Автор: Фляте Д.М.
Теги: целлюлозно-бумажная промышленность химическая промышленность бумага
ISBN: 5—7120—0062—8
Год: 1988
Текст
УДК 676.02(075.8)
Фляте Д. М. Технология бумаги. Учебник для вузов. — М.: Лесн.
пром-сть, 1988— 440 с.
ISBN 5—7120—0062—8
Рассмотрены основные вопросы технологии бумажного производства: раз-
мол волокнистых полуфабрикатов; проклейка, наполнение и крашение бу-
маги; подготовка бумажной массы к отливу бумаги; характеристика совре-
менных бумагоделательных машин и перспективы их развития; формование и
обезвоживание бумажного полотна на сеточном столе и в прессовой части
бумагоделательной машины; сушка и машинная отделка бумаги; расчет
тепла и воздуха для вентиляции; технико-экономические показатели работы
бумагоделательной машины; обработка бумаги после бумагоделательной ма-
шины; использование оборотной воды в производстве бумаги; основные свой-
ства бумаги; особенности технологии основных видов бумаги; дефекты бу-
маги и способы борьбы с ними.
Для студентов лесотехнических вузов.
Табл. 19, ил. 120, библиогр.— 24 назв.
Рецеизеиты: докт. техи. наук Ю. Г. БУТКО (ЛТИ ЦЕП) и кафедра
химии древесины и технологии целлюлозно-бумажного производства Ураль-
ского лесотехнического института.
гадт«т»’!И» мучн-
ТОМШ Ммвтека
•ф
3004000000—041
037(01)—88
54—88
ISBN 5—7120—0062—8
© Издательство «Лесная промышленность», 1988 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Давно не выпускалось учебной литературы по технологии
бумаги для студентов специализированных высших учебных
заведений. Специалисты старшего поколения пользовались че-
тырехтомным трудом проф. С. А. Фотиева «Технология бумаги»,
вышедшим в 1933—1937 гг., в котором, однако, не было уде-
лено внимания собственно производству бумаги. Стремясь вос-
полнить этот пробел, С. А. Фотиев в 1944 г. выпустил «Краткий
курс технологии бумаги». В книге были приведены сведения
о приготовлении бумажной массы, отливе и отделке бумаги.
Однако большая часть книги была посвящена истррии бумаж-
ного производства, производству тряпичной полумассы, древес-
ной массы, сульфитной и сулфатной целлюлозы, а также соло-
менной полумассы и соломенной целлюлозы.
В 1946 и 1948 гг. под редакцией проф. Н. Н. Непенина вы-
шли две небольшие по объему книги И. И. Богоявленского под
общим названием «Технология бумаги», посвященные размолу
бумажной массы, переработке оборотного брака и макулатуры,
проклейке, наполнению и окраске бумаги. Преждевременная
смерть помешала И. И. Богоявленскому завершить свой труд.
В 1960 г. под редакцией автора этой книги вышел капи-
тальный труд С. Н. Иванова «Технология бумаги». Второе пе-
реработанное издание (1970 г.) было учебным пособием для
высших учебных заведений по специальности 0904 «Химиче-
ская технология целлюлозно-бумажного производства». Это
пособие хотя частично устарело и не полностью отвечает су-
ществующей программе курса, тем це менее успешно исполь-
зуется и в настоящее время как учебное пособие для студен-
тов специализированных высших учебных заведений.
Технологу-бумажнику помимо знаний теории, практики
процессов и оборудования производства бумаги необходимо
знать свойства различных видов бумаги и способы придания
ей тех или иных свойств. Этот материал подробно описан
в монографии автора «Свойства бумаги», опубликованной
тремя изданиями (1970, 1976 и 1986 гг.).
Действующая в настоящее время программа специального
курса по разделу «Технология бумаги» также предусматри-
вает сообщение студентам высших учебных заведений необхо-
димых знаний в области свойств бумаги. Именно поэтому от-
дельные положения монографии «Свойства бумаги» использо-
ваны в настоящем учебнике. При написании учебника автор-
старался строго следовать действующей программе курса, не-
ограниченный объем книги не дал возможности глубоко и все-,
сторонне изложить все многообразие вопросов теории и прак-
1*
3
тики технологии бумаги. Однако в текст учебника внесены не
предусмотренные программой, но совершенно необходимые,
краткие сведения о методах роспуска волокнистых материалов
перед размолом и соответствующем для этой цели оборудова-
нии, а также расширяющие кругозор студентов краткие сведе-
ния о размоле волокон в воздушной среде. Вместе с тем в учеб-
нике не приведены многочисленные конструкции роллов, сук-
номоек, автоматически регулирующей аппаратуры и некоторого
вспомогательного оборудования, подробно описанного в специ-
альной технической и справочной литературе.
Таким образом, учебник охватывает изложение необходи-
мого минимума знаний по технологии бумаги. Для углублен-
ного изучения каждого в отдельности из рассматриваемых во-
просов и выполнения расчетных работ необходимо пользо-
ваться дополнительной учебной, справочной или специальной
технической литературой, основной перечень которой указан
в учебнике. Для выполнения расчетов по курсу «Технология
бумаги» студенту следует пользоваться соответствующими ме-
тодическими пособиями по курсовому и дипломному проекти-
рованию, где эти расчеты приведены детально и на примерах,
а также книгой С. Г. Жудро «Технологическое проектирование
целлюлозно-бумажных предприятий» (1970 г.).
Решениями XXVII съезда КПСС и последующих пленумом
ЦК КПСС намечено ускорение научно-технического прогресса
в нашей стране, что связано с перестройкой управления на-
родным хозяйством и широким внедрением в промышленность
передовой техники и технологии, а также с подготовкой высо-
коквалифицированных кадров, как это и предусматривается
соответствующими решениями о перестройке высшей школы.
Поэтому в учебнике кроме описания современного оборудо-
вания и состояния технологии бумажного производства при-
водятся некоторые сведения по дальнейшему развитию этих
направлений. Анализируя пути увеличения производительности
бумагоделательных машин, в учебнике указываются перспек-
тивные параметры машин (ширина, скорость). Излагаются
осуществляемые в настоящее время и на будущее пути усовер-
шенствования соответствующих процессов изготовления бу-
маги и узлов бумагоделательных машин (например, модифи-
кация минеральных наполнителей, отлив бумаги из массы
высокой концентрации, прессы с расширенной зоной прессо-
вания, новые методы сушки бумаги).
За основу учебника взят конспект лекций по технологии
бумаги, читавшихся автором на протяжении многих лет сту-
дентам Ленинградской лесотехнической академии им. С. М. Ки-
рова. Автор заранее признателен читателям, которые сочтут
возможным прислать свои замечания об учебнике и пожела-
ния по адресу: 194018, Ленинград, Институтский пер. 5, Ле-
нинградская лесотехническая академия им. С. М. Кирова, ка-
федра целлюлозно-бумажного производства.
4
ВВЕДЕНИЕ
§ 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Бумага — листовой материал, состоящий в основном из
растительных волокон, соответствующим образом обработан-
ных и соединенных в тонкий лист, в котором волокна связаны
между собой поверхностными силами сцепления. Помимо рас-
тительных волокон в последнее время при выработке специ-
альных видов бумаги все чаще применяют волокна как син-
тетические органического происхождения, так и минеральные
(асбестовые, стеклянные и др.). Крайне редко используют во-
локна шерсти. Кроме того, в бумаге могут содержаться
проклеивающие вещества, минеральные наполнители и кра-
сители.
Свойства бумаги легче всего поддаются объяснению, если
исходить из того, что бумага является упругопластическим ка-
пиллярно-пористым коллоидным материалом.
Происхождение термина «бумага» остается до сих пор не-
ясным. Однако в европейских странах это понятие явно свя-
зано с корнем слова папирус — растения, из которого в былое
время изготовлялся бумагоподобный материал. Действительно,
бумага по английски — the paper, по немецки — das Papier,
по французски — le papier.
Обычно при изготовлении разных видов бумаги применяют
два, три и более волокнистых полуфабрикатов, образующих,
таким образом, композицию бумаги по виду волокон.
Иногда ее изготовляют из одного волокнистого полуфабриката,
подготовленного для этого соответствующим образом. Очень
часто в композицию бумаги вводят минеральные наполнители,
проклеивающие и окрашивающие вещества.
В Советском Союзе приняты следующие обозначения. Когда
после названия вида бумаги (например, типографская, писчая,
офсетная) стоит номер и одна из цифр от 0 до 3 включительно,
то эти цифры свидетельствуют о композиции бумаги по виду
использованных волокон. О — означает, что бумага изготов-
лена из тряпичных волокон, 1 — из 100 % волокон целлюлозы,
2 — из 50 % целлюлозы и 50 % древесной массы, 3 — из 35 %
целлюлозы и 65 % древесной массы.
В настоящее время мировая бумажная промышленность
выпускает свыше 600 видов бумаги и картона, обладающих
разнообразными, а в ряде случаев совершенно противополож-
ными свойствами: высокопрозрачные и почти совершенно не-
прозрачные (неактиничные); электропроводящие и электро-
изоляционные; толщиной в 4—5 мкм (т. е. в 10—15 раз тоньше
5
человеческого волоса) и толстые виды картона, хорошо
впитывающие влагу и водонепроницаемые (бумажный бре-
зент); прочные и слабые, гладкие и шероховатые; паро-, газо-,.
жиронепроницаемые и др.
Это разнообразие свойств разных видов бумаги обеспечи-
вает широкие возможности применения ее не только в быту
и в качестве материальной основы для письма и печати, но
и в различных областях народного хозяйства: химической, элек-
тро-, радиотехнической, пищевой, строительной и других от-
раслях промышленности.
Часто смешивают понятия вид и сорт бумаги, хотя
сорт обычно определяет качество одного и того же вида бу-
маги (например, 1-й или 2-й сорт того или иного вида
бумаги).
Не следует относить к другому виду бумагу того же назна-
чения, но отличающуюся величиной массы 1 м2. Например, ме-
шочная бумага массой 1 м2 80 г и 70 г остается одним и тем
же видом бумаги, т. е. мешочной бумагой, но эти разновид-
ности мешочной бумаги могут быть названы ее марками..
Существует множество разновидностей бумаги по ее назна-
чению, по массе 1 м2, окраске или по какому-либо другому
признаку (по некоторым литературным данным их свыше 7000
разновидностей).
Отсутствует четкое различие между понятиями бумага
и картон. Условно принято считать, что картоном называют
продукцию, имеющую массу 1 м2 более 250 г, толщину более-
0,5 мм. Однако такое определение нельзя считать точным. На-
пример, волокнистый материал, применяемый в текстильной
промышленности и именуемый шпульной бумагой, имеет массу
1 м2 до 400 г при толщине 0,6 мм, в то же время некоторые-
виды бумажной продукции при толщине 0,1 мм и массе 1 м2
ПО—120 г называют электроизоляционным картоном.
Не следует смешивать понятия обработка и переработка
бумаги. Под обработкой бумаги понимаются процессы
мелования, поверхностной проклейки, пропитки, окраски, по-
крытия бумаги битумными, светочувствительными и другими
эмульсиями, а также гуммирование, гофрирование, крепирова-
ние, тиснение, армирование и др. Под переработкой бу-
маги понимаются операции превращения бумаги в другие из-
делия: в фибру, растительный пергамент, гильзы, шпули, бу-
мажную пряжу, мешки, тетради, блокноты, конверты, альбомы
и др.
Иногда массу 1 м2 бумаги ошибочно называют ее плот-
ностью. Известно, что плотность материала представляет со-
бой величину массы этого материала в единице объема. Та-
ким образом, по своему физическому смыслу и по размерно-
сти величин понятия «масса 1 м2» и «плотность» являются
совершенно различными и отождествлять их не следует.
6
§ 2. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИСТОРИИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ
И РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА БУМАГИ
Письменность появилась до того, как стало известно при-
менение для письма бумаги. О письменности древних людей
свидетельствуют сохранившиеся до нашего времени наскаль-
ные рисунки, а также глиняные плитки и медные дощечки
с изображениями различных знаков, зверей и людей.
В поисках более легкого материала для письма стали ис-
пользовать кожу и кости животных, пальмовые листья, кору
деревьев.
Считается, что слово лист, имеющее два значения (лист бу-
маги и лист дерева), свидетельствует о том, что древние сла-
вяне писали на листьях деревьев. Латинское слово Ijiber также
имеет два значения: кора и книга, что косвенно говорит о дав-
нем применении коры для письма.
Сохранились документы, написанные на бересте в старом
Новгороде несколько сот лет тому назад. Время сделало их
жесткими и ломкими. Предварительная обработка их бере-
зовым соком в какой-то степени возвратила им эластичность,
необходимую для реставрации документа.
Хороший материал для письма из кожи молодых телят —
животный пергамент, или пергамен,— получил свое название,
как считают, от сирийского города Пергаме, где древний спо-
соб изготовления такого материала был усовершенствован и
получил применение начиная со II в. до нашей эры.
Предшествовал бумаге папирус — материал, получаемый из
растения того же названия, произраставшего, в больших коли-
чествах у берегов Нила в Египте. Этот материал появился не
менее 3500 лет до нашей эры. Стебель растения разрезался
на тонкие и возможно более широкие ленты, которые уклады-
вались вплотную друг к другу и образовывали полосу доста-
точной ширины. На эту полосу в поперечном ее направлении
укладывался следующий ряд лент. Число чередующихся ря-
дов определялось желаемой толщиной материала, который за-
тем отпрессовывался, подвергался обработке ударами дере-
вянных молотков, высушивался на солнце и разглаживался
гладким камнем. Полученные листы склеивались в длину и
свертывались в свитки.
Родина бумаги—Китай. Первые упоминания о бумаге от-
носятся к 12 г. до нашей эры. Первоначально сырьем для из-
готовления бумагоподобного материала служили обрезки
шелка, которые растирались между камнями, разбивались мо-
лотками, смачивались водой и в виде шелковистого войлока
использовались для письма. Методы изготовления бумагопо-
добного материала со временем изменялись. Цай-Лунь (его
именуют также Чай-Лун и Тсай-Лун) обобщил и усовершен-
ствовал эти методы. В 105 г. (указываются также и другие
даты) он доложил императору об открытии способа изготов-
7
ления бумаги из различных волокон растительного происхож-
дения, а также из тряпья.
Заслуга Цай-Луня в том, что он впервые открыл основной
технологический принцип производства бумаги — образование
листового материала осаждением и переплетением на сетке
измельченных тонких волокон, разбавленных предварительно
большим количеством воды. Этот принцип и до настоящего
времени составляет сущность производства бумаги. Но не
только в этом заслуга Цай-Луня: он существенно усовершен-
ствовал сам процесс изготовления бумаги, заменив плоские
камни новым оборудованием — ступкой с пестом, и применил
для отлива листа сетчатую форму. Кроме того, он дал воз-
можность получать бумагу из разнообразного волокнистого
сырья. Все это положило начало и способствовало развитию
кустарного производства бумаги, значительно более дешевой
и доступной по сравнению с предшествующими бумагоподоб-
ными материалами.
