"Производство картона и изделий из него"

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время бумага и картон прочно вошли в повседневную жизнь современного цивилизованного общества. Эти материалы используются в производстве предметов санитарно-гигиенического и бытового назначения, книг, журналов газет, тетрадей и т.д. Бумага и картон все шире применяются в таких отраслях, как электроэнергетика, радиоэлектроника, машино- и приборостроение, вычислительная техника, космонавтика и др.Важное место в экономике современного производства занимает выпускаемый ассортимент бумаги и картона для упаковки и расфасовки различных продовольственных товаров, а также для изготовления предметов культурно-бытового назначения. Поэтому развитие мировой целлюлозно-бумажной промышленности происходит относительно быстрыми темпами.[5]Актуальность данной темы заключается в том, что производство бумаги и картона является довольно сложным, многооперационным процессом, потребляющим большое количество различных видов дефицитных волокнистых полуфабрикатов, природного сырья и химических продуктов. Оно связано также с большим расходом тепловой и электрической энергии, свежей воды и других ресурсов и сопровождается образованием производственных отходов и сточных вод, пагубно действующих на окружающую среду.Целлюлозно-бумажная промышленность выпускает большое количество видов бумаги, картона и продукции их переработки. У производителей бумаги и картона существует классификация, согласно которой вырабатываемая продукция подразделяется на массовую, немассовую и специальную.Массовая продукция составляет 80-85 % от всего объёма производства. Целью данной работы является изучение технологии производства картона.Объектом исследования являются целлюлозно-бумажная промышленностьНа основании поставленной цели можно выделить следующие задачи:рассмотреть характеристики сырья и готовой продукции;охарактеризовать технологию производства картонной продукции; проанализировать оборудование, применяемое при производстве картонной продукции;изучить области применения картона.
ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ И ГОТОВОЙ КАРТОННОЙ ПРОДУКЦИИ
В соответствии с ГОСТ Р 53636-2009 «бумага» является общим термином для материалов в виде сплошного листа или полотна, получаемых осаждением растительных, минеральных, синтетических волокон или их смесей из жидких суспензий на соответствующих формующих устройствах с добавлением или без добавления других веществ. На эти материалы можно наносить покрытия, их можно пропитывать в процессе изготовления и по окончании его, при этом материалы не теряют своей тождественности бумаге. В классическом «мокром» процессе производства бумаги в качестве жидкости используется вода.[6]Не существует четкого различия между понятиями «бумага» и «картон». [1]Картон — это материал, также состоящий преимущественно из растительных волокон, отличающийся от бумаги большей толщиной и массой квадратного метра, под понятием «картон» условно принято считать материал, имеющий массу 1 м2 более 250 г и толщину более 0,5 мм. Объемная масса бумаги колеблется в пределах 0,40–1,35 г/см2. Поэтому правомерно в отдельных случаях выбирать термин с учетом свойств материала, области его применения или существующей традиции, а иногда термин «бумага» использовать для описания как бумаги, так и картона.На рисунке 1 представлена схема производства продукции в целлюлозно-бумажной промышленности.Рисунок 1 - Схема производства продукции в целлюлозно-бумажной промышленности.Технологический процесс изготовления бумаги (картона) включает следующие основные операции: аккумулирование волокнистых полуфабрикатов и бумажной массы, размол волокнистых полуфабрикатов, составление композиции бумажной массы (с добавлением химических вспомогательных веществ), разбавление её оборотной водой до необходимой концентрации, очистку от посторонних включений и деаэрацию, напуск массы на сетку, формование бумажного полотна на сеточном столе машины, прессование влажного полотна и удаление избытка воды (образующегося при обезвоживании полотна на сеточной и в прессовой частях), сушку, машинную отделку и намотку бумаги (картона) в рулон. Также технологический процесс изготовления бумаги (картона) предусматривает переработку оборотного брака и использование отходящих сточных вод. В технологическом потоке производства бумаги бумагоделательная машина – самостоятельный агрегат, основные узлы которого установлены строго последовательно вдоль монтажной оси. [2]Основные свойства бумаги характеризуются теми же показателями, что и картон, которые принято подразделять на несколько групп.