Сировина для виробництва паперу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

ВСТУП

Розділ 1. Визначення паперу та його класифікація

1.1 Поняття паперу та паперових виробів

1.2 Класифікація паперу

Розділ 2. Сировина для виробництва паперу та технологія виготовлення паперових виробів

2.1 Сировина для виробництва паперу

2.2 Технологія виробництва паперу

Висновки

Список використаної літератури



ВСТУП

Життя нерозривно пов'язане із природним середовищем. На ранніх етапах свого становлення людина, користуючись продуктами природи, не завдавала помітної шкоди природним ресурсів. Алі із посиленням практичної діяльності, пов'язаної із винаходом знарядь роботи, вплив її на природу неухильно зростав. У останні десятиліття ХХ століття у зв'язку з високими темпами науково-технічного прогресу, небувалим розширенням сфер матеріального виробництва він став особливо значним й великомасштабним.

Такою ж не від'ємною частиною нашого життя є необхідний матеріал як папір, який виготовляють, використовуючи природні ресурси, зокрема ліси. Без целюлозно-паперової промисловості сучасний світ важко уявити навіть з теперішньою швидкістю прогресу, щодня кожна людина бере в руки вироби з паперу. Але біоресурси не вічні, нові технології передбачають оптимізацію виробництва паперу, більш екологічно розумні шляхи виготовлення целюлозно-паперових виробів.

Папір вперше був винайдений у ІІ ст. до н. е. в Китаї. Перший папір виготовляли з молодих пагонів бамбука, подрібненого до волокон. Одержану масу розбавляли водою і виливали на сито. Коли вода стікала, паперовий аркуш був готовий. Його залишалось лише спресувати і висушити. Древній Китай - країна традиційної ізольованості: всі свої винаходи китайці намагалися тримати в секреті. Не минув цієї участі і папір. Тому вдруге папір був «винайдений» у Самарканді - одному з центрів науки і культури Середньої Азії того часу. Звідти папір став поширюватись по всьому світу.

У даній курсовій роботі на тему: «Сировина для виробництва паперу» я розгляну такі ключові питання як:

- Поняття паперу та його товарознавча характеристика

- Які ресурси використовують як сировину для виробництва паперу

Актуальність теми курсової роботи обумовлена тим, що на сьогоднішній день дуже велику увагу споживачі приділяють питанню збереження лісу. Сировиною для виготовлення паперу здебільшого є деревина, ресурси якої вичерпуються, тому світу потрібні альтернативні рішення цієї проблеми. У своїй роботі я розгляну види сировини та ідеї вирішення вищесказаних турбуючи питань. Також, споживачі зацікавлені в якості паперу,так як його використовують як дорослі та і діти. Тобто, на першому місці екологічність.



Розділ 1. Визначення паперу та його класифікація

1.1 Поняття паперу та паперових виробів

Папір - одний з найдавніших винаходів людства, який пройшов безліч етапів створення й удосконалення. На даний момент існує безліч різновидів паперу, технологій виробництва і виробників, а також сфери застосування цього продукту. Однак більше 5000 років тому намалювати або написати що-небудь на тонкому аркуші було далеко непростою справою. Так, в Єгипті, в дельті Нілу на болотистих місцях росла трава «Cyperus papyrus», листя якої єгиптяни тонко нарізали смужками, складали в одну прямокутну форму і ставили під прес, функцію якого виконував камінь. Після пресування лист висушували під сонцем, вирівнювали, вигладжували, відбивали молотком, склеювали в рулони і користувалися для письма.

Створення справжнього паперу приписується китайському сановнику при імператорі Цай Лунь. Нібито, він в 105 році нашої ери, змішавши золу, волокна шовковиці, прядиво, клапті, воду, виклав інгредієнти в сітчасту форму, висушив, а потім розрівняв за прикладом єгиптян і отримав папір. Після його винаходу виробництво паперу швидко еволюціонувало, його складовими ставали барвники, адгезиви та в'яжучі матеріали. Поступово папір вийшов за межі китайського кордону. Так в 3-му столітті він став вироблятися у В'єтнамі, в 4-му - в Кореї, в 6-м - в Японії. І тільки потім технологію освоїли в Індії, Туркестані, в 10-му століття - європейці. У 1238 році відбувся наступний прорив, і в Іспанії був створений своєрідний паперовий млин. З 16-го століття з'явилося друкарство, в зв'язку з чим різко зріс попит на папір. Для його виробництва почали споруджувати спеціальні розмелювальні роли та інше пристосування.

У 1770 році фабрикант з відомим нам прізвищем Ватман створив пристрій, що дозволяли робити листи гладкими і без відбитків сушильної сітки. Через 29 років був здійснений ще один прорив - у Франції зареєстрували патент на першу папероробну машину, яка згодом удосконалилася різними майстрами і була доведена до ідеалу. У наступні роки було винайдено копіювальний апарат, картон (у т. ч. гофрований), кольоровий та пакувальний папір. У 1857 році німецьким вченим Келлером була отримана деревна маса, з якої шляхом варення целюлози і відбулася сучасна технологія виробництва паперу.