Долгое время китайский способ изготовления бумаги дер-
жался в секрете. Однако в VII в. искусство изготовления бу-
маги стало известно в Японии и Индии. Примерно в середине
VIII в. в районе г. Самарканда китайские военнопленные,
среди которых оказались и мастера-бумажники, способство-
вали кустарному производству бумаги, откуда оно в конце
IX в. распространилось на центры арабской культуры: Да-
маск и Багдад. Далее способ изготовления бумаги стал из-
вестен в Египте, где он вытеснил старинный способ изготовле-
ния папируса.
В Испании и Греции о бумаге узнали в IX в., в Италии
в XI в. Потребность в бумаге возрастала и многие страны
Европы предпочитали вместо покупки бумаги за границей про-
изводить ее у себя. К XI в. толчеи, служившие для разбивки
тряпья на волокна и состоящие из каменной ступы и деревян-
ных пестов, стали приводить в движение действием падающей
воды. Для этой цели успешно применялось мельничное водя-
ное колесо.
Мельницы в производстве бумаги появились во Франции
в XII в. и обеспечивали не только собственные потребности
страны, но и вырабатывали бумагу для продажи в другие
страны, в том числе и в Россию. Московское государство по-
купало и итальянскую бумагу (XIV в.) и даже раньше, чем
французскую (XV в.). Затем появилась также немецкая, поль-
ская и голландская бумага.
Здесь необходимо отметить, что Голландия в XVII—г
XVIII вв. была страной, владевшей многочисленными коло-
ниями, обладавшей развитой мануфактурной промышлен-
ностью и одной из первых в Европе освободившейся от
феодального режима (Нидерландская революция XVII в.). По-
этому именно в этой стране, где в то время были уже отме-
чены большие технические достижения в судостроении, по-
8
стройке ветряных двигателей, суконном производстве и в дру-
гих отраслях промышленности, усиленно велись работы по
усовершенствованию производства бумаги и улучшению ее
качества.
На повышение производительности производства и получе-
ние надлежащего качества продукции в основном влияло ис-
пользование громоздкой и неудобной в работе толчеи. Именно
замена толчеи более совершенной машиной требовалась и
в конкурентной борьбе с другими странами при продаже бу-
маги на экспорт. Изобретение в XVII в. в Голландии ролла
(голлендера), заменившего толчею, резко повысило произво-
дительность бумажной мануфактуры и улучшило качество вы-
пускаемой бумаги.
В XVI в. в 30 км от Москвы появилась первая бумажная
мельница. Однако производство бумаги в России долгое время
почти не развивалось, и бумагу приобретали за границей, в ос-
новном в Голландии.
По указу Петра I было построено несколько бумажных
мельниц в районе Москвы и Петербурга, а также крупные
мануфактуры (Полотнянозаводская и Ярославская). К концу
XVIII в. в России было 60 мануфактур, вырабатывающих бу-
магу в виде листов методом ручного черпания.
В технологическом процессе изготовления бумаги операция
отлива листа сдерживала выработку бумажной мельницы, так
как для выполнения этой операции требовался тяжелый и ма-
лопроизводительный труд рабочих-черпальщиков. Действи-
тельно, рабочему нужно было зачерпнуть сетчатой формой из
чана бумажную массу, дать воде стечь через сетку, потрясти
форму вручную для образования на сетке влажного бумажного
листа, который следовало затем осторожно перенести из формы
на сукно для последующих операций прессования, сушки и
отделки.
С изобретением ролла было существенно улучшено каче-
ство бумажной массы и повышена производительность раз-
мольного оборудования. «Узким местом» в производстве бу-
маги стала операция ручного отлива бумаги. Рабочие-черпаль-
щики не успевали превращать в листы бумаги бумажную
массу, которую выпускал ролл, а потребность в бумаге все
возрастала. Особенно бумага была необходима в годы первой
французской революции, так как тогда выпускалось большое
количество воззваний и плакатов, брошюр, газет, а также ас-
сигнаций. Машинное производство бумажной массы привело,
к машинному изготовлению бумаги из этой массы. Таким
образом, не случайно изобретение первой бумагоделательной
машины, заменившей труд черпальщиков, произошло во Фран-
ции Николаем Луи Робером (рис. 1). Историю машинного из-
готовления бумаги описал И. Т. Малкин в книге «История
бумаги» (М., изд-во АН СССР, 1940, 192 с.).
В 1804 г. щервая бумагоделательная машина, усовершен-
9
ствованная братьями Фурдринье и Донкиным, была установ-
лена в Англии, а через 13 лет первая бумагоделательная ма-
шина уже монтировалась в России на Петергофской граниль-
ной фабрике, которая позже была передана и установлена на
Красносельской бумажной фабрике.
Первые бумагоделательные машины производили лишь фор-
мование бумажного полотна и его прессование, сушилась бу-
мага на воздухе. В' 1823 г. к бумагоделательной машине была
Рис. 1. Бумагоделательная машина Николая Луи Робера:
в — общий вид; б — схема устройства; / — чан с бумажной массой; 2 — валики; 3 —
накат; 4 — сетка; 5 — черпальное колесо
присоединена сушильная часть, в сушильных цилиндрах кото-
рой для обогрева их поверхности устанавливались жаровни
с углем. Позже был осуществлен обогрев цилиндров паром.
Одновременно усовершенствовались различные детали бумаго-
делательной машины. В 1825 г. под сеткой появились отсасы-
вающие ящики, разрежение в которых производилось с по-
мощью вакуум-насоса. Последующие годы характеризуются
дальнейшим усовершенствованием конструкции деталей бума-
годелательных машин.
В 1850 г. бумагоделательные машины нашли себе приме-
нение уже на 50 фабриках России. К 1885 г. число установлен-
10
вых бумагоделательных машин в России достигло 135. При-
менение машин сделало процесс производства бумаги непре-
рывным и от выработки листовой бумаги появилась возмож-
ность перейти к ее изготовлению в рулонах.
Разруха в промышленности, связанная с первой мировой;
а затем с гражданской войной в России и изменение государ-
ственных границ с переходом части предприятий бумажной
промышленности в Польшу, Финляндию и к Прибалтийским
буржуазным государствам — все это привело к резкому сокра-
щению производительности отечественной бумажной промыш-
ленности, которая в то время не могла удовлетворять в бумаге
даже скромные нужды государства.
Существующая сейчас в Советском Союзе бумажная про-
мышленность является первой в Европе и четвертой в мире по
количеству выпускаемой бумаги. Она была создана практи-
чески заново. За годы Советской власти были сооружены ком-
бинаты: Балахнинский, Сясьский, Кондопожский, Соликам-
ский, Красновишерский, Камский, Сегежский, Жидачовский,
Соломбальский, Марийский, Красноярский, Пермский, Кот-
ласский, Астраханский, Архангельский, Братский, Байкаль-
ский, Сыктывкарский, Усть-Илимский, а также ряд бумажных
и картонных фабрик и целлюлозных заводов: Каменогорская,
Корюковская, Алексинская, Ступинская, Измаильский, Хер-
сонский и др. Действующие ныне старые бумажные фабрики
в значительной степени реконструированы и оснащены новым
оборудованием.
По выпуску книг и брошюр наша полиграфическая про-
мышленность занимает в настоящее время первое место в мире.
Она выпускает примерно '/< всей мировой книжной продукции.
Материальную базу для этого создала отечественная бумаж-
ная промышленность.
Успехи в развитии бумажной промышленности были бы
большими, если бы не Великая Отечественная война 1941—
1945 гг., нанесшая колоссальный урон всей экономике страны
и в том числе предприятиям бумажной промышленности. В пе-
риод прошедшей войны бумажная промышленность лишилась
своих предприятий в Прибалтийских советских республиках, на
Украине, в Белоруссии, Карелии, Ленинградской обл. Все эти
предприятия были сильно повреждены и их восстанавливали
по мере освобождения территории от врага. Дубровский ком-
бинат в Ленинградской обл. был настолько разрушен, что его
восстановление было признано нецелесообразным.
К концу войны в 1945 г. объем производства бумаги и кар-
тона в СССР составлял лишь 38 % и целлюлозы 47 % от до-
военного выпуска. В годы первых послевоенных пятилеток вос-
станавливались предприятия бумажной промышленности, раз-
рушенные во время Великой Отечественной войны.
Большое влияние на развитие бумажной промышленности
Советского Союза оказало принятое в 1960 г. постановление
11
ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О мерах по ликвида-
ции отставания целлюлозно-бумажной промышленности».
В результате реализации этого постановления производство
бумаги в 1980 г. по сравнению с 1960 г. возросло в 2,3 раза,
картона в 3,3 раза, целлюлозы — в 3,1 раза.
Решениями XXVII съезда КПСС предусмотрено в XII пя-
тилетке (1986—1990 гг.) дальнейшее развитие целлюлозно-
бумажной промышленности Советского Союза. Намечается
опережающими темпами развивать химическую и химико-ме-
ханическую переработку древесного сырья, особенно в районах
его заготовки. Предусмотрено увеличить за годы пятилетки вы-
пуск целлюлозы на 19—22 %, бумаги на 17—20,%, древесно-
волокнистых плит на 20—23 %, картона и древесностружечных
плит примерно в 1,3 раза. При этом намечается значительно
расширить выпуск бумажно-беловых товаров и обоев, а также
бумаги и картона для упаковки и расфасовки товаров и для
бытовых нужд. Одновременно намечается обеспечить рост
производства картонной тары примерно в 1,7 раза. Все это
предполагается осуществить при повышении производительно-
сти труда на 14—16 % и снижении себестоимости продукции
на 2—3 %.
Несмотря на вторую мировую войну и связанные с этим
потери в производстве бумаги, мировая бумажная промыш-
ленность развивается быстрыми темпами. В 1955 г. выпуска-*
лось уже в 2 раза больше бумаги и картона, чем в 1938 г.
Последующие годы характеризуются дальнейшим высоким тем-
пом развития мировой бумажной промышленности: через каж-
дые 15 лет наблюдается удвоение производства бумаги и кар-
тона.
Существуют, по крайне мере, две основные причины
бурного развития мировой целлюлозно-бумажной промышлен-
ности. Первая из них—большая непрерывно растущая потреб-
ность населения и различных отраслей промышленности
в разнообразных видах бумаги и картона. Вторая причина за-
ключается в том, что из разных способов использования дре-
весины производство целлюлозы и бумаги — одно из наиболее
выгодных, поскольку выход готовой продукции по отношению
к израсходованной древесине достигает в целлюлозно-бумаж-
ной промышленности 90—93 %.
Высокие темпы роста мировой бумажной промышленности
с использованием при этом полуфабрикатов, выпускаемых
в массовых количествах из механически и химически обрабо-
танной древесины, выдвинули проблему — защиту окружаю-
щей среды от загрязнений воздуха вредными выбросами цел-
люлозно-бумажного производства, а также защиту водоемо»
(рек и озер) от стоков этого производства. Эта проблема по-
стоянно нарастала и в настоящее время приобрела первосте-
пенное значение, так как появилась угроза резкого наруше-
ния экологии (отношения живых организмов и растении
12
к внешней среде). При производстве бумаги особое внимание
должно быть обращено на сокращение стоков и их очистку
(подробно об этом написано в главе 15).
Одновременно с развитием производства бумаги в нашей
стране развивалась и наука о полуфабрикатах бумажного про-
изводства, бумаге и ее свойствах, а также о процессах при-
готовления бумаги. Существенный вклад в мировую науку
о полуфабрикатах бумажного производства внесли советские
ученые профессора Л. П. Жеребов, Н. И. Никитин, С. А. Фо-
тиев, Н. Н. Непенин, Ю. Н. Непенин, Д. В. Тищенко,
М. Г. Элиашберг, Н. А. Розенбергер, доцент Л. Е. Аким и др.,
а в науку о бумаге, ее свойствах и процессах ее изготовления
профессора Я. Г. Хинчин, С. Н. Иванов, В. И. Юрьев, Б. Г. Ми-
лов, доцент И. И. Богоявленский и др.
Отраслевая наука развивается в настоящее время в СССР
в' трех специализированных научно-исследовательских инсти-
тутах и их филиалах, а также на кафедрах целлюлозно-бу-
мажного производства ряда высших учебных заведений страны.
Доктора технических наук и профессора Ю. Г. Бутко, Э. Л.
Аким, Г. Л. Аким, А. И. Бобров, И. Д. Кугушев, Н. Е. Нови-
ков, О. А. Терентьев и другие занимаются разработкой теории
процессов и оборудования целлюлозно-бумажного производ-
ства.
Глава 1
ПОЛУФАБРИКАТЫ, ОБЩАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ
СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА БУМАГИ,
КЛАССИФИКАЦИЯ ВИДОВ БУМАГИ
§ 3. БУМАГООБРАЗУЮЩИЕ СВОЙСТВА ПОЛУФАБРИКАТОВ
БУМАЖНОГО ПРОИЗВОДСТВА
При выборе нужного вида волокнистого материала следует
учитывать его бумагообразующие свойства, кото-
рые в совокупности определяют достижение требуемого каче-
ства изготовляемой бумаги. При этом имеется в виду как по-
ведение материала в технологических процессах изготовляемой
из него бумаги, так и его влияние на свойства получаемой бу-
мажной массы и готовой бумаги. Таким образом, бумагообра-
зующие свойства волокнистого материала нельзя охарактери-
зовать однозначно каким-либо показателем. Действительно, по
отношению к процессу размола бумагообразующие свойства
материала характеризуются, например, его способностью рас-
щепляться на фибриллы (фибриллирование) или укорачи-
ваться, скоростью достижения требуемой степени помола. По
отношению к процессу отлива листа из бумажной массы важ-
ным является, например, показатель скорости обезвожива-
ния и т. д.
Строение исходных волокон во многом определяет их бума-
гообразующие свойства. Волокна трубчатого строения способ-
ствуют получению пухлых видов бумаги, обладающих повы-
шенной впитывающей способностью. Такие волокна требуют
больше времени для фибриллирования. Из волокон ленточ-
ного строения обычно получается плотная прочная бумага
с сомкнутой поверхностью. Толстостенные волокна (с толщи-
ной стенки 6—8 мкм) легче фибриллируются, а тонкостенные
(1,5—2 мкм) более подвержены поперечной рубке.
Волокна твердых пород древесины, как правило, обеспечи-
вают непрозрачность, пухлость, воздухопроницаемость и впи-
тывающую способность бумаги. Волокна мягких пород,
наоборот, придают бумаге относительно более высокую про-
зрачность, плотную структуру и высокие показатели сопротив-
ления разрыву (табл. 1).