[6]Структурно-размерные – формат, толщина, плотность, разносторонность. Эти свойства зависят от состава по волокну, степени помола, условий изготовления на машине. Структура влияет на его прочность, пористость и др. свойства.Композиционные – состав по волокну, наличие наполнителей и других компонентов. Меняя композицию бумаги и картона, можно в широких пределах изменять и его свойства.Механические и упругопластические – сопротивление разрыву, излому, продавливанию, расслаиванию, истиранию, влагопрочность, жесткость, деформация при увлажнении, упругость.Оптические – цвет, белизна, лоск, оттенок, светопроницаемость, непрозрачность и др.Гидрофобные и гидрофильные – степень проклейки, впитывающая способность, гигроскопичность, влажность. Химические – наличие остатков кислот или щелочей, минеральных краплений, различных анионов и катионов.Электрические – электрическое сопротивление, диэлектрическая проницаемость, электрическая прочность, число токопроводящих включений на 1 м и др.Печатные – структура поверхности , мягкость, взаимодействие с печатными красками.Специальные – барьерные, жиро-, паро-, газо- и водопроницаемость, влагопрочность, термостойкость, долговечность, биостойкость и др.Из всех перечисленных свойств при испытании бумаги и картона обычно определяют лишь те, которые наиболее характеризуют потребительские качества бумаги и возможность его использования по прямому назначению.Картон с белым верхним слоем предназначен для изготовления плоских слоев гофрированного картона. Картон должен изготовляться машинной гладкости. На поверхности верхнего слоя картона не допускаются складки, морщины, загрязнения, а также пятна размером более 5 мм в наибольшем измерении. Требования к рулонам картона: должны иметь ровные торцы и плотную намотку; предельные отклонения по размерам не должны превышать ±обрез кромок ― ровный и чистый; в рулоне не допускается склеивание слоев картона. Таблица 1 ― Показатели качества картона с белым верхним слоем№п/пНаименование показателяЗначениеМетод испытаний1Масса картона площадью 1м2, г150±по ГОСТ 13199-882Толщина, мкм200±по ГОСТ 27015-863Абсолютное сопротивление продавливанию, кПа, не менее650по ГОСТ 13525.8-864Поверхностная впитываемость воды при одностороннем смачивании (Кобб60), г/м2:- по верхней стороне, не более- по сеточной стороне3535 ― 60по ГОСТ 12605-825Относительное разрушающее усилие при сжатии кольца в поперечном направлении, кН/м, не менее1,3по ГОСТ 10711-746Прочность при сжатии на коротком расстоянии, кН/м2,4по ТУ7Прочность поверхности печатной стороны по Деннисону16по ТУ8Белизна верхнего слоя, %, не менее- с оптическим отбеливателем- без оптического отбеливателя8070по ГОСТ 30113-949Шероховатость верхней стороны по Бендтсену, мл/мин700по ГОСТ 7933-8910Энергия межслоевых связей по Скотту, Дж/м2,не менее250по ГОСТ 7933-8911Влажность, %6 ― 9по ГОСТ 13525.19-91Таблица 2 ― Характеристика исходного сырья и химикатов Наименование сырья, материаловПоказатели по нормативной документацииМакулатураМассовая доля примесей макулатуры других марок:5 %10 %Массовая доля загрязнений макулатуры:0,5 %1,0 %Влажность макулатуры не более 15,0 %Мел природный тонкодисперсныймарки МН ПБ-2Массовая доля влаги, не более 10 %Белизна, не менее 84 %остаток на сите, %, не более:- на сите с сеткой № 02 ― 0,05;- на сите с сеткой № 009 ― 0,40Массовая доля водорастворимых веществ, не более 0,1 %Нейтральный клей«Hydrores 350 M»(водная дисперсия АКД)Внешний вид ― эмульсия молочно-белого цветаСодержание сухого вещества ― 15,6ч17,4%Плотность (при 25 оС) ― 1000 кг/м3Вязкость (при 25 оС), не более 50 МПа·сpH ― 3,2ч4,2Характер заряда ― катионныйКрахмал «EmcatCF/T» (внутримассный)Внешний вид ― белый порошокВлажность ― 19,5 %Содержание азота ― 0,38 %pH (раствор 1:1,5) ― 7,5Степень замещения ― 0,044Характер заряда ― катионныйКрахмал окисленный «EmoxTO 2540»(для поверхностной проклейки)Внешний вид ― белый кристаллический порошокВлажность ― ≤ 14,0 %pH (раствор 1:1,5) ― 5,5ч7,0Вязкость по Брукфильду (20 % суспензии, 50 оС) ― ≤ 80 МПа·сТемпература клейстеризации - 55ч60 оСХарактер заряда – анионныйСмола «Кюмене»(водный раствор катионной полиаминоэпихлоргидридной смолы)Внешний вид ― жидкость янтарного цветаСодержание сухого вещества ― 27,0± 0,5 %pH – 2,5ч3,0Плотность при 25 оС ― 1100 кг/м3Характер заряда ― катионныйБикарбонат натрия (NaHCO3)Содержание основного вещества ― 99 %Содержание карбоната ― 0,5 %Содержание хлоридов ― 0,005 %Содержание кальция, не более 0,02 %Влажность, не более 0,1 %Флокулянт «Праестол 851 ВС» (катионный полиакриламид)Внешний вид ― белый сыпучий порошокНасыпная плотность ― 550ч650 кг/м3Динамическая вязкость 1 % раствора в10%-м растворе NaCl, не менее 550 мПа·сМассовая доля остаточного акриламида, не более 0,1 %.