Папір -- матеріал із масою квадратного метра до 250 г, що складається переважно з рослинних волокон, зв'язаних між собою силами поверхневого зчеплення, у якому можуть бути проклеювальні речовини, мінеральні наповнювачі, хімічні та природні волокна, пігменти й барвники.

Папір відрізняється за масою (від 40-250 грам/1м2), способом виготовлення, форматом, видом друкарської продукції. Використовується для друку, пакування та з різними технічними цілями (фільтрування, електроізоляція, сорбція тощо)

1.2 Класифікація паперу

За останні роки асортимент паперу для друку зазнав суттєвих змін. Це пов'язано з модифікацією способів друкування, використа ням сучасного поліграфічного обладнання та новими вимогами до властивостей друкованої продукції. Відсутність науково обґрунтованої класифікації значною мірою обмежує можливості широкого вивчення властивостей нових видів паперу, ускладнює встановлення логічного взаємозв'язку між окремими групами й видами.

Відповідно до класифікації, яка застосовується в целюлозно- паперовій промисловості, папір традиційно поділяють за призначенням на 9 груп:

* папір для друку;

* оздоблювальний;

* для писання,

* креслення та малювання;

* електротехнічний;

* пакувальний та обгортковий;

* світлочутливий;

* для виготовлення цигарок і сигарет;

* вбирний;

* технічно-промисловий папір різного призначення.

Кожна група об'єднує види паперу, які різняться між собою волокнистим складом, масою, кількістю наповнювача, ступенем проклеювання та іншими властивостями.

Папір для друку визначається як папір для друкування видавничої продукції, що включає такі види - газетний, типографський, тон- кий типографський, офсетний, для глибокого друку, картографічний, документний, обкладинковий, етикетковий, титульний тощо . Слабким місцем цієї класифікації є те, що види паперу визначені як за сферою застосування (газетний, етикетковий), так і за способом друку (офсетний, типографський).

Критеріями визначення більшості видів паперу є ступінь проклеювання і зольність, а в деяких випадках склад та інші показники (табл. 1).

Таблиця 1

Характеристика основних видів паперу для друку

Вид паперу	Характеристика за ДСТУ 2101-92
Газетний	Непроклеєний малозольний папір із переважним вмістом деревної маси для друкування газет
Типографський	Слобопроклеєний середньозольний або підвищеної зольності папір для друкування високим друком
Офсетний	Проклеєний середньозольний папір із обмеженою деформацією після зволожування для друкування видань способом офсетного друку
Для глибокого друку	Слобопроклеєний папір підвищеної зольності з рівною зімкненою порохнею для друкування видань способом глибокого друку
Картографічний	Вологоміцний сильнопроклеєний папір із низькою лінійною та залишковою деформацією після зволожування для друкування картографічних видань
Документний	Довговічний сильнопроклеєний папір із водяними знаками або без них для виготовлення документів
Етикетковий	Проклеєний папір однобічно пігментований або з однобічною гладкістю для друкування багатоколірних етикеток або друкарським способом із наступним їх обробленням

Газетний папір призначений для друкування газет. Оскільки при такому виробництві використовують високошвидкісні друкарські машини, то для друку фарба використовується рідкіша. Крім того, газети повинні оперативно постачатися користувачам, і немає часу для їх висихання. Тому газетний папір має підвищену пористість. При друкуванні фарба, як губка потрапляє в ці пори. Якщо добре потерти свіжонадруковану газету, то можна замазати руки -- фарба ще не висохла. Картографічний папір не повинен містити засмічень, оскільки їх можна помилково прийняти за об'єкт на карті.

Переважна кількість зарубіжних виробників при визначенні виду паперу роблять акцент на волокнистий склад, а вже потім визначають деякі найбільш важливі показники. Наприклад, офсетний папір, згідно з вітчизняними стандартами, визначається як проклеєний середньозольний папір з обмеженою деформацією після зволожування, а зарубіжні виробники - як папір без поверхневого покриття, який виготовлений з чисто целюлозного волокна або з вмістом деревної маси й характеризується високою стійкістю до деформації під впливом вологи . Більшість зарубіжних виробників під терміном "папір для офсетного друку" розуміє також і крейдований папір, незважаючи на те, що офсетний виготовляється без поверхневого покриття. Класифікації паперу для друку в різних країнах мають свої особливості.. Відповідно до державних стандартів, папір - це виріб із масою до 250 г/м2 . Разом з тим, за міжнародними стандартами більшості зарубіжних країн папером вважають виріб із масою до 225 г/м2. Однак, і цей поділ умовний з огляду на те, що деякі вироби з масою нижче 225 г/м2 називають "картон", а вироби з масою вище 225 г/м2 - "папір".

Також існують і підвиди паперу вищеназваних груп.