Сырьем для изготовления разных полуфабрикатов явля-
ется древесина девяти основных пород, используемых в раз-
личных соотношениях: ели, сосны, пихты, ольхи, лиственницы,
тополя, березы, осины, бука. Наряду с этими породами в мень-
шем количестве используется также древесина эвкалипта, каш-
14
тана, липы, дуба, клена и других пород. Указанное сырье де-
лится на две группы: хвойные и лиственные породы
древесины, отличающиеся между собой по химическому со-
ставу и морфологическим признакам, известным студентам из
курса химии древесины и целлюлозы. Эти различия опреде-
ляют и различия в свойствах волокон соответствующих полу-
фабрикатов.
Основным полуфабрикатом для производства бумаги яв-
ляется целлюлоза — продукт варки растительного сырья
1. ЗАВИСИМОСТЬ СВОЙСТВ БУМАГИ ОТ МОРФОЛОГИЧЕСКОЙ
СТРУКТУРЫ И ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ВОЛОКОН (ПО ВУЛЬЧУ)
Свойства бумаги Влияние увеличения отношения поперечного сечения стенок волокон к их общему поперечному сечению
содержания длина волокон
гемицеллю- лоз лигнина
Разрывная длина Весьма по- ложитель- но Весьма от- рицательно Ограниченно Весьма отри- цательно
Сопротивление про- давливанию То же То же То же То же
Сопротивление из- » » Положительно »
Плотность » Отрица- тельно Отрицательно »
Прозрачность. » То же Положительно »
Постоянство разме- ров Весьма от- рицательно Положи- тельно Отрицательно Весьма поло- жительно
Сопротивление над- рыву То же То же Весьма поло- жительно Положительно
Светонепроницае- мость » » Отрицательно Весьма поло- жительно
Пористость » » Положительно То же
с кислотой (сульфитный метод), щелочью (сульфатный) или
методом, являющимся модификацией указанных методов (би-
сульфитный, полисульфидный и др.). Выход обычной целлю-
лозы из древесины в зависимости от вида древесины и способа
ее варки находится в пределах от 46 до 53%. Целлюлоза
высокого выхода характеризуется выходом выше 53 и
до 65 %.
При сравнении свойств сульфатной и сульфитной
целлюлозы легко видеть, что волокна сульфатной целлюлозы
при всех прочих равных условиях придают бумаге, как пра-
вило, более высокие показатели механической прочности по
сопротивлениям разрыву, излому, продавливанию и надрыву,
повышенное удлинение до разрыва, термостойкость, долговеч-
ность и меньшую прозрачность, чем волокна сульфитной цел-
люлозы, особенно полученные в результате варки на кальцие-
вом основании. Поэтому сульфатная целлюлоза успешно
15
используется для изготовления прочных упаковочных видов бу-
маги, мешочной бумаги, а. также бумажной пряжи и шпагата.
Бумага, изготовленная из волокон сульфатной целлюлозы,
обладает более высокими показателями диэлектрических
свойств, благодаря чему многие виды сульфатной бумаги и
применяются в качестве электроизоляционных (кабельная, те-
лефонная, конденсаторная и др.). Волокна сульфатной целлю-
лозы более гибкие, на их поверхности меньше микротрещин,
они труднее размалываются, меньше укорачиваются при раз-
моле по сравнению с волокнами сульфитной целлюлозы.
Добавка сульфатной целлюлозы к сульфитной в компози-
цию бумаги уменьшает склонность бумаги к скручиванию и
несколько повышает ее начальную прочность во влажном
состоянии. Именно в связи с последним обстоятельством,
а также для некоторого увеличения растяжимости бумаги при-
меняют небольшую добавку полубеленой сульфатной целлю-
лозы в композицию газетной бумаги. Выход сульфатной цел-
люлозы на 3—4 % ниже, чем сульфитной, при равной степени
делигнификации и на 6—7 % ниже, чем бисульфитной. Небе-
леная сульфатная целлюлоза темнее небеленой сульфитной и
труднее отбеливается.
Применение в производстве бумаги полуфабрикатов
из лиственных пород древесины привлекает тех-
нологов-бумажников не только потому, что лиственная древе-
сина дешевле хвойной и ее использование расширяет сырье-
вую базу для бумажной промышленности. Это само по себе
очень важно, но не исчерпывает преимущества применения по-
луфабрикатов из лиственной древесины.
Наличие лиственной целлюлозы в композиции бумаги при-
водит к получению более однородной структуры листа, в ко-
тором короткие волокна лиственной целлюлозы заполняют
пространства между длинными волокнами (трахеидами) хвой-
ной целлюлозы. В результате изготовляется бумага с мень-
шей склонностью к короблению и скручиваемости, меньшей
разносторонностью, лучшим удержанием минерального напол-
нителя и меньшей деформацией при намокании.
При использовании в композиции бумаги лиственной цел-
люлозы возрастает непрозрачность листа, особенно если при-
меняется беленая сульфатная лиственная целлюлоза. Возрас-
тают также гладкость бумаги и ее впитывающая способность,
в том числе и к типографской краске. Совокупность этих
свойств обеспечивает улучшение печатных свойств бумаги.
Полуфабрикаты из лиственных пород древесины придают
бумаге ощущение мягкости — свойства важного для санитар-
но-бытовых видов бумаги и бесшумности при перелистывании
(нотная бумага, бумага для текстов радио и телевизионных
дикторов из натронной беленой лиственной целлюлозы). Вме-
сте с тем полуфабрикаты из лиственной древесины повышают
жесткость коробочного и других видов картона главным обра-
16
зом за счет повышения толщины полотна при одной и той же
массе 1 м2 картона.
Таким образом, полуфабрикаты из лиственных пород дре-
весины придают бумажной продукции ряд ценных свойств.
Однако есть и недостатки при использовании лиственной дре-
весины. Из-за повышенной плотности эта древесина в воде то-
нет, что исключает ее сплав. Обычный метод мокрой окорки
для лиственной древесины не пригоден. Различия в химиче-
ском составе и морфологическом строении лиственных и хвой-
ных пород древесины требуют их раздельной варки. Поэтому
для лиственных пород древесины на целлюлозном заводе дол-
жен быть отдельный технологический поток варки, промывки,
очистки и отбелки целлюлозы.
Точно так же на бумажной фабрике для полуфабрикатов “
из лиственной целлюлозы должен быть самостоятельный тех-
нологический поток ее переработки и в первую очередь раз-
дельный размол лиственной и хвойной целлюлозы. Совместный
размол этих полуфабрикатов допустим лишь при малом содер-
жании лиственной целлюлозы в композиции бумаги.
Использование лиственной целлюлозы в бумажном произ-
водстве приводит к некоторому снижению отдельных по-
казателей механической прочности бумаги, существенному
уменьшению влагопрочности и поверхностной прочности. Эти
затруднения в значительной степени могут быть преодолены
установлением необходимого режима размола лиственной цел-
люлозы, введением в бумажную массу связующих, а также
поверхностной обработкой бумаги. Вместе с тем следует также
иметь в виду, что использование лиственной целлюлозы вле-
чет за собой повышенное содержание мелких волокон в сточ-
ной воде, увеличивает нагрузку на работу улавливающей ап-
паратуры.
Помимо целлюлозы массовым полуфабрикатом в производ-
стве бумаги является древесная масса — продукт меха-
нического истирания древесины (белая), с предварительной
пропаркой древесины (бурая), механического истирания дре-
весины с одновременной термообработкой (термомеханическая
или ТММ) и термомеханическая с одновременной обработкой
химикатами (химико-термомеханическая, или ХТММ). По виду
оборудования, используемого для получения древесной массы,
различают дефибрерную древесную массу (ДДМ) и рафинерную
древесную массу ( РДМ).
Выход белой древесной массы из древесины составляет
95—98 %, а разновидностей ТММ — от 85 до 94 %. Белая дре-
весная масса содержит практически все компоненты, имею-
щиеся в природной древесине. Это накладывает отпечаток на
бумагообразующие свойства волокон древесной массы, кото-
рые в отличие от волокон целлюлозы являются жесткими и
хрупкими. Они имеют неправильную форму и меньшую длину.
При введении в композицию бумаги эти волокна обычно умень-
17
шают ее механическую прочность, гладкость, сомкнутость по-
верхности и долговечность. Пухлость бумаги при этом повы-
шается.
Древесная масса — основной полуфабрикат в производстве
Газетной бумаги и широко используется в композиции других
видов бумаги для печати, а также при изготовлении обойной,
мундштучной бумаги и картона.
Древесную массу нередко применяют в беленом виде. Это
позволяет ее использовать для частичной замены беленой цел-
люлозы с целью удешевления бумаги с одновременным улуч-
шением ее печатных свойств. Применение беленой древесной
массы целесообразно в композиции некоторых видов бумаги
для письма и печати, этикеточной, полотенечной, картона для
упаковки пищевых продуктов.
Бурая древесная масса прочнее белой, но из-за своего бу-
рого цвета имеет ограниченную область использования: она
применяется для изготовления упаковочной бумаги и картона.
По сравнению с белой древесной массой ТММ и ее моди-
фикации обладают более высокой механической прочностью и
другими улучшенными бумагообразующими свойствами, но
требуют на изготовление несколько большего расхода энер-
гии. Ведется разработка такого метода изготовления и при-
менения ТММ, при котором этот полуфабрикат можно было
бы экономично использовать для полной замены целлюлозы
в композиции газетной и других видов бумаги.
Пол у целлюлоза — промежуточный продукт между цел-
люлозой высокого выхода и древесной массой. Она получа-
ется в результате размола с механическим разделением на
отдельные волокна и группы волокон щепы, предварительно
размягченной различными химикатами. Выход этого полуфаб-
риката из древесины от 65 до 85 %. Для изготовления полуцел-
люлозы может применяться древесина как хвойных, так и ли-
ственных пород, а также однолетние растения. В небеленом
виде полуцеллюлоза применяется при изготовлении бумаги
для гофрирования, оберточной бумаги и некоторых видов кар-
тона. Хорошего качества подпергамент (плотная жиронепрони-
цаемая бумага) может быть получен из композиции 65 % мо-
носульфитной полуцеллюлозы из лиственных пород древе-
сины и 35 % бпсульфитной целлюлозы из хвойных пород дре-
весины.
Из волокон растительного происхождения помимо древес-
ных волокон для изготовления бумаги применяют волокна
целлюлозы из соломы и тростника, багассы, хлопка, льна,
пеньки, джута и др., а также волокна макулатуры.
Целлюлоза из соломы и тростника легко раз-
малывается и быстро повышает степень помола. Она отлича-
ется значительным сопротивлением водоотдаче, что исключает
возможность ее использования на современных быстроходных
бумагоделательных машинах из-за необходимости снижения
18
скорости машины. Обычно такие виды целлюлозы применяют
в композиции с другими видами волокнистых материалов в ко-
личестве от 15 до 60 j%.
При сравнении бумагообразующих свойств этих двух ви-
дов целлюлозы следует отметить, что при использовании трост-
никовой целлюлозы получается бумага с менее плотной струк-
турой и сравнительно низкими показателями механической
прочности, но с достаточно высокими показателями оптических
свойств (гладкости, непрозрачности, чистоты поверхности).
В композиции бумаги, предназначенной для печати, рекомен-
дуется применять тростниковую целлюлозу при отсутствии дре-
весной массы. Способность обезвоживаться соломенной и трост-
никовой целлюлозой в значительной степени зависит от спо-
соба и режима варки. Целлюлоза, полученная моносульфитным
методом, обладает лучшей водотдачей по сравнению с целлю-
лозой, сваренной сульфатным методом.
Стабильность белизны соломенной целлюлозы меньше, чем
древесной, поэтому продолжительность хранения ее ограни-
чена. Применение соломенной целлюлозы в композиции бу-
маги способствует равномерности вырабатываемой бумаги,
уменьшению ее пылимости, а также повышению показателей
сопротивлений бумаги выщипыванию и истиранию.
Сопротивление бумаги разрыву при небольших добавках
в композицию соломенной и тростниковой целлюлозы обычно
возрастает за счет уплотнения структуры листа. При больших
количествах этих полуфабрикатов в композиции бумаги со-
противление разрыву уменьшается за счет заметного сниже-
ния в этом случае средней длины волокон в бумаге. Установ-
лена целесообразность использования соломенной целлюлозы
в сочетании с моносульфитной полуцеллюлозой из древесины
лиственных пород при изготовлении среднего слоя гофриро-
ванного картона.
-Тряпье для изготовления бумаги в настоящее время при-
меняется в небольшом количестве из-за дефицитности этого
вида сырья, малой производительности оборудования, которое
при этом используется, затруднений в технологическом про-
цессе из-за засорения современного тряпья синтетическими во-
локнами и необходимости осуществления дезинфекции тряпья,
бывшего в употреблении.
Вместе с тем отходы от переработки хлопка, льна и пеньки
в виде линта, хлопкового пуха, а также льняных и пеньковых
очесов, применяются в тех случаях, когда необходимо полу-
чить бумагу с высокими показателями механической прочности
и долговечности. Применение хлопковых волокон к тому !же
обеспечивает возможность изготовления различных видов бу-
маги, отличающихся высокой впитывающей способностью и хи-
мической чистотой. Поэтому льняные и пеньковые волокна ис-
пользуют. для изготовления высококачественных видов доку-
ментной, чертежной, картографической, карточной, почтовой
19
бумаги и др., а в небеленом виде — для изготовления папирос-
ной, копировальной и словарной бумаги.
Волокна хлопка успешно применяют для изготовления дол-
говечных видов бумаги, фильтровальной, промокательной,
нотной бумаги, основы для пергамента и для диазокальки,
чертежной прозрачной, бумаги для хроматографического и
электрофоретических анализов, электрохимической и др.,
а в небеленом виде — для стелечного картона, бумаги для ка-
ландровых валов, основы для фибры и толя.
Макулатурой называют бывшие в употреблении бу-
магу и картон, а также отходы, образующиеся при перера-
ботке бумаги и картона. Этот полуфабрикат делится на три
группы: макулатура бумажная, картонная и смешанная. Каж-
дая группа в зависимости от состава волокон и цвета делится
на марки.
Макулатуру, , применяемую для изготовления бумаги или
картона, называют также вторичным сырьем, имея при этом
в виду, что содержащиеся в макулатуре растительные волокна
вторично используются для изготовления бумажной продук-
ции. Эти волокна при их вторичном применении отличаются
по своим свойствам от присущих им первоначальных свойств,
так как они в свое время прошли уже цикл операций бумаж-
ного производства и в некоторых случаях претерпели также
процесс более или менее длительного старения. Все это су-
щественным образом сказалось на их свойствах. Из процес-
сов бумажного производства особенно сильное влияние на
свойства волокон оказала их сушка, в результате которой прои-
зошли некоторые необратимые изменения: потеря их эластич-
ности, ороговение поверхности и увеличение вследствие этого
хрупкости.