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА КАРТОНА
Общая технологическая схема бумажного производства представлена на рисунке 2.Рисунок 2 - Общая технологическая схема бумажного производстваДля изготовления бумаги и картона применяют два типа бумагоделательных машин: плоскосеточные и круглосеточные. Первые используются для производства бумаги, вторые — картона. Основное отличие машин состоит в том, что в плоскосеточных машинах формирование бумажного полотна осуществляется на движущейся горизонтальной сетке, а в круглосеточных — полотно формуется на вращающейся цилиндрической сетке. [4]Размол полуфабрикатов. Размолом называется процесс специальной механической обработки растительных волокон в присутствии воды, выполняемый в размалывающих машинах—мельницах. Размол является одним из важнейших процессов бумажного производства, позволяющих в широком интервале значений изменять многие свойства бумаги. Производится размол волокон в машинах непрерывного действия (в конических, цилиндрических и дисковых мельницах). Общим для размалывающих аппаратов является то, что, работа их основана на принципе скрещивающихся ножей и трущихся поверхностей.Проходя между ножами размалывающих машин, волокна подвергаются воздействию механических и гидродинамических сил, приводящему к протеканию сложных физико-химических и коллоидных процессов в структуре волокон. В результате происходят некоторое укорочение волокон (рубка), поверхностное расщепление и расчесывание в продольном направлении структуры клеточной стенки на фибриллы (поверхностное фибриллирование), набухание и гидратация волокон. Волокна становятся более мягкими, повышается их эластичность и пластичность. В процессе фибриллирования ослабляются и разрушаются связи между отдельными фибриллами клеточной стенки волокон. На поверхности фибрилл образуется «начес» тонкого пухообразного материала, состоящего из целлюлозных молекул. В результате увеличивается удельная поверхность, способствующих лучшему контакту и соединению отдельных волокон в бумажный лист. Увеличение удельной поверхности волокон повышает их способность удерживать воду.[6]В зависимости от режима размола можно получать бумажную массу различной степени помола: от низкой (садкая масса) до высокой (жирная масса). Для получения садкой массы размол ведут в режиме, обеспечивающем преимущественно рубку волокон над поверхностным фибриллированием. В процессе формования листа бумаги масса низкой степени помола (садкая) быстро оседает на сетке, легко обезвоживается и образует рыхлую и пористую структуру листа. Для высокой степени помола массы (жирная масса) характерно преобладание фибриллированных волокон с хорошо разработанной поверхностью, которые труднее обезвоживаются на сетке бумагоделательной машины и образуют плотную, сомкнутую и прочную структуру листа. Характер помола массы выбирают в зависимости от вида и качества вырабатываемой бумаги и картона.Прочность бумаги характеризуется рядом показателей: сопротивлением разрыву, излому, продавливанию, надрыву и раздиранию, для каждого вида и сорта бумаги имеющим определенное значение, и в общем зависит от прочности волокон, их длины, прочности связи между волокнами и структуры бумажного листа.Лист бумаги при испытании разрывается по наиболее слабому месту. Этим слабым местом в большинстве случаев являются не сами волокна, а связи между ними. При разрыве листа по обе стороны в месте разрыва наблюдается преимущественное вытаскивание волокон из толщи листа, что указывает на разрыв связи между ними. И только часть волокон рвется в поперечном направлении.Основными факторами, влияющими на качество помола целлюлозы, являются: продолжительность размола, удельное давление между ножами мельниц, концентрация массы, тип размалывающей гарнитуры, окружная скорость ротора или барабана, температура массы при размоле. К управляемым факторам относятся продолжительность, удельное давление, концентрация и температура массы.Для размола волокнистых полуфабрикатов на предприятиях, вырабатывающих массовые виды бумаги и имеющих большую производительность, применяются дисковые мельницы. Массный размол проводится в однодисковых и сдвоенных мельницах с закрытой камерой, которые обеспечивают производительность до 650 т/сут.Широкое применение дисковых мельниц обусловлено быстрым развитием производства волокнистых полуфабрикатов высокого выхода. Они вытесняют другие виды размалывающего оборудования (конические мельницы, роллы) благодаря следующим преимуществам: возможности размола при высокой концентрации массы (до 40 %); более низкому удельному расходу энергии; большой единичной мощности и производительности, компактности, простоте конструкции; более широкой области применения (размол целлюлозы, полуфабрикатов высокого выхода, древесной щепы, отходов сортирования древесно-массного и целлюлозного производств); возможности получения более однородной по структуре массы. [1]Основные рабочие элементы мельницы – статор (корпус) и ротор – выполнены в виде конусов. Внутреннюю поверхность статора и внешнюю поверхность ротора образуют сменные ножевые рубашки. Зазор между ножами статора и ротора регулируется перемещением (присадкой) ротора вдоль его оси при помощи присадочного механизма. При работе мельницы движение массы осуществляется в направлении от малого диаметра ротора к большему. Производительность мельницы но воздушно-сухому волокну 4—16 т/сут, частота вращения ротора 1000 мин-1, площадь поверхности соприкосновения гарнитуры ротора и статора 0,40 м2.Проклейка. Назначение проклейки — придание бумаге или картону ограниченных впитывающих свойств по отношению к воде, чернилам, типографской краске и другим жидкостям и улучшение многих других физико-механических свойств. При неограниченном впитывании (у неклееной бумаги), например, чернил, они будут впитываться в толщу листа бумаги, расходиться и проходить на его обратную сторону. Полное отсутствие впитывающих свойств будет вызывать стекание чернил с поверхности бумаги. Первое и второе явление делают бумагу непригодной для письма и печати. Поэтому процесс проклейки призван обеспечивать для каждого конкретного вида бумаги и картона свою строго определенную впитывающую способность, которая оценивается степенью проклейки.