Крейдований папір

Це целюлозний папір на який нанесено шар із спеціального складу пігментів та крейди. Завдяки цьому отримуємо матеріал із білішою та гладкішою поверхнею. Такий матеріал дає можливість передати більшу кольорову гамму зображення. Якщо порівняти відбиток на звичайному папері та крейдованому, то на останньому зображення будуть яскравішими, гарнішими. На крейдованому папері друкують високоякісні ілюстрації, зокрема всілякі журнали, каталоги, візитки. Крейдований папір буває матовий та глянцевий. На глянцевому зображення виходять яскравішими, та для книг та каталогів слід обирати матовий. Він менше втомлює очі.

Папір для високого друку

Папір повинен бути достатньо гладким та деформуватися в процесі друку. Адже тут зображення не передається через гнучкий матеріал. Зате не важлива надто велика стійкість паперу до води (проклейка) бо тут вода не вступає в контакт із задруковуваним матеріалом.

Форзацний папір

Цей вид паперу використовують для виготовлення форзаців (це аркуш, який скріплює обкладинку книжки із її блоком). Не всі фірми що виготовляють книжки розуміють, що для форзаців не підходить звичайний офсетний папір. Адже форзацний має підвищену міцність до згинання, крім того добре проклеєний. Бо форзац кріпиться із книжковим блоком та обкладинкою за допомогою клею.

Металізований папір

На верхній шар основи нанесене металізоване покриття. Використовується для етикеток, візиток. Оскільки поверхня цього паперу зовсім не впитує фарбу, то й друкувати слід спеціальними фарбами, що закріплюються не впитуванням.

Папір для виготовлення грошових знаків

Спеціальний високоякісний папір виготовлений із целюлози. Стійкий до багаторазових згинань та механічних пошкоджень. Переважно містить “водяний знак” приховане зображення яке видно при розгляданні на просвіт. Склад паперу кожна держава тримає в таємниці, адже це один із ступенів захисту. Я чула про випадок, коли фальшивомонетники підробили англійські фунти стерлінги 1:1. Та фальшивки розпізнали тільки за складом волокна. Виявляється, що для виготовлення англійської валюти використовують бавовну яку вирощують на спеціальній ділянці десь в Індії.

Для поліграфістів найважливішою ознакою класифікації паперу для друку є спосіб друку, для якого він призначений. Проведений аналіз літературних джерел дає змогу стверджувати, що за цією ознакою папір поділяють на 2 групи - з використанням друкарської форми (високий, плоский, глибокий, трафаретний) і без використання друкарської форми (електрофотографічний, електростатичний, струменевий, термографічний тощо) .

Важливим є поділ паперу за наявністю покриття:

* натуральний (без покриття),

* із поверхневим покриттям (пігментований, крейдований),

* спеціальний (металізований, лакований, ламінований, парафіновий тощо).

Папір із поверхневим покриттями має значну питому вагу в асортименті паперу для друку. Пігментування та крейдування відрізняються між собою масою нанесеного покриття: для пігментованих видів паперу - до 7.0 г/м2 , крейдованих - до 50 г/м2 і більше. Поверхневе покриття можна наносити на один бік паперу-основи (однобічне покриття) або на два боки (двобічне покриття). Залежно від якості паперу товщина покриття найчастіше становить від 5 до 30 г/мІ на один бік. Крейдування може бути одно-, дво- та багатошаровим. Європейські виробники випускають папір із різною кількістю шарів крейдування. Технологія і порядок нанесення покриттів на фабриках істотно відрізняються, тому іноді, кажучи про один і той же папір, різні джерела вказують різну кількість шарів.

Значний вплив на поверхневі властивості паперу для друку має характер його поверхневого оздоблення, яке досягається застосуванням різних видів каландрів. Якщо поверхня виходить гладкою з обох боків, то такий папір називають папером машинної гладкості. Матовий папір проходить тільки машинне каландрування і найкраще задовольняє вимогам для друкування значних за обсягом тиражів. При необхідності папір додатково обробляють на суперкаландрі (каландрований або суперкаландрований). Каландрування паперу впливає на зменшення ступеня його проклеювання та повітропроникності. У світовій практиці розповсюджена класифікація паперу для друку залежно від виду продукції - газетний, книжково-журнальний, спеціальний, а також іноді додатково виділяють в окрему групу крей- дований (пігментований) папір. Хоча ця група виділена не за призначенням, а за наявністю покриття. До 20 % випуску всіх видів паперу й картону займає газетний папір.

Зарубіжні виробники в його асортименті виділяють підвиди за складом і характером обробки поверхні:

* MF (Machine Finished) - матовий папір машинної гладкості для високого й офсетного друку;

* MFS (Machine Finished Speciality) - папір із спеціальною обробкою, призначений для офсетного друку із застосуванням "гарячих" і "холодних" фарб;

* TDP (Telephone Directory Paper) - папір, призначений для офсетного або високого друку телефонних і адресних довідників, із поверхнею MF або MFS, білий чи кольоровий.