В результате необратимых изменений и уноса части мелких
волокон через сетку при образовании бумажного полотна свой-
ства бумаги, изготовленной из 100% волокон бумажной маку-
латуры, по сравнению с исходной бумагой отличаются пони-
женными величинами сил связи между волокнами, сопротив-
ления разрыву. Показатели же сопротивлений раздиранию, не-
прозрачности и впитывающей способности обычно 1у вторич-
ной бумаги несколько выше, чем у исходной.
Макулатуру в больших количествах используют в произ-
водстве гофрированного и коробочного картонов, упаковочной,
туалетной и других видов бумаги. После соответствующей об-
работки она может быть использована также в композиции
писчей, газетной и других видов бумаги для печати.
Синтетические волокна органического про-
исхождения, так же как и минеральные волокна,
получили в последнее время применение при изготовлении спе-
циальных видов бумаги, отличающихся высокой прочностью на
разрыв в воздушно-сухом и во влажном состояниях, химиче-
ской стойкостью, стабильностью размеров при изменении от-
20
носительной влажности окружающего воздуха, б нестойкостью,,
светостойкостью, долговечностью, термостойкостью, понижен-
ной горючестью, а также широким диапазоном эластичности.
Бумагу изготовляют как из 100 % таких волокон, так и из
смеси их с растительными волокнами.
При использовании синтетических волокон, например ви-
нола, капрона, нитрона, лавсана, связь между волокнами осу-
ществляют либо введением соответствующих связующих (син-
тетических смол, латексов и пр.), либо введением в компози-
цию бумаги в качестве добавки к термостойким волокнам
Некоторого количества более легкоплавких волокон (например,
волокон поливинилового спирта), которые плавятся в процессе-
сушки бумаги или при горячем каландрировании, связывая
при этом между собой тугоплавкие волокна.
Выпускаемая в настоящее время синтетическая бумага под-
разделяется на две основные группы: бумага из синтетических
волокон и на основе пластической пленки. К первой группе
относятся различные виды электро- и теплоизоляционной бу-
маги, картографическая, фильтрующая, особо прочные упако-
вочные виды бумаги, различные нетканые материалы. Вторая
группа синтетических видов бумаги используется в основном
для замены писчих и применяемых для печати видов бумаги.
Бумага этой группы используется в регистрирующих приборах
и электронно-вычислительных машинах, в качестве писчей,
картографической, различных видов бумаги для печати,
а также мешочной и оберточной.
К волокнам неорганического происхождения относятся во-
локна стеклянные, базальтовые, асбестовые, металлические.
Их используют для изготовления электро- и теплоизоляцион-
ных, фильтрующих, биостойких материалов и материалов, стой-
ких к химическим воздействиям. Дополнительные сведении
о бумагообразующих свойствах различных полуфабрикатов
бумажного производства приведены в работе [5, с. 16—36;
18, 20].
§ 4. ОБЩАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА
БУМАГИ
Несмотря на обилие выпускаемых видов бумаги и разно-
образие ее свойств технологическая схема изготовления бу-
маги может быть представлена обобщенной в самом упрощен-
ном виде [5, с. И—13, 454—459].
Лишь ограниченное количество специальных видов бумаги
в относительно малом количестве производится сухим спо-
собов. При этом способе формование (образование) бумаж-
ного полотна осуществляется не из водной суспензии, а из
воздушного потока с последующим склеиванием волокон.
Согласно общей технологической схеме исходные волокни-
стые материалы в водной среде подвергаются размолу
и, если их несколько, смешению в необходимом соотношении.
2»
В размолотую бумажную массу в зависимости от назначения
бумаги вводят минеральные наполнители, проклеивающие и
окрашивающие вещества. Бумажная масса с отрегулированной
концентрацией аккумулируется в мешальном бассейне. Далее
осуществляют дозированное разбавление бумажной массы
оборотной водой, т. е. водой, возвращаемой в техноло-
гический процесс и взятой из-под сетки, на которой осущест-
влялось обезвоживание и формование бумажного полотна. Та-
кое использование оборотной воды позволяет снизить расход
свежей воды, а также уменьшить потери в сток (промой) во-
локон и наполнителей, так как оборотная вода содержит не-
которое количество мелких волокон и частиц наполнителя,
прошедших с водой через сетку.
Разбавленную бумажную массу подвергают очистке от по-
сторонних включений (загрязнений) на очистной аппаратуре,
после -чего она поступает на бумагоделательную машину. Здесь
происходит формование бумажного полотна, сопровождаемое
его обезвоживанием на сетке, прессование, сушка, охлаждение
полотна, увлажнение перед машинным каландрированием и
намотка в рулон на накате. Если требуется повышенное уп-
лотнение структуры бумаги (например, для конденсаторной
бумаги), увеличение ее прозрачности (чертежная калька), по-
вышение гладкости или лоска (блеска) поверхности (некото-
рые виды бумаги для печати, мелованная бумага), то бумагу
после дополнительного увлажнения пропускают через супер-
каландр.
Готовую бумагу разрезают на рулоны или листы. Послед-
ние считают и упаковывают. Рулоны также упаковывают и от-
правляют на склад. Некоторые виды бумаги (конденсаторная,
мундштучная, для телеграфной и кассовой лент и др.) разре-
зают на узкие ленты и наматывают в бобины (узкие рулончики).
Избыток оборотной воды направляют в улавливающую ап-
паратуру, откуда уловленные волокна используются в произ-
водстве, а осветленная вода идет в сток. Бумажный брак с бу-
магоделательной машины, суперкаландра, станков, разрезаю-
щих бумагу, ее перематывающих и упаковывающих, идет на
переработку и в виде волокнистой массы используется для из-
готовления бумаги.
Общая схема изготовления бумаги уточняется в зависимо-
сти от ее вида (рис. 2). При этом устанавливается компози-
ция бумаги, вид используемого оборудования, количество сту-
пеней размола и очистки массы и другие специфические для
данного вида бумаги особенности производства (наличие или
отсутствие наполнения, проклейки, окраски, поверхностного по-
крытия и пр.). По уточненной схеме производства с учетом за-
данной производительности бумагоделательной машины и,
пользуясь данными концентрации бумажной массы и влаж-
ности (сухости) бумаги по стадиям технологического процесса,
составляют балансы воды, волокон и наполнителя (если он
22
в данной бумаге присутствует). Полученные при этом данные
являются отправными для выполнения всех основных техно-
логических расчетов оборудования и определения технико-эко-
Волокнистые материалы
Улавливание
волокна
Переработка
оборотного
брака
♦
Размол
~~г~
I Составление композиции I
. V
[ Проклейка и наполнение
I .....
I Аккумулирование массы |
♦ '
[Регулирование подачи массы ]
I РазбавлениеI
[ Очистка
I *
(-4 Охлаждение
I Г
|—I Машинная отделка
1 ~ I...
1— Намотка
Оборотная
Увлажнение
----\ Резка на рулоны Ll 5 I Каландрирование I---------
I ............f t
----1 Резка на бобины
j Резка на листы --------------•>-(
I I
[Сортировка и счет листов |----
1 н
J
—| Упаковка | Упаковка
Рис. 2. Общая технологическая схема производства бумаги
номических показателей: удельного расхода волокнистых ма-
териалов, наполнителя, химикатов и воды, промоев волокон и
наполнителей.
При составлении указанных балансов студент может поль-
зоваться соответствующими методическими пособиями по.
23
курсовому и дипломному проектированию, учебным пособием
С. Н. Иванова [5], практическими данными предприятий, на
которых студент проходил производственную практику, а также
справочными данными, имеющимися в этом учебнике и
в «Справочнике бумажника» [15, 16].
§ 5. КЛАССИФИКАЦИЯ ВИДОВ БУМАГИ
По принятой в СССР классификации [5, с. 13—16] бумага
делится на 10 классов: 1) для печати (газетная, типографская,
офсетная, литографская, для глубокой печати и др.); 2) для
письма, машинописи, черчения и рисования (писчая, почтовая,
тетрадная, чертежная, рисовальная, бумажная натуральная
калька и др.); 3) электротехническая (кабельная, конденса-
торная, телефонная, пропиточная, намоточная и др.); 4) обер-
точная и упаковочная (мешочная, антикоррозионная, банде-
рольная, пергамин, подпергамент, оберточная и др.); 5) свето-
чувствительная и переводная (дйазобумага, диазокалька,
гуммированная для переводных изображений и др.); 6) для
изготовления папирос и сигарет (папиросная, курительная,
мундштучная и др.); 7) впитывающая (промокательная, филь-
тровальная, для хроматографии и электрофореза и др.);8) про-
мышленно-техническая разного назначения (каландровая, для
патронирования, для текстильных патронов и конусов, аба-
журная и др.); 9) бумага-основа (основа мелованной и копи-
ровальной бумаги, пергамента, фибры, фотобумаги, фото-
кальки и др.); 10) декоративная (бархатная, цветная глян-
цевая, перламутровая, крепированная и др.).
Различные свойства бумаге или картону придаются обычно
следующими методами: подбором исходных полуфабрикатов
для изготовления бумаги, т. е. составлением ее композиции по
роду волокон с учетом их бумагообразующих свойств; изме-
нением технологических режимов одного или нескольких из
основных процессов бумажного производства (размола, от-
лива, сушки); введением в бумажную массу различных доба-
вок (минеральных наполнителей, красителей, дефлокуляторов,
проклеивающих и других веществ); отделкой бумаги, включая
операции каландрирования, крепирования, гофрирования, тис-
нения, армирования и т. п., а также операции поверхностной
обработки с использованием химикатов (поверхностной про-
клейкой и пропиткой, окраской, мелованием, пластификацией,
лакированием и пр.).
Таким образом, для достижения тех или иных свойств бу-
маги технолог-бумажник пользуется различными средствами,
а не одним каким-либо определенным методом. В' каждом слу-
чае технолог-бумажник выбирает наиболее простой, дешевый
и удобный метод.
24
Г л а в a 2
РАЗМОЛ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
§ 6. НАЗНАЧЕНИЕ ПРОЦЕССА РАЗМОЛА
И ЕГО КОНТРОЛЬ
При размоле растительных волокон в водной среде проис-
ходит как чисто механический процесс изменения размеров и
формы волокон, так и коллоидно-химический процесс, назы-
ваемый гидратацией волокон. Явления механического ха-
рактера выражаются в укорачивании волокон и их продольном
расщеплении на фибриллы. В данном случае под термином
гидратация понимаются не образование гидратов, а коллоидно-
химические явления, начинающиеся с набухания гидрофильных
растительных волокон и, как будет показано ниже, придаю-
щие волокнам способность связываться между собой с обра-
зованием прочной структуры листа.
Некоторое укорачивание волокон независимо от вида изго-
товляемой бумаги необходимо в связи с тем, что из длин-
ных волокон очень трудно получить равномерную по располо-
жению волокон бумагу, так как при отливе бумажного полотна
длинные волокна склонны к хлопьеобразованию. Наличие на-
ряду с длинными волокнами мелких волокон способствует
тому, что мелкие волокна заполняют пространства между
длинными, лист при этом становится более равномерным и
с безоблачным просветом. При рассмотрении структуры бу-
маги в проходящем свете (на просвет) отсутствие видимых «об-
лаков» от сгустков волокон (хлопьев) и называют безоблач-
ным или молочным просветом бумаги.
Укорачивание волокон — не основное назначение процесса
размола. В большинстве случаев более важно расщепление
волокон в продольном направлении на фибриллы с увеличе-
нием при этом наружной поверхности волокон. Адсорбция на
этой поверхности воды ведет к набуханию волокон, повыше-
нию их гибкости и созданию условий для установления между
волокнами связей, определяющих основные свойства бумаги —
механическую прочность, впитывающую способность, воздухо-
проницаемость и др.
Таким образом, назначением процесса размола волокнистых
материалов является: 1) придание волокнистому материалу
определенной структуры в отношении размеров волокон по
длине и толщине, с тем чтобы обеспечить требуемую струк-
туру полотну бумаги; 2) сообщение волокнистому материалу
определенной степени гидратации, от которой в значительной
мере зависит создание сил сцепления между волокнами.
Из неразмолотых волокон получается пухлая и слабая бу-
мага с малыми по величине межволоконными силами связи.
Если вести процесс размола осторожно, избегая в основном
25
поперечной рубки волокон и направляя процесс на расчес
с фибриллированием, то при отливе бумаги из подобной во-
локнистой массы образуется плотное и прочное бумажное по-
лотно с малой пористостью. При ведении же размола направ-
ленно на рубку волокон без существенного их фибриллирова-
ния получается рыхлое и пористое полотно бумаги с высокими
показателями воздухопроницаемости и впитывающей способно-
сти, но с малой механической прочностью. В промышленных ус-
ловиях невозможно вести процесс размола только в направ-
лении фибриллирования волокон или только в направлении
их рубки. Обычно оба явления одновременно имеют место
с преобладанием того или иного результата в зависимости от
режима ведения процесса.
О качестве размолотой бумажной массы в основном судят
по степени ее помола и по средней длине волкон. Именно эти
показатели, а также время размола, необходимое при задан-
ных условиях ведения процесса до достижения требуемой сте-
пени помола и средней длины волокон, являются определяю-
щими в контроле процесса.
Здесь уместно отметить, что часто путают понятия «раз-
мол» и «помол». Между тем размол — это процесс, а помол —
результат этого процесса. Поэтому следует говорить о времени
размола (а не помола), степени помола (а не размола). Когда
мы говорим о характере размола, то подразумеваем характер
ведения процесса, например изменение величин концентрации
массы или удельных давлений при размоле в последовательно
установленных размалывающих аппаратах. Когда речь идет
о характере помола, то под этим подразумевается получение
длинно- или коротковолокнистой массы, наличие или отсутст-
вие в массе фибрилл, слизи и пр.
Различают садкий и жирный помолы массы. Волокна
неукороченные или только укороченные, но нефибриллирован-
ные называются волокнами массы садкого помола. Такая
масса быстро обезвоживается и изготовленная из такой массы
бумага отличается неоднородностью структуры и невысокой
механической прочностью. Масса жирного помола состоит из
длинных или коротких хорошо фибриллированных волокон.
Такая масса обезвоживается медленно и образует плотную и
прочную бумагу. Волокна массы жирного, помола пластичны
и на ощупь кажутся жирными и скользкими. Таким образом,
как масса садкого помола, так и масса жирного помола может
быть длинно- и коротковолокнистой.
