Это направление называют продольным или машинным (MD). Некоторое (меньшее) количество волокон ориентируется в направлении, перпендикулярном машинному, — его называют поперечным (CD).
Рис. 1.8. Сушка на воздухе изготовленной вручную бумаги
Рис. 1.9. Упрощенная схема процесса формования полотна (по методу Фурдринье)
Для функциональных свойств изделия очень важны способы, используемые до и во время формования полотна. Прочностные и другие свойства бумаги отличаются в зависимости от того, в каком направлении ориентации волокон они измерены. Это отличие важно для процесса печати, производства и использования бумажной и картонной упаковки, и потребители бумаги должны учитывать влияние ориентации волокон на свойства бумаги в каждой конкретной ситуации (примеры мы рассмотрим далее в главах, посвященных различным видам упаковки).
Важно, чтобы масса единицы площади и ориентация волокон функционально соответствовали предполагаемому использованию бумаги и картона и были постоянными (как в пределах одной партии, так и у отдельных партий бумаги и картона).
Существуют два основных метода формования полотна. «Плоскосеточное» формование, при котором бумажная масса, содержащая около 2% волокна и 98% воды, вытекает из узкой горизонтальной выпускной щели напорного ящика на движущуюся сетку, было изобретено французом Луи-Николя Робером (Louis-Nicolas Robef) в 1793 г. и усовершенствовано, в частности, Брайаном Донкином (Bryan Donkin). Первая бумагоделательная машина, изготовление которой финансировали братья Фурдринье (Fourdrinier), была смонтирована на фабрике Фрогмор (графство Хартфордшир, Англия) в 1803 г., и этот метод формования полотна стали называть методом Фурдринье (рис. 1.10).
Рис. 1.10. Формование полотна на движущейся сетке (метод Фурдринье)
Сетку в настоящее время обычно изготавливают из полимерных материалов. Для более равномерной ориентации волокон сетку подвергают поперечной «тряске». Воду отводят с нижней стороны сетки различными способами, включая вакуумный. Мокрое полотно снимают с сетки, когда оно может выдерживать свой вес. Эту часть машины называют «мокрой»; сетка перемещается по принципу непрерывной ленты, постоянно получая новые порции бумажной массы.
Примерно в то же время был разработан и другой метод формования бумажного полотна — с использованием цилиндра, покрытого сеткой. Патент, на основе которого была позднее разработана технология, был выдан Джону Дикинсону (John Dickinson) в 1809 г. (он выпускал бумагу в промышленном масштабе на фабриках в Эпсли и Нэше английского графства Хартфордшир в 1812 г.). По этой технологии покрытый сеткой цилиндр (вакуум-формер) вращается в ванне с бумажной массой, и полотно формуется на поверхности цилиндра за счет поддержания разности давлений между внешней и внутренней сторонами цилиндра (рис. 1.11). Такая конструкция обеспечивает хорошее формование полотна, а при движении бумажной массы в противоположном направлении (как в противоточной ванне) на формере собирается больше массы.
Многослойное полотно получают путем использования нескольких сеток или фермеров. Модификацией метода формования полотна на сетке является процесс «Инверформ» (Inverform), в котором дополнительные слои бумажной массы добавляют с помощью второго и последующих напорных ящиков. Масса из каждого последующего напорного ящика поступает в зазор между верхней и нижней сетками. Обезвоживание образующегося бумажного полотна осуществляется как в сторону нижней, так и верхней сеток. Это дает значительное увеличение производительности без потери качества.
Рис. 1.11. Формование (отлив) полотна с подачей бумажной массы в противоточной ванне
Получение многослойного полотна позволяет изготовителю получить изделие с большей массой единицы площади и использовать для разных слоев различные виды бумажной массы, обеспечивая тем самым экономически эффективное получение определенных функциональных свойств. В случае толстых сортов картона производство многослойного полотна облегчает также регулирование массы и обеспечивает способность к фальцеванию.
После формования полотна следующий этап выполняется в прессовой части. Воду дополнительно удаляют путем прессования полотна, зажатого между поддерживающими сукнами (при этом зачастую используют вакуумный отсос, что уменьшает содержание влаги примерно до 60-65%), затем полотно сушат на стальных цилиндрах с паровым обогревом.
Для сушки некоторых видов продукции применяют сушильный цилиндр большого диаметра с гладкой полированной поверхностью («янки-цилиндр»). Полотно с достаточно высоким содержанием влаги поступает на цилиндр и «прилипает» к его полированной горячей поверхности. Эта технология обеспечивает не только сушку полотна, но и способствует получению гладкой глянцевой поверхности. Важным моментом для некоторых видов бумаги, получаемых по такой технологии, является то, что гладкость поверхности достигается без потери толщины, что, как будет показано далее, позволяет сохранить жесткость листа.