На ринку України представлено сучасні види книжково-журнального паперу, які відрізняються високою пухкістю навіть за низької щільності, що дає змогу суттєво знизити витрати, необхідні для тиражування паперу. Книжковий папір поділяють на папір безде- ревний і деревний, з покриттям і без нього. Особливе місце в асортименті сучасних видів паперу для друку займає група спеціального паперу, який включає папір документний, картографічний, офісний, самоклейкий, самокопіювальний, для оформлення (форзацний, для обкладинок, декоративний), для реклами, банкнот, із водяними знаками, а також види паперу, що використовують для друку без друкарської форми, - для електрофотографії, термографії, іонографії тощо.



Розділ 2. Сировина для виробництва паперу та технологія виготовлення паперових виробів

2.1 Сировина для виробництва паперу

Важливе практичне значення для спеціалістів паперової промисловості й поліграфістів має розподіл паперу для друку залежно від технології, коли класифікаційними ознаками є фактори, від яких найбільше залежать основні властивості паперу конкретного призначення: склад за волокном, способи поверхневої обробки та оздоблення. Залежно від виду поверхневої обробки й оздоблення друкарські та експлуатаційні властивості можуть суттєво відрізнятися.

За волокнистим складом (тобто сировиною для виробництва) папір поділяють на 4 групи:

* чистоцелюлозний;

* із вмістом деревної маси;

* із вмістом макулатури;

* із використанням недеревної сировини.

Перший - це каландрований чистоцелюлозний (чи з невеликим вмістом деревної маси) папір із високим ступенем білості (86-97 %), масою 60-150 г/мІ, який використовується для багатокольорових журналів, книг, високохудожніх каталогів, довідників та інших видань тривалого терміну служби.

За європейською класифікацією виділяють такі підвиди чистоцелюлозного бездеревного паперу (Wood free):

* WF/HWC (Woodfree/Heavy Weight Coated) - із двобічним тришаровим (трикратним) покриттям, матовий або з лиском;

* WF/MWC (Woodfree/Medium Weight Coated) - із двобічним двошаровим покриттям, матовий або з лиском;

* WF/LoWC (Woodfree/Low Weight Coated) - із двобічним одно- шаровим покриттям, матовий або з лиском;

* WF/MFC (Woodfree/Machine Finished Coated) - із двобічним одношаровим покриттям, машинної гладкості, матовий;

* WF/MF (Woodfree/Machine Finished) - без покриття, машинної гладкості.

До паперу зі значним вмістом деревної маси відносять найтонші види паперу (45-51 г/мІ), які застосовуються переважно для друкування газет. Папір більшої маси 1 м 2 (55-70 г/мІ) використовується для друкування книг, інструкцій, інформаційних листків. Ці види паперу можуть бути облагороджені чи крейдовані, мати один шар покриття. Деякі виробники (наприклад, фінський Enso) пропонують папір однакової маси, але різної пухкості для друкування багатотомних видань. Для довідників і газетних вкладок випускається папір тонований в масі, що також може бути облагороджений. Такі види паперу відносно дешеві й придатні лише для друкування текстів і нескладних чорно-білих ілюстрацій та схем. Темпи зростання випуску паперу для друку із вмістом деревної маси в теперішній час дещо відстають від темпів зростання вироб- ництва чистоцелюлозного паперу: питома вага такого паперу у Великій Британії становить лише 3 %, а у Франції - понад 70 % за- гального обсягу випуску паперу для друку.

За європейською класифікацією виділяють такі підвиди паперу із вмістом деревної маси:

* SC (Supercalandered) - суперкаландрований (високосатинований) деревний папір марок: SCR (Rotogravure) - для глибо- кого друку; SCO (Offset) - офсетний; SC/S - спеціальний для друкування каталогів; SC Matt - матовий; SCA, SCA+, SCB і SCC - із поверхневим проклеюванням для офсетного друку;

* MFC (Machine Finished Coated) - із двобічним одношаровим покриттям, матовий, призначений для офсетного друку;

* FCO (Film Coated Offset) - із спеціальним покриттям, призначений для офсетного друку;

* ULWC (Lightweight Coated) - супернизькограматурний папір із покриттям, деревний, марки ULWCR - для глибокого друку і марки ULWCO - для офсетного друку, матовий з лиском;

* LWC - низькограматурний папір із покриттям, деревний, марки LWCO - для офсетного друку і марки LWCR - для глибокого друку, матовий або з лиском;

* MWC (Medium Weight Coated) - деревний папір із двошаровим покриттям, матовий або з лиском для офсетного друку;

* WSOP (Web Sized Offset Paper) - деревний папір з поверхневим проклеюванням, подібний до офсетного друкарського паперу SCA, але спеціальної композиції.

Гнучкість притаманна практично всім органічним волокнам. Здатність же розмелюватись і скріплятися мають лише рослинні волокна, які містять целюлозу. Це робить їх незамінними в виробництві паперу.