Степень помола бумажной массы измеряют прибором СР-2
(рис. 3) и выражают в градусах Шоппер-Риглера. Работа на
приборе осуществляется следующим образом: 2 г абсолютно
сухих волокон разбавляют до 1 л водой, тщательно перемеши-
вают и выливают в цилиндр аппарата. Затем поднимают кла-
пан и масса обезвоживается на сетке. Вода стекает в стаканы
6 и 8 соответственно по трубкам 5 и 9. Садкая масса быстро
26
отдает воду, которая в основном вытекает через широкую
трубку. Жирная же масса стекает медленно и почти вся вода
проходит через узкую трубку. Деления на стакане, находя-
щемся под боковой трубкой, отградуированы в градусах Шоп-
пер-Риглера. Очевидно, что чем жирнее масса, тем большей:
величиной градусов Шоппер-Риглера будет характеризоваться
степень ее помола.
По степени удержания воды волокнистой массы еще нельзя
однозначно судить о ее бумагообразующих свойствах, так как
Рис. 3. Измеритель степени помола
бумажной массы СР-2:
1 — механизм для подъема и опускания
клапана; 2, 10 — стойки; 3 — фланец, под-
держивающий цилиндр; 4 — конус; 5 — уз-
кая трубка; 6, 8 — стаканы; 7 — опорная
плита с уровнемером; 9 — широкая труб-
ка; // — воронка; 12 — сетка; 13 — клапан;
14 — цилиндр
при одной и той же степени
помола массы она может быть
как длинноволокнистой, так и
коротковолокнистой. Поэтому
одновременно с определением
степени помола массы нахо-
дят среднюю длину волокон
в массе, которую можно опре-
делить микроскопическим ме-
тодом или ускоренно, с по-
мощью измерителя показа-
теля средней длины волокон
бумажной массы (прибор
С. Н. Иванова). Принцип ра-
боты этого измерителя осно-
ван на том, что навеска в 6 г
абсолютно сухой испытывае-
мой волокнистой массы раз-
водится при размешивании
в 2 л воды и полученная
взвесь выливается на рамку
в форме двухскатной кровли. На рамке укреплены в виде ре-
шетки тонкие металлические лезвия, расположенные на рас-
стоянии 10 мм друг от друга. Если масса очень жирная (на-
пример, для изготовления конденсаторной бумаги), то приме-
няется рамка с расстояниями между лезвиями в 5 мм. Оче-
видно, что чем больше средняя длина волокон в испытываемой
массе, тем больше волокон задерживается на лезвиях. Массо-
вый показатель волокон, полученный взвешиванием рамки на
рычажных весах, по соответствующей шкале переводится в ве-
личину средней длины волокон.
27
Основные показатели производственного контроля процесса
размола бумажной массы приведены в табл. 2. Для производ-
ственного контроля процесса размола может быть осущест-
влена визуальная оценка качества размалываемой массы с по-
мощью микропроекционного аппарата Промщ показываю-
щего на экране волокна в увеличенном виде. При текущем
2. показатели бумажной массы ДЛЯ РАЗНЫХ ВИДОВ БУМАГИ
(ПО С. Н. ИВАНОВУ)
Бумага Масса, г/м2 Степень помола, °ШР Средневзве- шенная длина воло- кон, мм
Конденсаторная 7—14 95—98 0,5—0,8
Тонкая разная 14—30 70—90 0,8—1,5
Жиронепроницаемая 40—60 70—90 0,7—1,2
Впитывающая 50—70 24—40 1,0—2,2
Из сульфитной целлюлозы с повышен- ной массой 1 м2 90—200 24—40 1,4—2,0
Электроизоляционная Писчая и печатная: 40—110 25—60 1,8—2,4
№ 1 70—80 35—40 1,2—1,6
№ 2 65 45-50 1,2—1,4
№ 3 60 50—55 1,0—1,3
Газетная 51 60—65 0,8—1,0
контроле процесса размола определяют также концентрацию
размалываемой массы и нагрузку на двигатели размалываю-
щих аппаратов. Эти определения позволяют поддерживать по-
стоянным технологический режим размола волокнистой массы.
Дополнительные сведения по материалу настоящего раздела
приведены в работах [5, с. 36—37, 50—54; 6, с. 94—117, 204—
246, 328—334].
§ 7. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЦЕССА РАЗМОЛА
Прежде чем была разработана современная теория раз-
мола волокнистых материалов, было предложено несколько
других теорий. Авторы этих теорий понимали, что при размоле
волокнистых материалов в водной среде происходит не только
изменение размеров волокон по их длине и толщине, т. е. что
процесс размола это не только процесс механического измель-
чения волокон. Этому пониманию способствовали факты изме-
нений свойств массы, получаемой в результате размола, а так-
же отличия в свойствах бумаги из неразмолотой и размолотой
массы. Действительно, в результате длительного размола бу-
мажная масса с трудом отдает влагу при обезвоживании и
становится жирной на ощупь, а бумага, изготовленная из такой
массы, приобретает плотную структуру и повышенные показа-
тели механической прочности.
Для объяснения этих фактов Ч. Кросс и Д. Бивен выдви-
нули химическую теорию процесса водного размола
волокон целлюлозы. Согласно этой теории при размоле воло-
28
кон вода взаимодействует с целлюлозой, образуя гидрат. Так
впервые появилось понятие о гидратации, волокон целлюлозы,
отличающееся от современного тем, что Ч. Кросс и Д. Бивен
полагали наличие в процессе размола чистой химической ре-
акции, тогда как сейчас в это понятие вкладывается смысл
происходящих коллоидно-химических явлений. Г. Швальбе,
другой приверженец химической теории процесса размола, ут-
верждал, что при размоле волокон в водной среде образуются
гидро- и оксицеллюлозы, которые склеивают волокна при суш-
ке бумаги, увеличивая тем самым ее механическую прочность.
Химическая теория была опровергнута последующими ис-
следованиями, показавшими, что процесс размола не изменяет
химический состав и рентгенограмму структуры волокон. Имеет
лишь место некоторое уменьшение степени полимеризации цел-
люлозы при увеличении степени ее растворимости в щелочи и
повышении гидролизного числа. Это объяснимо большей до-
ступностью размолотых волокон к действию щелочей и кис-
лот, а также при длительном размоле—- некоторым уменьше-
нием длины цепей целлюлозы.
Несмотря на несостоятельность химической теории для объ-
яснения явлений процесса размола волокон целлюлозы, ее про-
грессивное значение заключается в предопределении этой тео-
рией положительной роли гидрофильных добавок (крахмала
и его модификаций, натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы и
др.), использование которых при размоле волокон способст-
вует ускорению процесса размола и увеличению механической
прочности изготовляемой бумаги.
Сторонники физической теории процесса размола
Дж. Стрейчен, К. Вурстер и Б. Кемпбелл основное назначе-
ние размола видели в фибриллировании волокон, которое по
их мнению способствует лучшему переплетению поверхностных
фибрилл и в основном обеспечивает прочность изготовляемой
бумаги.
Дж. Стрейчен в своих первоначальных работах считал, что
силы, действующие при связи двух хорошо размолотых и фиб-
риллированных волокон, подобны по своей физической сущ-
ности силам, обеспечивающим прочную связь двух взаимно
спрессованных щеток, волосы которых плотно сомкнуты между
собой.
Такого же взгляда придерживался и К. Вурстер. Он писал,
что волокна в бумаге можно уподобить ветвям живой изго-
роди, которые из-за взаимного перепутывания и возникающих
при этом сил трения образуют прочную связь. Разрывая бу-
магу или проходя сквозь живую изгородь, человек должен
преодолеть в обоих случаях силы, которые, по мнению К. Вур-
стера, являются одинаковыми по своей природе и отличаются
лишь по величине.
Б. Кемпбелл существенную роль отводил силам поверхност-
ного натяжения воды, под влиянием которых при сушке
29
бумаги происходит сближение волокон и установление между
ними большего числа контактов.
Авторы физической теории размола понимали, что при-
водимые ими соображения не могут удовлетворительно объ-
яснить сущность явлений этого процесса. Поэтому позже один
из них — Б. Кемпбелл выдвинул новую идею, а именно идею
частичной растворимости целлюлозы в воде с последующим
(при сушке бумаги) ее выделением из раствора, осаждением
на волокнах и скреплением волокон между собой.
В 1943 г. Дж. Клафк попытался выдвинуть свой вариант
теории процесса размола, так называемую объединенную
теорию. Он принял от Дж. Стрейчена его положение о важ-
ном значении фибрилляции волокон, а от Б. Кемпбелла — его
мнение о частичной растворимости целлюлозы и роли сил по-
верхностного натяжения воды. Эти соображения Дж. Кларк
дополнил данными собственных наблюдений о влиянии набу-
хания волокон на их фибриллирование. Объединенная теория
Дж. Кларка в настоящее время также не может быть признана
полноценной.
Современная теория процесса размола сложилась
не сразу. Она создавалась постепенно трудами многих уче-
ных в Советском Союзе и за рубежом. Эта теория исходит
из положения о том, что в процессе размола растительных во-
локон в водной среде имеют место как явления механического
и гидродинамического воздействия на волокна, так и явления
коллоидно-химические, обусловленные морфологическим строе-
нием и химическим составом таких волокон.
Механические воздействия на волокна в процессе их раз-
мола проявляются в рубке волокон, их раздавливании, рас-
чесывании с отделением пучков фибрилл и образованием на
поверхности волокон своеобразного ворса из отдельных фиб-
рилл (внешняя фибрилляция).
Гидродинамические воздействия выражаются прежде всего
в ударах волокнистой суспензии о размалывающие органы и
стенки размалывающего аппарата. Эти гидродинамические
удары дополняют механические воздействия на волокна. Од-
новременно при этом имеет место трение волокон друг о друга
и трение их о размалывающие органы и стенки размалываю-
щей аппаратуры.
Коллоидно-химические явления, происходящие при раз-
моле, как указано в начале этой главы, начинаются с набуха-
ния волокон, которое по мере ведения процесса размола уве-
личивается. У неразмолотых волокон набухание их в попереч-
ном направлении может достичь 20—30%, а у размолотых —
величины их удвоенного диаметра. Дело в том, что при раз-
моле волокон происходит как внешняя, так и внутренняя фиб-
рилляция.
Внешняя фибрилляция сопровождается увеличением наруж-
ной поверхности волокон и ростом на этой поверхности числа
30
гидроксильных групп, адсорбирующих воду. При этом ослаб-
ляются сами волокна, облегчается доступ воды в межфибрил-
лярные пространства. При внутренней фибрилляции волокон
отщепления фибрилл не происходит, не уменьшается проч-
ность самих волокон, наблюдается лишь повышение гибкости
и пластичности волокон вследствие набухания гемицеллюлоз,
находящихся в основном в межфибриллярных пространствах.
? /////////////////////
Рис. 4. Схема мостиковых межволоконных
связей через диполи воды:
J — диполи воды; 2 — первое волокно; 3 — второе во-
локно
он
I 1
о +
он
При набухании волокон связь между мицеллами и микро-
фибриллами ослабляется, что и способствует ускорению раз-
малывающего эффекта. Внутрь мицелл вода не проникает.
Первым из советских ученых, кто обратил внимание на
роль гидроксильных групп в образовании связей между во-
локнами целлюлозы, был профессор Я. Г. Хинчин. Однако при-
рода этих связей им установлена не была. Лишь в начале
40-х годов с появлением работы Эллиса и Басса стало из-
вестно о наличии между гидроксильными группами цепей цел-
люлозы водородных связей, представляющих собой особый вид
вторичных валентностей. Доказательством наличия подобных
связей послужили результаты изучения спектра поглощения
инфракрасных лучей. Этот спектр отражает каждое изменение
в колебаниях водородных атомов при присоединении их к дру-
гим атомам структуры.
Активные гидроксильные группы на поверхности находя-
щихся в воде волокон целлюлозы сольватированы молекулами
воды, которые можно обозначить в виде диполей О—О -При
сближении мокрых волокон под сильным давлением между
сольватированными активными группами на поверхностях со-
седних молекул могут образовываться через диполи различ-
ные мостиковые связи, например водяной мостик по схеме,
представленной на рис. 4.
В процессе сушкн влажной бумаги вода постепенно уда-
ляется, и волокна под действием сил поверхностного натяже-
ния воды в капиллярах (порах) бумаги будут приближаться
друг к другу с возрастанием силы взаимодействия между ак-
тивными группами. Как видно из приведенной схемы, можно
31
полагать, что при высыхании в первую очередь удалится сред-
няя молекула воды, а крайние молекулы соответственно при-
близятся и вновь свяжут активные группы первого и второго
волокон. Таким постепенным приближением при удалении
сольватационной воды активные группы настолько сблизятся
между собой, что смогут вступить в сферу непосредственного
взаимодействия.
но- ^о- -o-hV -н?ЧН °; 'н -но
но- -но НО- -но
-но НО- \ н^о -
но- -О-'Н^ Н -но
но- -о^ Jk°- -но но- 1 /9 ,Ь' О 1— -но
но- Lo; ЦТ ;о- ,Н' -о' 'Н -но -но но- но- 1 1 р> р. V 4 о _ 1 -но
но- ;о- _ О--Н—\ 'н -но
а
5
Рис. 5. Схема мостико-
вых связей между па-
раллельными целлюлоз-
ными цепями:
а — параллельные целлю-
лозные цепи, соединенные
боковой связью через водо-
родные мостики в сухих
волокнах; б — параллель-
ные целлюлозные цепи, со-
единенные молекулами во-
ды через водяные мостики
во влажной бумаге
На рис. 5 показано в виде схемы, как в результате сушки
водяной мостик заменяется на водородный. Чем полнее при
сушке удаляется вода, тем в большей степени используются
силы взаимодействия тех активных групп, которые вследствие
своего пространственного расположения могут приблизиться
друг к другу. При увлажнении сухой бумаги вода проникает
в поры листа, раздвигает волокна, вызывает их набухание. При
этом рвутся прочные водородные мостики (см. рис. 5, а) и во-
локна оказываются связанными непрочными водяными мости-
ками (см. рис. 5, б). К тому же вода, как смазка, уменьшает
взаимное трение волокон, что также приводит к снижению ме-
ханической прочности бумаги в результате ее увлажнения.
Очевидно, что силами поверхностного натяжения воды
в капиллярах бумажного листа легче сдвинуть и сблизить ме-
жду собой тонкие фибриллы, чем исходные нефибриллирован-
ные волокна. Этим в первую очередь и объясняется повышенная
усадка и плотная структура бумаги, состоящей из фибрилли-
рованных волокон. Таким образом, фибриллирование волокон
в процессе их размола представляется важным не только для
того, чтобы содействовать лучшему механическому переплете-
нию между собой волокон или фибрилл, но и для создания
под влиянием сил поверхностного натяжения более сомкну-
того, а следовательно, и более прочного листа. При этом нужно
иметь в виду, что благодаря фибриллированию увеличивается
32
развернутая поверхность волокон, на которой появляются ра-
нее скрытые в толще гидроксильные группы. Именно по этим
группам и осуществляются водородные связи между волок-
нами. В результате фибриллирования увеличивается число кон-
тактов между волокнами, что способствует упрочнению бу-
мажного полотна.