После сушки иногда производят поверхностную проклейку с одной или обеих сторон полотна. Для повышения прочности и устранения пылимости при печати используют раствор крахмала, а для обеспечения жиронепроницаемости — другие добавки, в частности, воск, который применяют в виде водной эмульсии. При нагреве от сушильных барабанов он пропитывает бумагу или картон. В большинстве случаев такая обработка воском производится в основном вне бумагоделательной машины.
Для повышения гладкости, отделки, а также для регулирования толщины листа применяют каландрирование — пропускают высушенное полотно между цилиндрами. Каландрирование может выполняться различными методами в зависимости от вида бумаги и требуемой степени обработки поверхности. Цилиндры могут быть нагретыми или охлажденными; в некоторых случаях поверхность бумаги смачивается водой. В простейшем случае для каландрирования используют два стальных вала, хотя можно использовать и большее количество валов. Для обеспечения нужной толщины без сильного сжатия материала, которое уменьшило бы жесткость, картон, например, требует незначительного каландрирования. Существуют бумагоделательные машины, на которых каландры имеют до семи валов. На таких машинных каландрах валы, сделанные из стали и композиционных материалов, установлены поочередно, обеспечивая получение гладкой и глянцевой поверхности бумаги или картона. Отдельный «суперкаландр» обеспечивает значительно большую гладкость и глянец — так, при производстве глянцевой бумаги используют до 14 валов.
Меловальное покрытие на основе минеральных пигментов наносят на одну или на обе стороны бумаги или картона для улучшения белизны, гладкости, глянца и печатных свойств. Наименование способа мелования основывается на применяемом методе нанесения покрытия: при помощи лезвия (рис. 1.12), воздушного ножа или дозирующего стержня. В зависимости от требований к материалу на бумагу может наноситься от одного до трех слоев покрытия.
Описанный процесс нанесения покрытия дает матовую поверхность. Более сильный глянец можно получить при щеточном меловании или лощении.
Специальное меловальное покрытие наносят вне бумагоделательной машины по особой технологии, известной как литое мелование. По такой технологии поверхность бумаги или картона покрывается меловальной суспензией, покрытие разравнивают, и материал мелованной стороной взаимодействует с поверхностью полированного нагретого цилиндра. Мелованная поверхность высыхает, и материал отделяется от цилиндра. Применение подобной технологии позволяет получать бумагу или картон с очень высоким глянцем.
Рис. 1.12. Нанесение меловального покрытия при помощи лезвия
Бумаго- и картоноделательные машины бывают разной ширины — от 1 до 12 м. Габариты машины зависят от требуемого количества продукции, которое, в свою очередь, определяется объемом рынка. К факторам, определяющим производительность, относятся ширина полотна, количество используемой бумажной массы на единицу площади и скорость; эти факторы зависят от количества воды, удаляемой в процессе обезвоживания, вакуума, прессования и сушки. Основные стадии производства бумаги и картона на сеточных машинах представлены на рис. 1.13.
Рис. 1.13. Основные стадии производства бумаги и картона на сеточных машинах (количество напорных ящиков зависит от вида бумаги/картона и конструкции машины)
Отделка
Отделкой называют технологические операции, выполняемые после выхода бумаги или картона из бумаго- или картоноделательной машины. В зависимости от требований заказчика возможны различные варианты отделки. Большие (по ширине и диаметру) рулоны разрезают вне машины на рулоны меньшей ширины и меньших диаметров, после чего их упаковывают, пакетируют, обертывают и маркируют. Обычно продукцию оборачивают влагонепроницаемой полимерной пленкой (например, стретч-пленкой или термоусадочной полиэтиленовой пленкой).
Бумага и картон, полученные по вышеописанной технологии, могут быть подвергнуты дополнительной обработке: для получения определенных функциональных свойств на них может быть нанесено покрытие, они могут быть ламинированы или пропитаны другими материалами. Эти операции осуществляются с помощью специального оборудования — например, ламинаторов или экструзионных устройств для нанесения полимерного покрытия (такое оборудование может быть встроено и в упаковочные линии). Операции отделки мы более подробно рассмотрим в главах, посвященных отдельным видам упаковки.
Итак, мы уже знаем, что такое бумага и картон, какое сырье применяется для их изготовления и какая обработка позволяет получить разные виды бумаги и картона. Теперь нам предстоит рассмотреть те виды бумаги и картона, которые используют в производстве упаковочных материалов и тары.