Целюлоза - полімер, який має лінійну будову, з великою кількістю гідроксильних груп. Основна сировина сучасної целюлозно-паперової промисловості - деревина різних порід (ялина, бук, тополя, осика та ін.), однорічні рослини: очерет, комиш, а також бавовновий лист. Чим більше в початковій сировині целюлози, тим цінніший цей матеріал для виробництва паперу. В чистому вигляді целюлоза в природі не зустрічається. Волокна бавовни містять 90 - 95% целюлози, волокна льону - 80 - 85%, в різноманітних видах деревини вміст целюлози коливається в межах 40 - 60%, в стеблах соломи - 30 - 35%. Крім целюлози рослинні клітини містять так звані інкрустуючі речовини - лігнін. Лігнін несвітлостійкий, тому волокна, які містять лігнін, з часом жовтіють.

Найбільш розповсюджена сировина для виробництва волокнистих напівфабрикатів - деревина хвойних і листяних порід. Волокна хвойних порід деревини мають більшу довжину і тому являються більш цінною сировиною для виготовлення паперу. Лігнін, який міститься в деревних волокнах, надає їм жорсткості і крихкості, волокна погано переплітаються і папір виходить маломіцний, пористий і негладкий. Схильність лігніну до пожовтіння різко знижує його білизну. Тому для виробництва гладкого, міцного і білого паперу використовують волокнисті напівфабрикати, які не містять лігніну: деревну целюлозу, бавовну та ін. Для інших видів паперу використовують целюлозу в суміші з більш дешевим напівфабрикатом - деревною масою, яка містить лігнін.

Целюлозу отримують хімічною обробкою деревини, з якої при цьому виводяться інкрустуючі речовини, головним чином лігнін. Видалення лігніну базується на його здатності утворювати з деякими хімічними речовинами розчинні в воді утворення, які потім при промивці відділяються. На теперішній час широко застосовуються два методи отримання целюлози: сульфітний (кислотний) і сульфатний (різновид лужного). Підготовка деревини перед отриманням з неї целюлози зводиться до наступного: стовбури деревини розпилюють на баланси і ретельно очищають від кори; баланси рубають на щепу довжиною ~ 20 х 20 мм і товщиною 3 - 5 мм, потім сортують, оскільки від однорідності щепи залежить рівномірність її пропитки хімічними реагентами, ступінь очистки від лігніну і якість целюлози, яка отримується.

При сульфітному способі целюлозу отримують з хвойних порід дерев з невеликим вмістом смоли, наприклад ялини. Щепу загружають в залізні герметично закриті котли, покриті зсередини кислотостійким шаром, і заливають варочною кислотою, тобто розчином бісульфату кальцію Ca(HSO3)2, який в водному середовищі розпадається на сіркову кислоту H2SO3 і сульфіт кальцію CaSO3. Варка ведеться при t 140 - 150? C і при тиску 5066 - 6079 гПа (5 - 6 атм) на протязі 8 - 12 год. В процесі варки лігнін взаємодіє з сірковою кислотою, і утворюються дуже активні лігнінсульфонові кислоти, які можуть зруйнувати волокна целюлози. Але присутній в варочній кислоті сульфіт калію нейтралізує лігнінсульфонові кислоти, переводячи їх в розчинні солі кальція лігнінсульфонових кислот, які при промивці целюлози видаляються. Потім целюлозу сортують, оскільки після промивки можуть залишитися непроварені пучки волокон, щепа та ін. Кращою целюлозою являється та, з якої в процесі варки видалено найбільш можлива кількість лігніну без руйнування целюлозних волокон. Оскільки лігнінсульфонові кислоти, які утворюються під час варки, можуть частково зруйнувати целюлозу і тим самим зменшити міцність волокна, то процес варки ведуть не до повного видалення лігніну. В залежності від часу варки отримують целюлозу з різним вмістом лігніну: в м'якій целюлозі - 1 - 2%, в середній - 3 - 4%, в жорсткій - 5 - 6%. Вихід целюлози при сульфітному способі складає 45 - 50%, інкрустуючі речовини при цьому переходять в розчин. Волокна сульфітної целюлози достатньо міцні, еластичні, легко відбілюються. Вони йдуть на виготовлення всіх видів друкарського паперу.
Целюлоза, отримана в процесі варки деревини, вирізняється низькою білизною, тому не придатна для виготовлення високоякісного білого паперу. Для підвищення білизни целюлоза піддається відбілюванню. Кращі види друкарського паперу виготовляють на основі біленої, а дешеві, наприклад газетну та ін. - з небіленої сульфітної целюлози.