Спектроскопические наблюдения X. Корте и К- Шашека
в сочетании с опытами по дейтерированию целлюлозы при ее
обработке тяжелой водой позволили вычислить среднюю вели-
чину энергии водородной связи, которая оказалась равной
18,84 кДж/моль при действии на расстоянии 0,27 нм между
гидроксильными группами. По данным других исследований,
водородные связи возникают на расстояниях 0,26—0,28 нм
с энергией 12,5—33,4 кДж/моль.
Непосредственные наблюдения с использованием электрон-
ного микроскопа позволяют наглядно видеть, насколько тесны
контакты между волокнами в бумаге. Эти наблюдения сви-
детельствуют о реальных возможностях установления между
волокнами водородных связей. Данные, приведенные в работе
О. Кэлмиса и О. Эккерта о расчете площади связи между во-
локнами с использованием при этом сочетания оптических и
химических методов исследования, свидетельствуют о том, что
в оптически наблюдаемом контакте существуют именно водо-
родные связи.
Силы связи между волокнами характеризуются не только
водородными связями. Проявляют свое действие и силы ван
дер Ваальса, возникающие на расстоянии 0,28—0,5 нм. Однако
энергия этих сил связи значительно ниже энергии водородной
сйязи и сами по себе они не могут обеспечить прочность бу-
маги. Определенную роль играют и чисто механические силы
сцепления за счет шероховатости сопряженных поверхностей
(силы трения). Эти силы имеют доминирующее значение у та-
ких волокнистых материалов, как древесная масса, и весьма
значительны у волокон хлопковой полумассы.
Таким образом, современная теория процесса размола
объясняет явления, происходящие при этом процессе, и его ос-
новное назначение в подготовке поверхности целлюлозных во-
локон для образования межволоконных связей в бумажном
полотне. О теории процесса размола дополнительные данные
приведены в работах [5, с. 37—50; 6, с. 32—58; 20, с. 9—18].
§ 8. ВЛИЯНИЕ ПРОЦЕССА РАЗМОЛА
НА СВОЙСТВА БУМАГИ
Свойства изготовляемой бумаги зависят как от вида ис-
ходных волокон, так и от способов их обработки на всех ста-
диях производства бумаги. Процесс размола среди других про-
цессов производства бумаги по праву считается едва ли не
самым важным по своему влиянию на свойства бумаги.
2 Заказ № 2948 33
Действительно, свойства бумажной массы, а следовательно,
и свойства готовой бумаги, оказываются резко различными при
изменении условий размола одного и того же вида исходного
волокнистого материала. Условия размола изменяются при
использовании различного размалывающего оборудования,
применении большего или меньшего удельного давления на
размалываемый волокнистый материал, проведении размола
Рис. 6. Типичное изменение основных свойств бумаги в зависимости от сте-
пени помола массы:
1 — силы связи между волокнами; 2 — разрывная длина; 3— сопротивление излому; 4—
сопротивление раздиранию; 5 — средняя длина волокон; 6 — впитывающая способность;
7 — воздухопроницаемость; 8 — деформация при намокании
при различной концентрации суспензии волокон, различных
значениях pH среды, температуры массы и других переменных
факторов процесса размола.
Тем не менее для размола целлюлозы из древесины хвой-
ных пород могут быть представлены типичные графики раз-
вития основных свойств волокнистого материала в процессе
размола исходных волокон. На рис. 6, по данным С. Н. Ива-
нова, изображено такое типичное изменение основных свойств
бумаги, изготовленной из хвойной целлюлозы, которая подвер-
галась размолу до различной степени помола.
В бумажной промышленности принято сопротивление бу-
маги разрыву характеризовать не только показателем раз-
34
рывного груза, но и разрывной длиной бумаги (кривая
2 на рис. 6). Этот условный показатель выражает в километ-
рах (метрах) длину полоски бумаги, при которой она порвется
под влиянием собственной тяжести, когда она будет подвешена
за один конец. Из самого определения этого понятия видны
его условность и несовершенство. Однако этот показатель
прочности бумаги другим пока не заменен и является обще-
принятым в практике мировой бумажной промышленности. Из
рис. 6 видно, что в результате процесса размола увеличива-
ются силы связи между волокнами. Это объясняется увеличе-
нием наружной поверхности волокон, главным образом за счет
их фибриллирования. Этот фактор в большинстве случаев спо-
собствует увеличению основных показателей механической
прочности бумаги. Одновременно снижается средняя длина
3. ИЗМЕНЕНИЕ ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ БУМАГИ В РЕЗУЛЬТАТЕ
РАЗМОЛА ИСХОДНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ИЗ ХВОЙНЫХ
ПОРОД ДРЕВЕСИНЫ
Свойства бумаги Значения показателя» % от максимума Точка перегиба ' или максимум при помоле» °ШР
при неразмолотой целлюлозе При степени помола 80—90 °ШР
Разрывная длина Сопротивление: 10—80 80—100 Свыше 60
излому 1—10 50—100 Свыше 50
раздиранию 40-60 40—60 18—25
Впитывающая способность 100 1—10 —.
Воздухопроницаемость 100 0—1 —
Силы сцепления 1—5 95—100 —
Деформация при увлажнении 10—20 100 —.
Плотность 45—50 100 —
Примечание. При осторожном размоле точки перегиба на кривых 2
и 3 рис. 6 может и не быть
размалываемых волокон, что, как правило, при далеко идущем
процессе способствует уменьшению величины основных пока-
зателей механической прочности бумаги.
Таким образом, в процессе размола на механическую проч-
ность изготовляемой бумаги оказывают влияние факторы,
действующие в противоположных направлениях. В начале
размола преобладает действие факторов, оказывающих поло-
жительное влияние на показатели механической прочности бу-
маги (увеличение гибкости волокон вследствие их набухания,
рост сил связи между волокнами), что сказывается на увели-
чении основных показателей механической прочности. Однако
на некотором этапе процесса размола сильно возрастает влия-
ние отрицательного фактора (укорачивания волокон). Проис-
шедшие при этом количественные изменения длины волокон
2* 35
вызывают качественные изменения в развитии основных показа-
телей механической прочности, которые под преобладающим
влиянием этого фактора начинают снижаться. Для каждого
из показателей механической прочности бумаги степень по-
мола, соответствующая максимальному значению данного по-
казателя, различна (табл. 3).
При размоле лиственной целлюлозы характер указанных за-
кономерностей в целом сохраняется, но изменяются абсолют-
ные значения величин. Например, максимальное значение для
разрывной длины бумаги из лиственной целлюлозы соответ-
ствует примерно 50 °ШР, а для бумаги из хвойной целлю-
лозы — свыше 60 °ШР.
О влиянии процесса размола на свойства изготовляемой бу-
маги можно дополнительно прочесть в работах [5, с. 55—59; 6,
с. 335—343; 20, с. 18—19].
§ 9. ПЕРЕМЕННЫЕ ФАКТОРЫ ПРОЦЕССА РАЗМОЛА
ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
В зависимости от назначения изготовляемого вида бумаги
размалываемая бумажная масса должна иметь определенный
состав по длине волокон, хорошо или слабо фибриллирован-
ных, и определенную степень помола, выражаемую в градусах
Шоппер-Риглера.
Для получения массы нужного качества и к тому же наибо-
лее эффективным способом, т. е. с наименьшей затратой элек-
троэнергии, технолог-бумажник должен умело пользоваться
переменными факторами процесса размола. Эти факторы свя-
заны либо с технологическим режимом процесса размола, либо
с используемым размольным оборудованием.
Как правило, в руках технолога-бумажника эффективным
методом воздействия на процесс размола являются переменные
факторы, оказывающие влияние на технологический режим про-
цесса. Факторы же, связанные с размольным оборудованием,
технологом фактически либо совсем не управляемы, либо уп-
равляемы в малой степени, поскольку технолог стоит перед не-
обходимостью использования уже установленного на фабрике
оборудования.
К переменным факторам технологического режима процесса
размола при использовании одного и того же вида волокни-
стого материала относятся: продолжительность размола, удель-
ное давление на волокна при их размоле, концентрация массы,
температура массы, pH среды и добавка химических веществ
при размоле.
Продолжительность размола — переменный фак-
тор, характеризующий время воздействия размалывающего ап-
парата на размалываемые волокна и определяющий степень
разработки волокон (изменения их длины, степени фибрилли-
рования и пр.) и, следовательно, качество бумажной массы и
36
готовой продукции. Очевидно, что время активного воздействия
размалывающего аппарата на размалываемые волокна должно
зависеть от конструкции и условий работы аппарата. В аппа-
ратах периодического действия (роллах) продолжительность
размола составляет от 0,5 до 24 ч в зависимости от требуемого
качества бумажной массы. При этом меньшее время требуется
для получения массы садкого помола и большее время — для
массы жирного помола.
Продолжительность размола волокон в современных разма-
лывающих аппаратах непрерывного действия в зависимости от
конструкции аппарата и его производительности составляет от
десятых долей секунды до нескольких секунд. Увеличение вре-
мени размола в этих аппаратах достигается многократным про-
пуском бумажной массы через аппарат, осуществлением ча-
стичной рециркуляции массы через аппарат, дросселированием
массы на выходе из аппарата или же пропуском массы после-
довательно через несколько размалывающих аппаратов. С уве-
личением времени размола волокон в аппарате увеличивается
степень помола массы, но снижается производительность раз-
малывающего аппарата.
Практика показала, что в строго одинаковых условиях раз-
мола сульфитная целлюлоза размалывается быстрее, чем суль-
фатная из. того же вида древесины, а лиственная целлюлоза —
быстрее, чем хвойная. По скорости размола различные виды
целлюлозы располагаются в следующем порядке: тополевая,
осиновая, березовая, еловая. Целлюлоза из молодой древесины
лиственных пород быстрее размалывается, чем из древесины
старшего возраста, но труднее обезвоживается.
Обычно процесс размола в начальный период протекает мед-
ленно, с медленным нарастанием степени помола массы. Далее
он заметно ускоряется, а при высокой степени помола массы
опять замедляется.
Удельное давление при размоле — один из основ-
ных регулируемых переменных факторов технологического ре-
жима процесса размола. Высокое удельное давление при раз-
моле приводит к преимущественной рубке волокон, низкое
удельное давление — к их преимущественному фибриллиро-
ванию.
Конструкции размалывающих машин рассмотрены в § 10.
Однако независимо от конструкции размалывающее действие
машин основано на прохождении волокнистой массы между
размалывающими элементами (ножами) ротора и статора ма-
шины. Чем больше удельное давление при размоле, тем меньше
величина зазора между размалывающими поверхностями ма-
шины.
Величина зазора зависит от концентрации размалываемой
массы, заданного характера помола и рода размалываемых
волокон. Эта величина обычно составляет при роспуске волок-
нистого материала на отдельные волокна от 1,5 до 0,8 мм, при
37
легком фибриллировании от 0,8 до 0,4 мм, при более интенсив-
ном расчесывании и расщеплении волокон от 0,4 до 0,2 мм и
при рубке волокон с получением массы садкого помола 0,1 мм
и меньше.
При размоле наиболее прочных волокон (тряпичных, а также
волокон небеленой хвойной сульфатной целлюлозы) при других
равных условиях требуется применять более высокое удельное
давление, чем при использовании относительно слабых волокон
(например, беленых волокон сульфитной целлюлозы). Оче-
видно также, что при размоле массы для изготовления впиты-
вающих видов бумаги (санитарно-гигиенического назначения,
промокательной и др.), состоящих из коротких нефибриллиро-
ванных волокон, требуется применять большее удельное дав-
ление, чем в случае размола массы из тех же волокон для изго-
товления плотной и прочной бумаги, состоящей из хорошо фиб-
риллированных волокон.
Практически при размоле трудно определить истинное
удельное давление на размалываемые волокна, поэтому его за-
меняют установлением пропорционального удельного давления
на режущие кромки ножей размалывающего аппарата. Такое
определение признано сейчас более правильным, чем определе-
ние, как это часто делают, среднего давления между ножами,
которое не соответствует действительным явлениям, происхо-
дящим в зоне размола. Удельная нагрузка на кромки ножей
Bs, считающаяся одним из критериев для оценки процесса раз-
мола, определяется по формуле
Bs = Nn/Lp = Nnlnz^zJ, (1)
где Ns — полезная мощность размола (разница между всей за-
траченной мощностью А/Об и мощностью холостого хода АС. х),
Вт; Lp — режущая длина кромок ножей в единицу времени, м/с;
п — частота вращения ротора мельницы, с-1; zp, zc — соответ-
ственно число ножей ротора и статора; I—рабочая длина ре-
жущей кромки ножа, м. Коэффициент полезного действия т)
размалывающей машины
x\ = Nn/No6. (2)
Очевидно, что с повышением удельной нагрузки на кромки
ножей увеличивается рубящее действие ножей на размалывае-
мый волокнистый материал. Считается, что для каждого вида
полуфабриката имеется определенная критическая нагрузка,
превышение которой сопровождается преобладанием рубящего
воздействия на волокна. Для сульфатной небеленой целлюлозы
она составляет 2,5 Дж/м; сульфатной хвойной беленой 1,5—
2 Дж/м; сульфатной лиственной беленой 0,8—1,3 Дж/м; суль-
фитной хвойной беленой и небеленой 0,8—1,5 Дж/м.
При выборе надлежащего удельного давления следует иметь
в виду, что при его увеличении продолжительность процесса
размола сокращается с одновременным снижением расхода
38
эйёргий на размол. Однако одновременно уменьшается длина
размалываемых волокон, что соответствующим образом отра-
жается на показателях качества изготовляемой бумаги. По-
этому наиболее правильно оценивать характер процесса раз-
мола по двум технологическим параметрам: удельной нагрузке
на кромки ножей и удельному расходу полезной энергии.
Концентрация массы при размоле выбирается соот-
ветственно типу используемого размалывающего оборудования
и желаемому характеру помола массы. Ниже при описании ра-
боты разного размалывающего оборудования указаны абсо-
лютные значения концентрации массы применительно к раз-
молу бумажной массы различного назначения. Соображения
общего характера по этому вопросу сводятся к следующему.
Считается общепринятым, что для получения массы садкого
помола с укороченными волокнами нужно применять при раз-
моле волокон низкую концентрацию массы, при которой на
каждое волокно, попадающее между ножами размалывающего
аппарата, приходится большее удельное давление. При полу-
чении же массы жирного помола с сильнофибриллированными
волокнами следует пользоваться при размоле относительно вы-
сокой концентрацией массы, при которой каждому волокну бу-
дет соответствовать меньшее удельное давление при размоле и
большее взаимное трение волокон, способствующее их расче-
сыванию и фибриллированию. Размол массы при особо высо-
кой концентрации описан в § 11.