Различают поверхностную проклейку и проклейку в массе. Поверхностную проклейку осуществляют нанесением крахмального или животного клея на поверхность готовой бумаги. Применяется она для производства некоторых специальных высокосортных видов бумаги – документной, чертежной, картографической и др. Подавляющее большинство видов бумаги и картона проклеивается введением проклеивающих веществ в бумажную массу перед отливом бумажного листа, т. е. проклеивается в массе. Для проклейки в массе применяют гидрофобные (водоотталкивающие) вещества, а процесс проклейки все чаще называют гидрофобизацией бумаги или картона. Основным гидрофобизующим веществом является канифоль, выделяемая из смолы хвойных древесных пород.На многие предприятия проклеивающие вещества поступают в виде готового клея – клея-пасты (это сваренный клей, но еще не разведенный водой). После разбавления водой до требуемой концентрации он готов к применению. Это исключает необходимость иметь на предприятии клееварочное отделение, и, что важнее, клей всегда получается стабильным и высококачественным. В перспективе планируется все предприятия перевести на использование клея-пасты, поставляемого централизованно с нескольких клееварочных заводов.Наполнение. Под наполнением бумаги понимают введение в композицию бумаги минеральных веществ-наполнителей для улучшения ее качества и экономических показателей. Введением наполнителей в композицию бумаги достигаются следующие цели: снижается себестоимость производства бумаги, так как стоимость наполнителя ниже стоимости волокон, часть которых заменяется наполнителем; повышается белизна бумаги, поскольку почти все наполнители имеют более высокую степень белизны, чем волокна; существенно увеличивается гладкость поверхности бумаги за счет заполнения частичками наполнителя пор и неровностей между волокнами на шероховатой поверхности листа; уменьшается непрозрачность бумаги, что дает возможность писать и печатать с обеих сторон листа; улучшается равномерность просвета; увеличивается мягкость и пластичность – бумага меньше «шумит» при перелистывании; снижается объемная масса, пористость и, следовательно, впитываемость типографских красок и т. п.О содержании наполнителя в бумаге судят по показателю зольности бумаги, который определяют по массе прокаленного остатка после сжигания навески бумаги и выражают в % к массе бумаги. Зольность бумаге придает в основном наполнитель, так как естественная зольность волокон менее 1 %.[1]По зольности бумагу делят на четыре группы: бумага с естественной зольностью — фильтровальная, электроизоляционная, основа для фибры и пергамента, жиронепроницаемая; наполнители не вводятся.Общим недостатком введения наполнителей является заметное снижение механической прочности и степени проклейки бумаги. Кроме того, с увеличением содержания наполнителей в большей степени обнаруживается пылимость бумаги — явление отделения от поверхности бумаги мелких волокон, частиц наполнителя, проклеивающих веществ. Этот эффект резко ухудшает качество печати — бумажная пыль прилипает к печатной форме, забивает набор и клише. [2]Аккумулирование. Приготовление бумажной массы проводят в размольно-подготовительном отделе. Потоки волокнистых, наполняющих, проклеивающих, окрашивающих и других материалов, составляющих композицию данного вида будущей бумаги, направляются в дозатор или составитель композиции, где они непрерывно и строго дозируются в заданном соотношении, а затем поступают в мешальный бассейн. В этом бассейне масса тщательно перемешивается и аккумулируется (накапливается).Рафинирование (очистка). Рафинирование бумажной массы производится перед ее подачей на машину в аппаратах непрерывного действия — конических и дисковых мельницах. В процессе рафинирования бумажной массы происходит выравнивание степени помола массы, устранение пучков волокон и некоторый подмол массы. Для этого мельницы устанавливают после машинного бассейна непосредственно перед бумагоделательной машиной. [2]Выпуск массы на бумагоделательную машину. По выходе из машинных бассейнов масса при концентрации 2,5— 3,5 % дозируется и направляется на бумагоделательную машину. Перед поступлением на машину она разбавляется оборотной водой, очищается от посторонних загрязнений, а также от узелков и комочков. Для поддержания постоянной массы 1 м2 вырабатываемой бумаги необходимо, чтобы в единицу времени на сетку машины поступало одно и то же количество массы, при этом скорость машины должна быть постоянной. Скорость машины изменяют при переходе на выработку другого вида бумаги. На современных бумагоделательных машинах массу 1 м2 вырабатываемой бумаги поддерживают постоянной автоматическими регуляторами. На бумагоделательную машину массу подают с помощью насоса и ящика постоянного напора. Масса, поступающая на бумагоделательную машину, разбавляется водой в смесительном насосе. Разбавление необходимо, во-первых, для последующей очистки массы, так как из густой массы трудно удалять загрязнения, и, во-вторых, для лучшего формования бумаги на сетке бумагоделательной машины.Формирование бумажного листа на сетке бумагоделательной машины. Бумажная масса, разбавленная до необходимой концентрации и очищенная от посторонних включений, поступает в напорный ящик бумагоделательной машины. Необходимая степень разбавления массы для отлива бумаги на сетке бумагоделательной машины зависит от массы 1 м2 бумаги, рода волокна и степени помола массы. Формирование бумажного листа на сетке бумагоделательной машины. Бумажная масса, разбавленная до необходимой концентрации и очищенная от посторонних включений, поступает в напорный ящик бумагоделательной машины. Необходимая степень разбавления массы для отлива бумаги на сетке бумагоделательной машины зависит от массы 1 м2 бумаги, рода волокна и степени помола массыНапуск массы на сетку. Эта операция осуществляется при помощи напускного устройства — напорного ящика. Для нормальной работы машин при скоростях 450—500 м/мин требуется напор массы в напорном ящике 2,5—3 м, при скорости 600 м/мин — около 4,2 м и т. д. Напускное устройство обеспечивает напуск бумажной массы на бесконечную сетку, движущуюся в направлении от грудного к гауч-валу, с одинаковой скоростью и в одинаковом количестве по всей ширине сетки. Напуск массы осуществляется почти параллельно сетке без всплесков. Скорость напуска массы на сетку должна быть на 5—10 % ниже скорости сетки. Если скорость массы значительно отстает от скорости сетки, то увеличивается продольная ориентация волокон (ориентация в машинном направлении) и прочность бумаги в продольном направлении.