В останні роки став широко застосовуватись сульфатний спосіб отримання целюлози. Основним реагентом тут являється луг NaOH і сірковий натрій Na2S. Щепу варять при більш високій, ніж при сульфітному способі, температурі (165 - 175 ?С), і більшому тиску (7092 - 8106 гПа, або 7 - 8 атм), в результаті тривалість варки зменшується до 1,5 - 2 год. Луг руйнує лігнін без помітного руйнування целюлози і переводить в розчинний стан смоли, які містяться в деревині. При сульфатному способі в якості сировини можуть бути використані смолисті породи дерев, наприклад сосна в вигляді відходів будівельних матеріалів. Важливу роль в процесі варки відіграє сірковий натрій: в водних розчинах він розпадається на їдкий натр і сульфогідрат натрію: Na2S + H2O - NaSH + NaOH. Таким чином, сірковий натрій підвищує вміст лугу в розчині, а сульфогідрат натрію, що саме важливо, утворює з лігніном продукт - тіолігнін, легкорозчинний в лугах. Сульфатна целюлоза має високу міцність, але має коричневий колір - волокна офарбовуються розчиненими смолами. Тому небілену сульфатну целюлозу використовують тільки для виготовлення високоміцного пакувального і обгорточного паперу. Процес оздоблення сульфатної целюлози дуже складний і дорогий. Але завдяки високій міцності білену сульфатну целюлозу застосовують для виготовлення високоякісного паперу для документів, грошових знаків, тонкого словникового та ін. Сульфатний спосіб виробництва целюлози в останні роки знаходить все більше застосування і є більш перспективним в порівнянні з сульфітним, оскільки дозволяє переробляти відходи деревообробної промисловості з хвойних та листяних порід деревини. Крім того при цьому способі вдається практично повністю регенерувати луги, які утворюються в процесі варки.

Деревна маса представляє собою волокнистий матеріал, отриманий механічним змільченням деревини. Деревна маса неоднорідна: разом з волокнистими частинками, в ній багато мілких пиловидних і великих частинок неправильної форми. Спосіб отримання деревної маси, в порівнянні з вищеописаним, простіший, дешевший, менш енергоємний, з більшим виходом по волокну (86 - 90%), тому деревна маса - самий дешевий волокнистий напівфабрикат. До складу деревної маси входять і целюлоза, і лігнін. Деревна маса широко використовується для виробництва різноманітних видів паперу і картону. Нещільно прилягаючі частинки деревної маси надають паперу крупнопористу структуру і більшу всотуючу здатність. Сировиною для виготовлення деревної маси служить ялина, рідше осика та інші листяні породи дерев. Властивості деревної маси залежать від способу її виготовлення і підготовки деревини. Деревну масу виготовляють різних видів.

Біла дефібрерна деревна маса. Стовбури дерев розпилюють на баланси - колоди довжиною 2 - 3 м, ретельно очищують від кори на спеціальних машинах, потім баланси стирають на абразивній робочій поверхні камінця, який швидко обертається в машині - дефібрері при неперервній подачі води. Отримана на дефібрері деревна маса (дефібрерна) містить окремі волокна, обривки волокон і грубі нерозтерті пучки. Тому її сильно розбавляють водою (вміст волокна 2 - 8%) і сортують, щоб затримати щепу і сторонні домішки. Отримана після сортування деревна маса не потребує додаткової обробки і придатна для виробництва паперу. Отриману таким чином деревну масу називають білою.

Деревна маса є самим доступним і часто незамінним напівфабрикатом для виробництва деяких видів паперу. Вона надає паперу такі властивості, як добре сприйняття фарби, м'якість і непрозорість. Але папір, який містить деревну масу, швидко втрачає механічну міцність в результаті старіння і з часом жовтіє, тому він застосовується для видань з обмеженим терміном служби.

Бура деревна маса отримується дефібруванням деревини, попередньо провареної при підвищеній температурі і тиску для її набухання, розрихлення і розм'якшення. В результаті полегшується дефібрування і утворюється більше довговолокнистих, добре набухаючих частинок. Але тепловий вплив викликає потемніння лігніну. Тому бура деревна маса використовується для виготовлення картону для палітурних робіт.

Рафінерна деревна маса - різновид білої деревної маси. Отримується стиранням змільченої в щепу деревини в дискових млинах - рафінерах. Щепа вводиться в щілину між дисками, які обертаються, поверхня яких покрита перетираючими елементами. По виході з рафінера маса сортується і крупні частинки направляються на повторне рафінування. Рафінерна маса містить більше довговолокнистих частинок і має кращі папероутворюючі властивості, ніж деревна маса, яку отримують в дефібрерах.

Термомеханічна деревна маса (ТММ) отримується в результаті переробки в дискових млинах щепи, попередньо провареної при високій температурі (110 - 130? С) для розм'якшення лігніну, який в ній міститься. Це покращує якість волокнистого матеріалу: підвищується якість довговолокнистої фракції, знижується вміст костри (нерозмелених частинок деревини). Введення ТММ в папір підвищує його міцність і однорідність структури. Тому при виробництві паперу частково, а іноді й повністю вона може замінити целюлозу. Від целюлози ТММ відрізняється великим виходом з деревини і меншою вартістю.

Папір із вмістом макулатури та недеревної сировини займає незначний сегмент на ринку паперу для друку. За ступенем проклеювання папір для друку поділяють на сильнопроклеєний, проклеєний, слабопроклеєний та непроклеєний. Для виробництва першого (картографічного, рекламного) вводять 2-3 % проклеювальних речовин від маси абсолютно сухого волокна; для виготовлення слабопроклеєного (типографського, офсетного) - 0.5-1.5 %.