Температура массы при размоле оказывает существен-
ное влияние на процесс размола. Набухание и гидратация цел-
люлозных волокон, как известно, проявляют экзотермический
характер, т. е. сопровождаются выделением тепла. Таким обра-
зом, с понижением температуры способность волокон связывать
воду и набухать в ней увеличивается. Практика работы бумаж-
ных фабрик показывает, что процесс размола легче и быстрее
протекает в зимнее время в более холодной производственной
воде, чем в летнее. В таких условиях волокна легче фибрилли-
руются. Это положительно сказывается на прочности изготов-
ляемой бумаги. Если процесс размола осуществляется при по-
вышенной температуре, то вследствие недостаточного набуха-
ния волокон они не приобретают нужной гибкости, слабо
фибриллируются и относительно легко рубятся в поперечном
направлении. Бумага, полученная из таких волокон, обладает
невысокой механической прочностью и пористостью.
В опытах О. Вурца один и тот же волокнистый материал
в сравнимых условиях размалывался при поддержании посто-
янной температуры 6 °C и 85 °C. Для достижения одной и той
же степени помола массы во втором случае потребовалось зна-
чительно больше времени. В первом случае была получена бу-
мага с высоким сопротивлением излому (свыше 6000 двойных
перегибов). Во втором же случае не удалось получить бумагу
с числом двойных перегибов более 240.
39
Если повышение температуры массы при ее размоле неже-
лательно, так как удлиняет процесс размола в аппаратуре пе-
риодического действия и повышает расход электроэнергии на
размол, то, на первый взгляд, кажется противоречивым, почему
для ускорения обработки водой листовой целлюлозы, макула-
туры или оборотного брака часто подогревают используемую
при этом воду. На самом деле никакого противоречия здесь нет.
При указанной обработке осуществляется не процесс размола,
а лишь разбивка листов или кусков волокнистого материала на
отдельные волокна. Очевидно, что эта разбивка произойдет
легче и быстрее, если вода скорее проникнет в поры материала
и ослабит при этом межволоконные силы связи. Повышение
температуры воды способствует снижению ее вязкости, что и
облегчает проникновение воды в поры волокнистого материала,
а следовательно, и процесс разделения материала на отдель-
ные волокна.
Нет также противоречия и в том, что при размоле листвен-
ной и хвойной полуцеллюлозы, а также отходов тонкого сорти-
рования древесной массы, подогрев этих материалов полезен и
приводит к повышению механической прочности размолотой
массы и снижению расхода электроэнергии на размол. В этом
случае облегчающее размол пластифицирующее действие лиг-
нина и гемицеллюлоз при повышенной температуре превали-
рует над снижением набухания целлюлозного компонента во-
локон.
Иногда на бумажные фабрики с целлюлозных заводов по-
ступает в валиках влажная целлюлоза. В зимнее время валики
такой целлюлозы смерзаются и их трудно превратить в бумаж-
ную массу. Из подобной массы после ее размола получается
бумага, отличающаяся относительно невысокой механической
прочностью, пухлостью и повышенными показателями воздухо-
проницаемости и впитывающей способности. Дело в том, что
вода отличается характерной аномалией: после замерзания
объем ее увеличивается. Именно поэтому кристаллики льда
в микропорах клеточных стенок вызывают частичный раз-
рыв и разрыхление волокон с уменьшением при этом степени
полимеризации целлюлозы. Действие замораживания наи-
более проявляется при размоле мягкой лиственной целлю-
лозы.
Величина pH среды массы при размоле оказывает
влияние на скорость размола и показатели механической проч-
ности изготовляемой бумаги. Установлено, что в кислой среде
размол осуществляется несколько медленнее, чем в нейтраль-
ной и с большим уменьшением длины волокон. Существенное
ускорение процесса размола с повышением механической проч-
ности вырабатываемой бумаги и с сокращением расхода энер-
гии на размол наблюдается в среде с pH 10—И. Это связано
с повышенным набуханием волокон в щелочной среде. Однако
при этом происходит значительное пожелтение бумажной
40
массы, которое устранимо добавлением в массу перекиси во-
дорода.
Добавки химических веществ при размоле,
в какой-то степени заменяющие действие размола и придающие
бумаге необходимые свойства, осуществляют так называемый
«химический размол», благодаря которому можно сократить
время размола и размалывать массу до меньшей степени по-
мола.
Размол волокнистых материалов обычно связан с большим
расходом электрической энергии, что ведет к значительному
удорожанию этого процесса. Поэтому необходимо сократить
продолжительность этого процесса и хотя бы частично снизить
расход электроэнергии на размол.
Добавка в бумажную массу гидрофильных органических ве-
ществ (например, крахмала, карбоксиметилцеллюлозы, живот-
ного клея, карбамида, альгинатов, манногалактанов и др.)
обеспечивает увеличение сил связи между волокнами и упроч-
нение изготовляемой бумаги. При введении в массу таких ве-
ществ может быть существенно сокращено время размола
массы и снижен расход энергии на размол.
Добавляемые в бумажную массу (а также в бумажное по-
лотно) различные вещества в отдельности могут влиять на ус-
корение обезвоживания бумажной массы при отливе бумаж-
ного полотна, на улучшение равномерности расположения во-
локон в бумаге, на придание прочности бумаге, находящейся
во влажном состоянии (влагопрочности), на влагонепроницае-
мость, непроницаемость для прохождения газов, жира, ультра-
фиолетовых лучей, на повышенное удержание в бумажном по-
лотне мелких волокон и наполнителей, на предотвращение
слизеобразования и отложений смолы, на снятие электростати-
ческих зарядов с бумаги, на снижение тенденции бумаги коро-
биться и скручиваться, на пеногашение и пр.
Величина окружной скорости ротора раз-
малывающего аппарата относится к числу факторов,
практически нерегулируемых в условиях производства, хотя, по-
видимому, было бы желательно иметь возможность осущест-
влять некоторую регулировку процесса размола и этим факто-
ром применительно к специфическим условиям размола раз-
личных полуфабрикатов бумажного производства.
Повышение окружной скорости ротора связано с увеличе-
нием эффекта фибриллирования волокон и уменьшением их
укорачивания при некотором возрастании общего расхода энер-
гии на размол и снижении коэффициента полезного действия
размалывающего аппарата. Вместе с тем повышение окружной
скорости ротора с одновременным увеличением концентрации
массы способствует лучшей ее циркуляции,' набуханию воло-
кон, приданию им гибкости и пластичности, усилению межво-
локонных сил связи в готовой бумаге. Именно поэтому разма-
лывающие аппараты, работающие при повышенной окружной
41
скорости ротора (свыше 30 м/с), наиболее пригодны для выра-
ботки прочной бумаги (например, мешочной), а для выработки
впитывающих и фильтрующих видов бумаги и картона лучше
использовать аппараты, работающие при окружной скорости
значительно более низкой чем 30 м/с.
Также нерегулируемым в производственных условиях фак-
тором является вид размалывающей гарнитуры —
материал и ширина размалывающих ножей, а также располо-
жение ножей в размалывающей гарнитуре, включая шаг между
ножами ротора и статора, угол наклона ножей и глубину ка-
навок между ножами.
Размалывающая гарнитура может быть металлической (из
высоколегированных чугуна и стали или из фосфористой
бронзы), неметаллической /базальтовой, абразивно-керамиче-
ской) или смешанной (например, ротор — металлический,
а статор — базальтовый).
Металлическая гарнитура, в особенности при наличии уз-
ких ножей, больше способствует укорочению волокон, чем не-
металлическая, обеспечивающая фибриллирование волокон и
изготовление бумажной массы жирного помола.
Широкие ножи по сравнению с узкими дают возможность
получить большую рабочую поверхность размола, и, следова-
тельно, удельное давление на кромки ножей при этом снижа-
ется, что и обеспечивает выработку длинноволокнистой массы
жирного помола. Вместе с тем при наличии узких ножей в раз-
малывающем аппарате можно разместить большее их число.
Увеличение числа ножей приводит к повышению эффективности
работы размалывающих аппаратов и способствует усилению
расчесывающих воздействий ножей гарнитуры на волокна цёл-
люлозы. Установлено, что в размалывающих аппаратах, осна-
щенных сравнительно узкими ножами, можно получить жир-
ную длинноволокнистую массу при условии применения уме-
ренного удельного давления и не очень сильно разбавленной
массы.
Таким образом, величина удельного давления при размоле
оказывает большее влияние на направление процесса размола
в сторону рубки или фибриллирования волокон, чем ширина
размалывающих ножей.
О переменных факторах процесса размола дополнительно
можно прочесть в работах [5, с. 59—79; 10, с. 9—73; 20,
с. 18—29].
§ 10. РОСПУСК ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
И РАЗМОЛ ВОЛОКОН В МАШИНАХ
ПЕРИОДИЧЕСКОГО И НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
Машины для роспуска волокнистых материалов. Целлюлоза
на бумажную фабрику не всегда поступает жидким потоком из
расположенного неподалеку целлюлозного завода. Часто цел-
42
люлоза, а иногда и дрёвёсная масса поступают в высушенном
состоянии в виде листов, упакованных в кипы или в виде влаж-
ных валиков. Такой волокнистый материал должен быть пред-
варительно распущен на волокна, которые затем уже размалы-
ваются. Точно так же предварительно должна быть распущена
на волокна поступающая на бумажную фабрику макулатура.
Роспуску на волокна подвергается и бумажный брак для того,
чтобы полученные при этом волокна можно было бы вновь ис-
пользовать для изготовления бумаги.
На старых предприятиях небольшой производственной мощ-
ности для роспуска волокнистых материалов на пучки волокон
или отдельные волокна применялись бегуны (производитель-
ность от 2 до 4,5 т/сут в зависимости от вида распускаемого
волокнистого материала), мельницы Вурстера (произво-
дительность от 7 до 20 т/сут), разрыватели разных систем
(производительность от 40 до 75 т/сут), а также специаль-
ные роллы. Особо следует выделить бракомольный ролл
системы Стадлера, широко используемый и в настоящее
время для роспуска бумажного брака. Описание устройства и
работа этого ролла приведены в главе 15.
Наиболее универсальным, высокопроизводительным и про-
стым видом оборудования для роспуска различных волокни-
стых материалов служит гидроразбиватель. По располо-
жению ротора гидроразбиватели делятся на конструкции с вер-
тикальным и горизонтальным ротором.
На рис. 7 представлена схема устройства гидроразбива-
теля с вертикальным ротором. Гидроразбиватель состоит из ци-
линдрической открытой сверху (металлической или железобе-
тонной) ванны со сферическим днищем, в центре плоской части
которого расположены вращающийся на вертикальном валу
стальной диск с ножами. Аналогичные ножи имеются на непо-
движной части днища ванны, к которому примыкает металли-
ческое сито с отверстиями диаметром 6—8 мм (если гидрораз-
биватель работает в режиме периодического действия при кон-
центрации массы 5—8 %) и до 12—14 мм (при его работе в ре-
жиме непрерывного действия с концентрацией массы около 2 %
и не более 3—4 %) •
При работе гидроразбивателя в режиме периодического дей-
ствия металлическое сито может отсутствовать. Повышение тем-
пературы массы с 10 до 40 °C при ее обработке в гидроразби-
вателе сокращает время обработки на 10 % и удельный расход
энергии на 40 %.
Вращающийся с большой скоростью ротор создает турбу-
лентную циркуляцию массы в ванне и трение ее комков друг
о друга и ножи. При этом листовой материал распускается вна-
чале на пучки волокон, а с течением времени — на отдельные
волокна.
При работе гидроразбивателя в режиме непрерывного дей-
ствия производительность его повышается, но качество раз-
43
Рис. 7. Гидроразбиватель с вертикальным ротором:
/ — диск с ножами (ротор); 2 — грязевик; 3 — подвод воды; / — заслонка- 5 — сито' 6-
неподвижиые ножи; 7 — жгутовытаскиватель; 8 — перегородка для регулирования пепе
лива массы, 2 выпуск массы; 10 — заслонка; 11 — патрубок для разгрузки; 12__от-
стойник для песка
бивки снижется и оставшиеся пучки волокон нужно дополни-
тельно разбивать в другой аппаратуре (энтштипперы, супрото-
наторы и др.)- Существуют, однако, гидроразбиватели и для
полного (без пучков волокон) роспуска волокнистых материа-
лов. В таких гидроразбивателях в дополнение к обычному ро-
тору помещено второе ножевое устройство. Подобные гидро-
разбиватели применяются обычно только для разбивки трудно
распускаемого волокнистого материала.
Для разбивки несортированной макулатуры гидроразбива-
тель оборудуют жгутовытаскивателями, представляющими со-
бой лебедку с проволочным канатом. При вращении массы на
канат навиваются веревки, проволока, куски тряпок, которые
в виде жгута удаляются из ванны при помощи лебедки. Тяже-
лые загрязнения центробежной силой отбрасываются к стенкам
ванны и поступают в грязевик. Разбитая масса выходит из гид-
роразбивателя через переливной ящик, снабженный перегород-
кой для регулирования уровня массы в ванне.
На рис. 8 представлена схема устройства гидроразбивателя
с горизонтальным ротором. Такие гидроразбиватели имеют бо-
лее простое устройство привода. Их можно устанавливать в от-
носительно невысоких помещениях, в которых гидроразбива-
тели с вертикальным ротором установить нельзя. В различных
конструкциях таких гидроразбивателей число роторов состав-
ляет от 1 до 4.
Производительность гидроразбивателей различных кон-
струкций и размеров, выпускаемых в СССР, при непрерывной
работе находится в пределах от 10 до 180 т/сут, мощность — от
40 до 250 кВт. Удельный расход энергии, по данным ЦНИИбум-
маша, составляет для материалов: легкораспускаемых — 26—
37 кВт-ч/т, средних по трудности роспуска 55—75 и для труд-
нораспускаемых 80—110 кВт-ч/т.
Для окончательного роспуска пучков волокон после гидро-
разбивателя, а также легкой обработки целлюлозы без укоро-
чения волокон, например при выработке впитывающих видов
бумаги, применяется оборудование, в котором осуществляется
воздействие гидродинамических ударов на бумажную массу.
К такому оборудованию относится энтштиппер (рис. 9),
имеющий статор 1, вращающийся с частотой 3000—4000 мин-1
и ротор 2. Выступы ротора 3 входят в промежутки между вы-
ступами статоров 4. Зазор между ротором и статором в зави-
симости от вида подвергаемого обработке волокнистого мате-
риала устанавливается постоянным от 0,5 до 2,0 м.
Масса при концентрации 4—7 % под действием вращаю-
щихся с большой скоростью колец ротора радиально поступает
в энтштиппер, трижды ударяется о кольца статора и проходит
через узкие пространства между выступами ротора и статора.