Формирование бумажного листа (отлив). Формирование, или отлив, бумажного листа представляет собой процесс объединения волокон в листовую форму с созданием определенной объемной капиллярно-пористой структуры. Этот процесс осуществляется на сеточной части бумагоделательной машины постепенным и последовательным удалением воды из бумажной массы (обезвоживанием). Режим обезвоживания, начинаемый в начале сеточного стола и заканчиваемый сушкой бумаги в сушильной части, на всех этапах технологического процесса оказывает существенное влияние на качество бумаги и производительность машины.Прессование. После сеточной части бумажное полотно поступает в прессовую, состоящую обычно из нескольких прессов, на которых оно последовательно обезвоживается до сухости 30— 42 %. Для интенсификации обезвоживания полотна в прессовой части применяют прессы с желобчатыми валами и повышенным линейным давлением между ними. Важное значение для обезвоживания полотна имеют надлежащий подбор сукон и их кондиционирование. Бумажное полотно, сформованное в сеточной части, автоматически вакуум-пересасывающим устройством передается на сукно прессовой части. Современные конструкции комбинированных многовальных прессов обеспечивают прохождение бумаги без свободных участков (участков, где полотно бумаги не поддерживается сукном), что позволяет осуществить безобрывную проводку бумаги в прессовой части.Сушка. В сушильной части бумагоделательной машины бумажное полотно обезвоживается до конечной сухости 92—95 %. В процессе сушки удаляется 1,5—2,5 кг воды на 1 кг бумаги, что примерно в 50—100 раз меньше, чем на сеточной и прессовой частях машины. При сушке одновременно происходит дальнейшее уплотнение и сближение волокон. В результате повышается механическая прочность и гладкость бумаги. От режима сушки зависят объемная масса, впитывающая способность, воздухопроницаемость, прозрачность, усадка, влагопрочность, степень проклейки и окраска бумаги. [2]Бумажное полотно, проходя по сушильным цилиндрам, поочередно соприкасается с нижними и верхними цилиндрами то одной, то другой своей поверхностью. Для лучшего контакта между цилиндрами и бумагой и облегчения заправки применяют сушильные сукна (сетки), охватывающие сушильные цилиндры примерно на 180°.Сушка бумаги на сушильном цилиндре состоит из двух фаз: на нагретой поверхности цилиндра под сукном и на участке свободного хода, т. е. когда бумажное полотно переходит с одного цилиндра на другой. В первой фазе, под сукном, испаряется основное количество влаги: на тихоходных машинах до 80—85 %, на быстроходных до 60—75 % всей влаги, испаряемой в сушильной части машины. Во второй фазе, на участках свободного хода влага испаряется с обеих сторон бумаги за счет тепла, поглощенного бумагой в первой фазе сушки. При этом бумага в зависимости от скорости машины претерпевает понижение температуры на 4—15°. При падении температуры снижается скорость сушки, особенно на тихоходных машинах, так как на них падение температуры полотна бумаги больше, чем на быстроходных. С повышением скорости машины количество испаряемой воды на участке свободного хода бумаги увеличивается. С уменьшением количества воды в бумажном полотне интенсивность сушки на свободном участке понижается.Температуру сушильных цилиндров повышают постепенно, что способствует улучшению качества бумаги и завершению процесса проклейки. В конце сушильной части температуру поверхности цилиндров снижают, так как высокая температура при небольшой влажности бумаги действует на волокна разрушающе. [3]Отделка. После сушки бумажное полотно с целью уплотнения и повышения гладкости проходит через машинный каландр, состоящий из расположенных друг над другом 2—8 валов. Полотно, огибая поочередно валы каландра, проходит между ними при возрастающем давлении. Современные машинные каландры снабжаются механизмами прижима, подъема и вылегчивания валов. Нижний вал и один из промежуточных выполняются с регулируемым прогибом, что позволяет применять высокие давления в захватах валов при сохранении равномерности давления по ширине полотна. Пройдя каландр, бумажное полотно непрерывно наматывается на тамбурные валы в рулон диаметром до 2500 мм. Перезаправка с одного тамбурного вала на другой осуществляется при помощи специальных механизмов и устройств. [3]После бумагоделательной машины бумага поступает на продольно-резательный станок и далее к упаковочной машине. Для получения более высоких показателей плотности, гладкости и лоска большинство видов бумаги для печати, писчей и технической пропускают через суперкаландр. Готовую бумагу разрезают на рулоны или листы. Последние считают и упаковывают. Рулоны также упаковывают и отправляют на склад. Некоторые виды бумаги (конденсаторная, мундштучная, для телеграфной и кассовой лент и др.) разрезают на узкие ленты и наматывают в бобины (узкие рулончики). Избыток оборотной воды направляют в улавливающую аппаратуру, откуда уловленные волокна используются в производстве, а осветленная вода идет в сток. Бумажный брак с бумагоделательной машины, суперкаландра, станков, разрезающих бумагу, ее перематывающих и упаковывающих, идет на переработку и в виде волокнистой массы используется для изготовления бумаги.На рисунке 3 представлена общая технологическая схема переработки макулатуры.Рисунок 3 - Общая технологическая схема переработки макулатуры.