За вмістом масової частки золи папір для друку поділяють на:

* малозольний (із зольністю до 5 %) - газетний та інші види паперу, де важливо зберегти механічну міцність;

* середньої зольності (із зольністю від 5 до 15 %) - офсетний та деякі види паперу для друку;

* високозольний (із зольністю понад 15 %) - типографський та інші види паперу, де важливо мати високі непрозорість і друкарські властивості.

Вміст наповнювачів у них високий, проте повинен бути не більше

25-30 %. Для працівників митних органів при оформленні паперу, що переміщується через митний кордон України, є класифікація згідно УКТЗЕД. Основними ознаками ідентифікації паперу для друку при встановленні коду за УКТЗЕД є маса 1 мІ, вміст волокон, вид обробки та форма виготовлення.

Для підвищення білизни волокнисті матеріали піддають відбілюванню, тобто хімічній обробці для руйнування або видалення барвників, лігніну, смол та інших речовин. В якості відбілювачів застосовують окислювачі (хлор, солі хлорнуватистої кислоти, діоксид хлору, перекис водню). В склад паперу вводять різноманітні добавки для регулювання його властивостей: наповнювачі, проклеюючі речовини, підцвітки та ін.

Проклейка - фізико-хімічна обробка волокна для зниження гідрофільності паперу (гідрофобізуюча проклейка) і для покращення зв'язку між волокнами в папері (зв'язуюча проклейка). Для цього застосовують різні гідрофобізуючі і зв'язуючі проклеюючі речовини.

Наповнювачі. Для підвищення білизни, гладкості і зниження світлопроникності паперу в паперову масу вводять наповнювачі - білі порошковидні, нерозчинні в воді мінеральні речовини: каолін, сіркокислий барій, діоксид титану та ін. Частинки наповнювача механічно й адсорбційно утримуються волокнами паперу. Це надає йому рівномірну структуру і підвищує гладкість поверхні. Висока білизна наповнювачів підвищує білизну паперу. Відбиток на папері, який містить наповнювач, виходить більш чітким, книжковий блок більш щільним, з рівним і чітким обрізом, що надає книзі компактність, покращує її зовнішній вигляд.

Підцвітка. Для надання паперу більшої білизни в паперову масу вводять, крім наповнювачів, невелику кількість синіх і фіолетових фарбуючих речовин. Подібно до світлофільтрів, вони поглинають промені жовтої частини спектру і усувають жовтий відтінок волокна. Такий прийом покращення білизни називають підцвіткою.

2.2 Технологія виробництва паперу

Виготовлення паперу і картону з волокнистих напівфабрикатів складається з наступних етапів:

* приготування паперової маси,

* відлив паперу,

* його оздоблення.

Суть виробництва паперу полягає в формуванні листа з волокнистого матеріалу. Це відбувається на сітці папероробної машини в результаті видалення води з паперової маси, яка представляє собою сильно розбавлену водою суспензію волокнистого матеріалу. Вода відфільтровується через сітку, волокна змикаються і переплітаються між собою. Щоб лист був міцним, щільним і гладким, волокнистий матеріал спеціального підготовлюють.

Приготування паперової маси включає:

* розмелення волокнистих матеріалів;

* їх проклейку;

* введення в паперову масу наповнювачів,

* барвників та інших речовин згідно складу даного виду паперу;

* регулювання концентрації.

Після кожної операції масу очищають від побічних домішок. Розмелення полягає в механічній обробці волокнистого матеріалу в водному середовищі. В результаті волокнам надається здатність до формування структури паперу і утворення міжволокнистих зв'язків. Вони стають гнучкими і пластичними, збільшується їх поверхня в зв'язку з набуханням і фібрилюванням, їх гідроксильні групи підготовлюються до встановлення водневих зв'язків.

Папероробна машина - агрегат неперервної дії для виготовлення паперу (картону) з паперової маси. В ній послідовно виконуються операції вологовідділення, пресування, сушки і оздоблення паперу.

Для підвищення якості паперу, надання йому відповідних якостей, товарного вигляду і забезпечення збереження при користуванні ним його піддають обробці. Як правило, всі види паперу піддаються каландруванню безпосередньо в папероробній машині - в її оздоблювальній частині. Для цього в машину після сушильної частини встроюють так званий «машинний каландр». Він складається з декількох металевих полірованих валів, розташованих один над одним. Проходячи між ними, папір стискається під їх тиском. Волокна зближаються, наповнювач проникає між ними і заповнює нерівності поверхні. В результаті зменшується товщина і вирівнюється поверхня паперу, підвищується його однорідність по товщині, гладкість, щільність і знижується пористість. При необхідності папір піддається додатковій обробці в суперкаландрі. Він відрізняється від звичайного каландра тим, що металеві вали в ньому чергуються з валами із щільно спресованих паперових листів. Завдяки цьому суттєво підвищується гладкість паперу і його лоск. Також для покращення зовнішнього вигляду і властивостей паперу в деяких випадках проводять крейдування. Покривний шар в вигляді суміші білих пігментів з плівкоутворюючим наноситься на поверхню паперу-основи в фарбуючих машинах. Надлишок пігментно-фарбової суспензії видаляється гнучким шабером або повітряним струменем (повітряний шабер). Потім папір підсушується і каландрується. Папір може покриватися з однієї сторони або з двох сторін, одноразово або багатократно.