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КАРТОНА
Все новые бумаго- и картоноделательные машины оснащаются многодвигательными приводами. Скорость машины и её секций поддерживается постоянной автоматически.Питание секционных электродвигателей осуществляется от индивидуальных тиристорных преобразователей.На новых высокопроизводительных машинах устанавливаются автоматические системы управления технологическими процессами выработки продукции (АСУТП), включающие электронно-вычислительные машины (ЭВМ), всевозможные измерительные устройства, исполнительные механизмы, преобразователи и различное вспомогательное оборудование. Автоматические системы управления процессом нацелены на управление качеством бумаги, а м2, именно обеспечение постоянства профилей влажности, массы 1 зольности, оттенка и цветности в продольном и поперечном направлениях полотна.Бумаго- и картоноделательные машины размещаются на двух этажах.Основные узлы машины, где формируется, обезвоживается и наматывается полотно, размещаются на втором этаже, а бассейны, насосы, вспомогательное оборудование и технологические коммуникации на первом.На первом этаже устанавливается также оборудование для переработки мокрого (гауч-мешалка) и сухого (гидроразбиватель) брака, станция централизованной смазки, вакуумное хозяйство и др.Основные параметры, характеризующие бумагоделательную машину: ширина вырабатываемой бумаги (в мм) и скорость (в м/мин). Эти два м2 параметра, а также масса 1 полотна определяют производительность машины (т/ч, т/сут и тыс.т/год).Бумагоделательная машина включает: напорный ящик, сеточную, прессовую, сушильную части, каландр и накат. Кроме того, в состав буммашины входит машинный бассейн для массы, оборудование для её очистки, насосы для подачи воды и массы, вакуумные насосы или турбовоздуходувки, сборники оборотной воды, устройства и оборудование для переработки оборотного брака, оборудование для циркуляционной смазки узлов бумагоделательной машины, приточно-вытяжная вентиляционная система, регулирующие и контрольно-измерительные приборы и др.Независимо от типа бумаго- или картоноделательной машины (кроме машин сухого формования) технологический процесс, начиная от приготовления волокнистой суспензии (массы) и кончая отливом, в принципе идентичен и в основном связан с обработкой волокна в воде и гидравлическим транспортированием его от одной операции к другой. Тем не менее, тип и количество установленного в технологическом потоке оборудования и обвязки его трубопроводами (технологическая схема) определяются исключительно видом и количеством вырабатываемой продукции, а также конструкцией бумаго-и картоноделательной машины.Технологический поток бумаго- или картоноделательной машины условно можно разделить на следующие узко специализированные системы: 1) система разбавления, очистки и подачи массы на машину (обеспечивает постоянство композиции, концентрации массы, степени помола, не допускает осаждения волокон, выпадения в осадок и коагуляцию проклеивающих и наполняющих веществ, а также контролирует расход бумажной массы, поступающей на машину, предварительно прошедшей тщательную очистку и деаэрацию); 2) система водопользования машины; 3) вакуумная система; 4) система переработки и удаления брака; 5) система кондиционирования одежды прессовой части. Неудовлетворительная работа одной из этих систем немедленно отражается на работоспособности машины в целом, а также на качестве и количестве вырабатываемой продукции.Мельницы дисковые Мельницы дисковые предназначены для размола и выравнивания различных волокнистых полуфабрикатов при производстве бумаги и картона. Мельницы рассчитаны на работу под избыточным давлением до 0,4 Мпа, при температуре не выше 90 оС. Зона размола образована неподвижным (статорным) диском, закрепленным на внутренней стенке размольной камеры, и вращающимся диском ротора. На дисках установлена размалывающая гарнитура в виде секторов с необходимыми размерами, конфигурацией и количеством ножей. Вал ротора установлен на подшипниковых опорах. Регулирование зазора между вращающимся и неподвижным дисками осуществляется за счет осевого перемещения ротора с помощью механизма присадки. Механизм присадки снабжен электроприводом и маховичком ручного привода. [1]Таблица 3 ― Параметры и типоразмеры дисковых мельниц ПараметрыМД-500МД-630МД-25-3МД-31-2Производительность по в.с.в. (воздушно-сухого волокна), т/сут10 ― 3520 ― 6535 ― 13050 ― 210Концентрация волокна, %2 ― 52 ― 52 ― 52 ― 5Диаметр дисков гарнитуры, мм5006308001000Электродвигатель привода ротора:- мощность, кВт90 ― 110132315500- частота вращения, мин-1750 ―1000600750600-напряжение, В38038060006000Условный проход DN, мм:- штуцер подвода массы100100150150- штуцер отвода массы80100150150Габаритные размеры, мм:- длина2850350049305080- ширина860109019401820- высота1075104014001570Масса, кг328044151105013470Мельницы дисковые сдвоенные Особенность данных мельниц ― это то, что они имеют две зоны размола. Зоны размола образованы неподвижным и подвижным статорными дисками с вращающимся между ними диском ротора. Полуфабрикат подается в зоны размола и выходит из них под давлением. Регулирование зазора между дисками осуществляется с помощью механизма присадки. Механизм присадки снабжен электроприводом и маховичком ручного привода. Вал ротора установлен на подшипниках качения в стакане. Подшипниковые узлы ротора разгружены от осевых сил и имеют упрощеную конструкцию.Таблица 4 ― Параметры и типоразмеры дисковых сдвоенных мельниц ПараметрыМДС-630МДС-24МДС-33-1Производительность по в.с.в., т/сут35 ― 12070 ― 240110 ― 400Концентрация волокна, %2 ― 52 ― 52 ― 5Диаметр дисков гарнитуры, мм6308001000Электродвигатель привода ротора:- мощность, кВт,3156301000- частота вращения, мин- 1,750750600-напряжение, В600060006000Условный проход DN, мм:- штуцер подвода массы,150150200- штуцер отвода массы125150150Габаритные размеры, мм:-длина398040955005-ширина148517802300-высота135015003145Масса, кг82001107017640Конические мельницы (рафинеры) OptiFiner Рафинеры предназначены для размола различных волокнистых полуфабрикатов, в том числе, макулатурной массы. Конструктивные особенности обеспечивают более длительное нахождение массы в зоне размола. Большая поверхность размола и высокая секундная режущая длина ножей мельницы обеспечивают равномерный фибриллирующий размол, что позволяет получать бумагу с высокими физико-механическими характеристиками. Таблица 5 ― Техническая характеристика конических рафинеров ПараметрыRF-0RF-1RF-2RF-3RF-4RF-5Производительность по в.с.в., т/ сут5 - 505 - 15025 - 25050 - 350100 - 500300 - 800Концентрация волокна, %2 - 62 - 62 - 62 - 62 - 62 - 6Мощность электродвигателя,кВт90 - 110150 - 300300 - 500400 - 800800 - 15001500 - 2600Частота вращения, мин-1900 - 1800720 - 1200600 - 900514 - 720450 - 600330 - 514Вес без двигателя, кг780130026003700670011000Размер A, мм150817652200235027752860Размер B, мм810850960110013001680Размер C, мм320400500600700950Размер D, мм7209001070135016202030Бассейны с горизонтальным перемешивающим устройством Бассейны с горизонтальным перемешивающим устройством предназначены для приема, перемешивания и хранения целлюлозной, бумажной, древесной, макулатурной массы и оборотной воды с массовой долей волокна до 5 % в технологических потоках ЦБП. Бассейн состоит из сварного цилиндрического корпуса с вваренными в него технологическими штуцерами, плоской крыши, укрепленной ребрами жесткости, и перемешивающего устройства с приводом. Таблица 6 ― Параметры и типоразмеры бассейнов с горизонтальным перемешивающим устройством Параметры――204- 135A204- 135A- 01204- 135A- 02204- 135A- 10204- 135A- 11204- 135A- 12Вместимость номинальная, м350100200180145200180145Диаметр бассейна, мм400050007000Масса в.с.в. в бассейне, т, не более2,95,88,047,2455,8311,5810,428,39Массовая доля волокна, %553,55Мощность потребляемая, кВт, не более24304472Бассейны для массы высокой концентрации Бассейны предназначены для аккумулирования волокнистой суспензии с массовой долей волокна до 12 % с разбавлением ее в нижней части до 1,5 ― 4,5 %. Хранение массы в бассейне производится при гидростатическом давлении. Бассейны могут использоваться в качестве вымывных бассейнов для приемки целлюлозной массы из варочных котлов при температуре ниже 100 оС. Бассейн состоит из корпуса, перемешивающего устройства с приводом, разбавительного устройства и разбрызгивателя массы.Таблица 7 ― Параметры и типоразмеры бассейнов для массы высокой концентрации Параметры204-32204-62204-174204-177Номинальная вместимость, м332063012502000Диаметр бассейна, мм640080001000010000Высота бассейна, мм13000185302165032680Материал корпуса для средыpH=2,5-620К+10Х17Н13М2ТpH=7-1420К+12Х18Н10ТПеремешивающее устройство:-диаметр винта, мм90012501500-мощность электродвигателя, кВт15 ― 3037 ― 7545 ― 90Масса бассейна, т-с разбрасывателем массы――120165-без разбрасывателя массы2872115160Насосы типа БМ Насосы типа БМ ― центробежные консольные одноступенчатые с горизонтальным расположением вала и осевым подводом жидкости. Перекачиваемая среда: бумажная масса и древесноволокнистые полуфабрикаты концентрацией до 8 % с pH от 2 до 13, температурой до 100 оС. Проточная часть насосов изготавливается из нержавеющей стали, стойкой в кислых и щелочных средах.Таблица 8 ― Параметры и типоразмеры насосов БМ ПараметрыПодачам3/чНапор, мМощность двигателя,кВтЧастота вращения,мин-1Масса агрегата,кгБМ 40/1640165,51500255БМ 56/31,55631,5111500314БМ 67/22,46722,4111500295БМ 80/1580157,51000522БМ 118/31,511831,5221500605БМ 125/201252018,51000651БМ 190/4519045551500836БМ 236/28236283710001214БМ 315/15315153010001134БМ 355/633556311015001662БМ 475/31,547531,57515001333БМ 530/22,453022,47510002201БМ 800/508005020015002517БМ 900/31,590031,516010002787БМ 1500/45150045400100043054.
КЛАССИФИКАЦИЯ КАРТОНА И ОБЛАСТЬ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
Тряпичный картон (политура), лощёный вальцеванием, прессованный – считается самым прочным и наиболее дорогим материалом и применяется для изготовления многих изделий.Соломенный картон – уступает по прочности и считается самым недорогим видом картона.Древесный картон – ломкий в изгибах и сравнительно дорогой материал.Бристольский картон – как правило, выделывается из самых лучших сортов бумаги путём их склеивания (до 4 или же более листов), применяется для карточек, фото, наклеек, акварели и др.Вес одного квадратного аршина картона составляет порядка 1 фунта, формат картона бывает примерно — 1,5 x1 аршин при этом с толщиной не более 3-5 мм.На основании ГОСТ 17926-80 стандартная классификация картона [4]:Тарный картон: гофрированный, для плоских слоев гофрирования, коробочный, термосвариваемый. Картон для полиграфического производства: переплетный, цветной склеенный, для стереотипных матриц, билетный.Фильтровальный картон: для фильтрации нефтепродуктов и технических масел, для фильтрования дизельного топлива, для фильтрования вин, для фильтрования пива, для фильтрования воздуха, противопыльный.Картон для легкой промышленности: обувной, геленок, стелечный, для задников, для платформ, простилочный, чемоданный, околышный.Технический картон: водонепроницаемый, обивочный водостойкий, для радиотехнической промышленности, прокладочный, термоизоляционный прокладочный, шпульный, жаккардовый, заменитель фибры, электроизоляционный, электроизоляционный для работы в масляной среде, электроизоляционный для работы в воздушной среде, оксидный электроизоляционный, огнестойкий, прессшпан, циферблатный.Строительный картон: кровельный, облицовочный.