Висновки

Папір - одний з найдавніших винаходів людства, який пройшов безліч етапів створення й удосконалення. На даний момент існує безліч різновидів паперу, технологій виробництва і виробників, а також сфери застосування цього продукту. Однак більше 5000 років тому намалювати або написати що-небудь на тонкому аркуші було далеко непростою справою.

За волокнистим складом (тобто сировиною для виробництва) папір поділяють на 4 групи: чистоцелюлозний; із вмістом деревної маси; із вмістом макулатури;із використанням недеревної сировини. Перший - це каландрований чистоцелюлозний (чи з невеликим вмістом деревної маси) папір із високим ступенем білості (86-97 %), масою 60-150 г/мІ, який використовується для багатокольорових журналів, книг, високохудожніх каталогів, довідників та інших видань тривалого терміну служби.

Целюлоза - полімер, який має лінійну будову, з великою кількістю гідроксильних груп. Основна сировина сучасної целюлозно-паперової промисловості - деревина різних порід (ялина, бук, тополя, осика та ін.), однорічні рослини: очерет, комиш, а також бавовновий лист. Чим більше в початковій сировині целюлози, тим цінніший цей матеріал для виробництва паперу. Найбільш розповсюджена сировина для виробництва волокнистих напівфабрикатів - деревина хвойних і листяних порід. Волокна хвойних порід деревини мають більшу довжину і тому являються більш цінною сировиною для виготовлення паперу. Біла дефібрерна деревна маса. Стовбури дерев розпилюють на баланси - колоди довжиною 2 - 3 м, ретельно очищують від кори на спеціальних машинах, потім баланси стирають на абразивній робочій поверхні камінця, який швидко обертається в машині - дефібрері при неперервній подачі води. Отримана на дефібрері деревна маса (дефібрерна) містить окремі волокна, обривки волокон і грубі нерозтерті пучки. Тому її сильно розбавляють водою (вміст волокна 2 - 8%) і сортують, щоб затримати щепу і сторонні домішки. Отримана після сортування деревна маса не потребує додаткової обробки і придатна для виробництва паперу. Отриману таким чином деревну масу називають білою. Бура деревна маса отримується дефібруванням деревини, попередньо провареної при підвищеній температурі і тиску для її набухання, розрихлення і розм'якшення. Рафінерна деревна маса - різновид білої деревної маси. Отримується стиранням змільченої в щепу деревини в дискових млинах - рафінерах. Щепа вводиться в щілину між дисками, які обертаються, поверхня яких покрита перетираючими елементами. Термомеханічна деревна маса (ТММ) отримується в результаті переробки в дискових млинах щепи, попередньо провареної при високій температурі (110 - 130? С) для розм'якшення лігніну, який в ній міститься. Це покращує якість волокнистого матеріалу: підвищується якість довговолокнистої фракції, знижується вміст костри (нерозмелених частинок деревини). Введення ТММ в папір підвищує його міцність і однорідність структури. Папір із вмістом макулатури та недеревної сировини займає незначний сегмент на ринку паперу для друку. За ступенем проклеювання папір для друку поділяють на сильнопроклеєний, проклеєний, слабопроклеєний та непроклеєний.

папір сировина картон напівфабрикат



Список використаної літератури

1. Навчальна програма дисципліни "Технологія паперу та картону" НТУУ КПІ, Київ 2008

2. Гелес І. С. Деревна сировина - стратегічна основа і резерв цивілізації. Петрозаводськ: Карельський науковий центр РАН, 2007. 499 с. (27-33с; 127 с.)

3. Зайцев Н.Л. Економіка промислового підприємства: Практикум. - М.: ИНФРА-М, 2004р., 224 с. (124-135 с.; 154-161с.; 211-237с.);

4. Обладнання целюлозно-паперового виробництва, В.А. Чіча, А.А. Васильєв-М.: Лісний. пром-сть, 1981 - 368 с. (3с., с.6.)

5. Фляте Д. М. Технологія паперу. Підручник для вузів. -М.: Лісний. пром-сть, 1988 - 440 с. (5-24 с.)

6. http://www.ximicat.com

7. www.gofrobel.ru

8. Поліграфія та видавнича справа : Б. В. Дурняк, О. В. Мельников, О. М. Василишин, О. Г. Дячок. -- Львів : Афіша, 2002. -- 456 с.

9. Тлумачний словник термінів целюлозно-паперового виробництва В. А. Сологуб ; ВАТ «УкрНДІ паперу» ; рец. Л. Т. Масенко, П. В. Король, В. П. Світельський. -- К : Києво-Могилянська академія, 2005. -- 300 с.

10. Жидецький Ю. Ц. Поліграфічні матеріали підруч. / Ю. Ц. Жидецький, О. В. Лазаренко, Н. Д. Лотошинська, О. В. Мельников та ін. -- Львів : Афіша, 2001. -- 328 с.

Размещено на Allbest.ru

...