Также в соответствии с классификатором ОК 005-93 картон разделяется на следующие семь групп [4]:картон тароупаковочный (картон для плоских слоев гофрированного картона; бумага для гофрирования; картон для потребительской тары — хромовый, хром-эрзац, коробочный; тароупаковочный прочий — спичечный, основа для склеенного картона, водонепроницаемый, для упаковки мебели);картон для легкой и полиграфической промышленности (переплетный; специального назначения — билетный, околышный, для циферблатов и миниатюрной живописи, чемоданный и др.; для текстильной промышленности — заменитель фибры, жаккардовый и др.; обувной; кожкартон; стелечный и др.);картон технический различного назначения (электрокартон, для радиопромышленности, прокладочный, для стереотипных матриц, литьевой и др.);картон строительный (кровельный, для водостойких труб, теплоизоляционный, облицовочный и др.);картон фильтровальный (для жидкостей, для воздуха, для фильтрующих элементов масляных и воздушных фильтров, для фильтрации технологических сред);картон для автомобильной промышленности (обивочный водостойкий, термошумоизоляционный и др.);картоны прочие (чертежный, глянцевый, офсетный и др.).У производителей бумаги и картона существует еще одна классификация, согласно которой вырабатываемая продукция подразделяется на массовую, немассовую и специальную.По способу производства картон разделяется на такие виды: SBB (SBS), SUB, FBB и WLC.SBB (SBS) – данный вид картона изготавливается из беленой целлюлозы и состоит из 2-4 слоёв. Стоит отметить что этот картон имеет самые лучшие печатные свойства за счёт того, что, как правило, у него как лицевая сторона так и обратная — мелованные. SUB – данный вид картона изготавливается из такого сырья как небелёная целлюлоза, при этом его оборотная сторона имеет окрас коричневого цвета, за счёт этого она получила название – «крафт-оборот». Основной областью для применения картона этого вида является изготовление упаковки для охлаждённых и замороженных продуктов питания, злаков, кейсов для безалкогольных напитков, игрушек, моющих средств и т.д.FBB – картон хром-эрзац, называемый также коробочным картоном.Предназначен данный вид картона для изготовления складской упаковки и тары и состоит из 3-4 слоёв. Верхний и нижний слои FBB картона, как правило, изготавливаются из беленой целлюлозы, а средний из механической массы. Помимо этого стоит отметить, что покрытие наносится на верхний слой этого вида картона, а нижний слой может иметь цвет от белого до оттенков бежевого в зависимости от непрозрачности и толщины.Картон хром-эрзац обладает довольно высокой жёсткостью и низкой удельной массой. Достаточно часто это вид картона применяется для изготовления упаковки для охлаждённых и замороженных продуктов, а также в кондитерской, табачной, фармацевтической промышленности и в индустрии красоты и здоровья.WLC — этот вид картона состоит из 3-4 слоёв, которые содержат в себе не менее 60% от общей массы макулатуры. Как правило, верхний слой этого вида картона сформирован из макулатуры самого высокого качества. Данный вид картона применяется для изготовления упаковки для злаков, охлаждённых и замороженных продуктов, игрушек, обуви и т.д.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Технические преобразования последних десятилетий, в том числе развитие техники печатания, интенсивное внедрение электронной техники и информационных технологий, изменение условий, стиля работы и быта, также внесли определенные изменения в ассортимент бумажной продукции. [1]Свойства готовой бумаги или картона в значительной мере определяются свойствами исходных волокнистых полуфабрикатов. В свою очередь свойства полуфабрикатов зависят от породы древесины и технологического режима производства. Поэтому, исходя из анализа породного состава древесного сырья в предполагаемом районе строительства предприятия, выбирается способ производства полуфабрикатов.Можно выделить несколько основных отличий картона от бумаги: картон имеет большую массу 1 м2 и толщину; для картона характерна более высокая прочность; практически все виды картона изготавливают многослойными; при помощи комбинации слоев достигается высокая жесткость и хорошие барьерные свойства. Картон нашел широкое распространение в производстве тары (упаковка и расфасовка различных продовольственных и промышленных товаров), строительстве, полиграфии, химической и легкой промышленности, машино- и приборостроении. При производстве картона с белым верхним слоем (WTL) наибольшее значение имеют свойства поверхности (белизна, гладкость, сопротивление выщипыванию, печатные свойства и т.д.), показателем по прочности, так как этот картон предназначен для печати (в том числе и многокрасочной). Прочность же картонной коробки, произведенной с использованием топ-лайнера с белым верхним слоем достигается увеличением массы 1 м2 нижних слоев гофрокартона. Для полного закрытия нижних бурых слоев масса 1 м2 верхнего слоя должна быть не менее 40 г. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Акулов Б.В., Ермаков С.Г. Производство бумаги и картона: Учебное пособие /Перм.гос.техн.ун-т. – Пермь, 2010. – 440 с. Александров А.В., Гаузе А.А., Гончаров В.Н. Оборудование ЦБП. Часть I. Основное оборудование для производства целлюлозы/ СПбГТУРП. – СПб., 2014. – 90 с.: ил. 36, табл.5.Иванов, С. Н. Технология бумаги [Текст] / С. Н. Иванов. . М. : Лесная промышленность, 2006. . 696 с. ISBN5-86472-161-1Пестова, Н. Ф. Технология бумаги и картона [Электронный ресурс] : учебное пособие : самост. учеб. электрон. изд. / Н. Ф. Пестова ; Сыкт. лесн. ин-т. – Электрон. дан. – Сыктывкар : СЛИ, 2013. – Режим доступа: http://lib.sfi.komi.com. – Загл. с экрана.Технология целлюлозно-бумажного производства. В 3 т. Т. II. Производство бумаги и картона. Ч. 1. Технология производства и обработки бумаги и картона. — СПб.: Политехника, 2005.— 423 с.: ил. ISBN 5-7325-0855-4Технология целлюлозно-бумажного производства. В 3 т. Т. II. Производство бумаги и картона. Ч. 2. Основные виды и свойства бумаги, картона, фибры и древесных плит. . СПб.: Политехника, 2006. . 499 с.: ил.