Происходящие при этом ударно-отражательные воздействия на
массу и ее завихрения приводят к роспуску пучков волокон и
нарушению целостности наружной клеточной стенки волокон,
45
Рис. 8. Гидроразбиватель с горизонтальным ротором:
1 — ванна; 2 —подпорный ящик; 3 — ротор; 4 — привод
Рис. 9. Схема устройства энтштиппера
что облегчает последующее установление связей между волок-
нами, т. е. приводит к упрочнению получаемой бумаги. Для су-
щественного увеличения степени помола бумажной массы и
повышенного при этом упрочнения изготовляемой бумаги энт-
штиппер не применяют, так как это привело бы к неэкономич-
ности его работы из-за чрезмерно высокого расхода энергии на
подобную обработку бумажной массы.
Экономичным является пропуск массы через энтштиппер от
1 до 4 раз в зависимости от вида и назначения массы. Удель-
ный расход энергии при этом 25—40 кВт-ч/т, производитель-
ность энтштиппера от 40 до 140 т абсолютно сухой массы
в сутки.
На том же принципе использования гидродинамических уда-
ров и высокочастотной пульсации массы при роспуске волокни-
стых материалов и легком их подмоле без существенного ужир-
нения массы основано оборудование, известное под названием
супратонатор, фибротом, центробежно-пульсационный аппарат
(ЦПА) и др.
Машины периодического действия для размола волокон.
Свыше 300 лет назад в Голландии начал применяться ролл —
машина периодического действия, предназначенная для раз-
мола в водной среде волокон, служащих для изготовления бу-
маги. Хотя за большой период своего существования ролл
усовершенствовался, однако неизменными остались принцип ра-
боты и основные конструктивные решения этой машины неиз-
вестного изобретателя.
На рис. 10 представлена типичная конструкция современ-
ного ролла, состоящего из железобетонной овальной формы
ванны, размалывающего барабана с ножами и планки с но-
жами. Ванна разделена продольной перегородкой на два не-
равных по ширине канала. Один из каналов рабочий, другой,
более: узкий, служит для обратного хода массы. В рабочем ка-
нале находится горка, через которую при работе ролла ножами
вращающегося барабана перебрасывается масса.
Вал барабана со шкивом находится в подшипниках, уста-
новленных на рычажном устройстве присадочного механизма.
С помощью этого механизма регулируется удельное давление
при размоле и величина зазора между ножами ротора — раз-
малывающего барабана и статора — планки. Регулировка, как
показано на рис. 10, обычно осуществляется с помощью весо-
вого присадочного устройства, основанного на принципе вылег-
чивания системой рычагов размалывающего барабана переме-
щаемым на рычаге грузом. Присадочное устройство располага-
ется на стороне размалывающего барабана, а двигатель, при-
водящий в движение вал барабана, устанавливается с проти-
воположной стороны ванны ролла.
В некоторых конструкциях роллов присадка барабана
к планке (или планки к барабану) осуществляется пневмати-
ческим или гидравлическим устройством.
47
Благодаря размалывающему барабану и горке в ванне
ролла создается непрерывная циркуляция массы через горку по
обратному каналу в ванну и вновь к размалывающему бара-
Рис. 10. Современный массный ролл марки РМВ-5:
/ — колпак; 2—маховичок; 3 — шкив; 4—ванна; 5 — грязевик; 6 — выпуск массы; 7 —
весовое присадочное устройство; 8 — размалывающий барабан; 9— планка
бану, служащему, таким образом, не только для размола
массы, но и выполняющему роль циркуляционного устройства.
Сам процесс размола осуществляется при многократном про-
хождении массы между ножами размалывающего барабана и
планки (одной или двух).
48
В самой нижней части ванны имеются два отверстия с кла-
панами. Через одно из этих отверстий размолотая масса выгру-
жается в подрольный бассейн; другое же отверстие служит
для удаления в канализацию загрязненной воды при промывке
ролла.
На размалывающем барабане, вращающемся с окружной
скоростью 10—12 м/с, параллельно его оси размещают метал-
лические ножи на расстоянии 30—50 мм один от другого.
Между ножами помещают деревянные бруски, которые после
замачивания в воде набухают и прочно зажимают ножи. Кроме
того, для укрепления ножей с торцов барабана в горячем со-
стоянии в выемки ножей вставляют стягивающие кольца.
Обычно ножи толщиной 3—5 мм применяют для получения
массы садкого помола, толщиной 6—8 мм — при выработке
большинства массовых видов бумаги, толщиной 9—12 мм при
выработке бумаги из массы жирного помола без существенного
укорачивания волокон. Глубина канавок между ножами 40—
45 мм.
Для предотвращения разбрызгивания массы над размалы-
вающим барабаном и задней частью ванны за горкой устанав-
ливают колпак деревянный или из нержавеющей стали. Внутри
колпака имеется шабер, препятствующий перебросу массы че-
рез барабан.
Планка ролла представляет собой пачку из 15—25 ножей,
закрепленных в чугунной или стальной коробке. Устанавлива-
ется она на склоне горки под размалывающим барабаном та-
ким образом, чтобы угол между ножами барабана и ножами
планки составлял от 3 до 7°. Ножи планки на 2—3 мм обычно
тоньше ножей барабана.
В случае использования базальтовой гарнитуры ширина
бруска базальта (ножа) для барабана равна от 25—30 мм до
100—120 мм (с канавками шириной и глубиной 15 мм). Планка
изготовляется из целого бруска базальта.
Производительность ролла при постоянной концентрации за-
гружаемого в него полуфабриката определяется объемом ванны
ролла и временем полного его оборота, т. е. временем от на-
чала загрузки, включая время фактического размола, выгрузки
и смывки ванны, вплоть до начала следующей загрузки. Рабо-
чая концентрация массы в ролле обычно 5—7 % и лишь при
выработке впитывающих видов бумаги составляет 3—3,5%.
Объем ванны роллов 3—18 м3, что соответствует загрузке
в ванну 180—1080 кг абсолютно сухих волокон при концентра-
ции массы в ролле 6%. Время полного оборота ролла зависит
от требуемой степени и характера помола массы, а также от
вида используемого полуфабриката и составляет от 1 до 12 ч.
Коэффициент полезного действия ролла даже у наиболее со-
вершенных конструкций редко превышает 40 %.
Периодичность работы роллов, их относительно низкий ко-
эффициент полезного действия и поэтому большой расход элек-
49
троэнергии на размол привели к замене роллов оборудования
непрерывного действия. В настоящее время роллы периодиче-
ского действия сохранились лишь в ограниченном количестве
на небольшом числе предприятий. Увенчались лишь временным
успехом первоначальные попытки перевода обычных роллов на
работу по режиму непрерывного действия путем ступенчатой
установки роллов с перепуском массы самотеком из одного
ролла в другой или же отводом из ролла по желобу в сосед-
ний ролл массы, перебрасываемой через барабан при последо-
вательной установке трех — пяти роллов, из которых в первый
ролл непрерывным потоком поступала неразмолотая масса,
а из последнего ролла выгружалась масса, окончательно раз-
молотая (способ инженера И. Э. Щеглова). Также не полу-
чили широкого распространения различные конструкции рол-
лов непрерывного действия, так как была разработана более
совершенная размалывающая аппаратура непрерывного дей-
ствия, описанная ниже.
Машины непрерывного действия для размола волокон.
В 30-х годах текущего столетия на предприятиях отечествен-
ной бумажной промышленности в результате предварительно
проведенной инженером Н. О. Зейлигером исследовательской
работы началась постепенная замена роллов коническими
мельницами — оборудованием непрерывного действия. Это
способствовало упорядочению и стабилизации процесса раз-
мола бумажной массы при выработке самых разнообразных ви-
дов бумаги (вплоть до конденсаторной); сокращению расхода
энергии на размол ввиду того, что конические мельницы имеют
более высокий коэффициент полезного действия (60—65%),
чем роллы даже наиболее совершенной конструкции; повыше-
нию производительности труда обслуживающего персонала и
сокращению площади, занимаемой размалывающим оборудо-
ванием.
Хотя коническая мельница была изобретена Иосифом Жор-
даном еще в 1858 Л\, тем не менее длительное время она
применялась не в качестве основного размалывающего обору-
дования, а как оборудование дополнительное к роллам для осу-
ществления рафинирования бумажной массы, т. е. для не-
прерывного выравнивания после размола в роллах качества
массы с разбивкой комочков волокон без существенного укоро-
чения волокон при небольшом повышении степени помола
массы.
В настоящее время конические мельницы выпускают трех
видов: с наборной ножевой гарнитурой (мельницы Жордана)
с обозначением в СССР различных марок общим буквенным
индексом МКН, с Литой ножевой гарнитурой — гидрофайнеры
(обозначение марок общим индексом МКЛ), с базальтовой гар-
нитурой (общее обозначение марок — МКВ).
Мельница Жордана (рис. 11) имеет конической
формы корпус (статор) и в виде усеченного конуса на валу ро-
5Q
тор с укрепленными на нем ножами. Ротор приводится во вра-
щение непосредственно от электродвигателя, через эластичную
муфту. На внутренней поверхности статора также имеются
ножи. Зазор и удельное давление между ножами ротора и ста-
тора регулируются с помощью присадочного механизма, осу-
ществляющего осевое перемещение ротора относительно ста-
тора. Ножи на статоре и роторе укрепляются с помощью дере-
Рис. И. Коническая мельница с наборной ножевой гарнитурой (мельница
Жордана):
/ — патрубок для впуска массы; 2 —ротор; 3 — ножи; 4 — статор; 5 — патрубок для вы-
хода массы; 6 — присадочное устройство
вянных прокладок таким же образом, как на размалывающем
барабане ролла. Толщина ножей от 3 до 10 мм.
Наиболее узкие ножн применяются при получении массы
для выработки впитывающих видов бумаги, т. е. в случаях,
когда требуется повышенное режущее действие ножевой гарни-
туры. Ножи толщиной 5—7 мм применяются у мельниц Жор-
дана для укорачивания волокон в случаях установки мельниц
на второй или третьей ступенях размола после гидрофайнеров
или дисковых мельниц. Ножи толщиной 8—10 мм применяются
для сравнительно небольшого укорачивания волокон при уста-
новке мельниц Жордана в одну ступень.
Окружная скорость ротора по его среднему диаметру у мель-
ниц Жордана составляет у разных конструкций от 8 до 22 м/с
и более. Из указанного выше следует, что у мельниц, работаю-
щих при малой окружной скорости ротора (8—14 м/с), в боль-
шей степени происходит укорачивание волокон, чем у мельниц,
работающих при более высокой окружной скорости ротора (бо-
лее 16 м/с).
Угол конусности ротора также оказывает влияние на харак-
тер массы, получаемой -в результате размола. Чем больше угол
конуса ротора, тем меньше мельница укорачивает волокна.
В мельницах Жордана различных конструкций величина угла
конуса ротора находится в пределах 16—20°.
Масса при концентрации 3—3,5 % поступает в мельницу со
стороны малого диаметра ротора и, проходя между ножами
51
ротора и статора, выходит со стороны большого диаметра ро-
тора. Подача массы в мельницу осуществляется насосом или
же, что лучше, напором столба массы из бака постоянного
уровня, расположенного над мельницей на высоте около 3 м.
Движение массы через мельницу осуществляется за счет этого
гидравлического напора и центробежной силы, создаваемой
ротором.
Рис. 12. Схема гидрофайнера:
1 — ротор; 2 — статор; 3 — присадочное устройство; 4 — муфта сцепления; 5 — крыльчатка
Гидрофайнер, или коническая мельница с литой гарни-
турой (рис. 12), по своей конструкции и принципу работы схо-
ден с мельницей Жордана. Однако если основным назначением
мельницы Жордана является большее или меньшее укорачива-
ние волокон, то основное назначение гидрофайнера — гидрата-
ция волокон при минимальном их укорачивании. Этим и опре-
деляются различия в условиях работы и в конструктивных осо-
бенностях указанных конических мельниц.
Очевидно, что для уменьшения режущего действия ножи
гидрофайнера должны быть толще, чем у мельницы Жордана.
Они и имеют у гидрофайнера толщину 8—16 мм и не являются
съемными, а выфрезерованы в литой ножевой рубашке статора
и ротора. Применяемое удельное давление размола при работе
гидрофайнера ниже, чем при работе мельницы Жордана. Ротор
гидрофайнера имеет окружную скорость, достигающую до
24 м/с и более. Концентрация массы, поступающей в гидрофай-
нер, выше, чем при поступлении в мельницу Жордана, и со-
ставляет 4—6 %. Для обеспечения надлежащего прохода массы
повышенной концентрации на валу гидрофайнера имеется
крыльчатка.
Производительность гидрофайнеров, выпускаемых в СССР
(серия МКЛ), составляет от 5 до 150 т/сут воздушно-сухой цел-
люлозы при мощности двигателя от 55 до 600 кВт.
Коническая мельница с базальтовой гарни-
турой применяется для получения массы жирного помола.
52
Масса размалывается в мельнице при концентрации 4 %. Ба-
зальт в виде брусков закрепляется на роторе и статоре мель-
ницы с помощью цементного раствора или, лучше, эпоксидного
клея. В некоторых случаях ротор изготовляют из монолитного
куска базальта с выфрезерованными ножами на рабочей по-
верхности.
Так как мельница имеет большую размалывающую поверх-
ность, удельное давление при размоле массы в такой мельнице
невелико, и волокна без существенного укорачивания подвер-
гаются в мельнице раздавливанию и расщеплению на фиб-
риллы.
В свое время длительный (порядка 18 и более часов) раз-
мол массы в роллах для конденсаторной бумаги был заменен
размолом в последовательно установленных мельницах с ба-
зальтовой гарнитурой. Это способствовало существенной интен-
сификации процесса размола и устранению попаданий в массу
металлических частиц от ножей размалывающей гарнитуры.
В настоящее время оказалось, однако, целесообразным при вы-
работке конденсаторной бумаги использовать мельницы с но-
жами из нержавеющей стали, что исключило попадание в массу
мелких частиц базальта.
Производительность выпускаемых в СССР конических мель-
ниц с базальтовой гарнитурой в зависимости от марки мельниц
серии МКБ находится в пределах от 1,5 до 25 т/сут воздушно-
сухой целлюлозы.
Дисковые мельницы приобрели в настоящее время
широкое распространение в качестве размалывающего оборудо-
вания различного назначения. Они стали универсальным раз-
малывающим оборудованием, которое успешно используется
для. размола различных видов целлюлозы и полуцеллюлозы,
отходов сортирования целлюлозы и древесной массы, включая
и размол сучков, щепы в производстве древесной массы, тер-
момеханической массы и массы для древесноволокнистых плит,
для рафинирования бумажной и макулатурной массы. Своему
широкому применению дисковые мельницы обязаны особенно-
стям конструкции и преимуществам перед коническими мель-
ницами.
При размоле в дисковых мельницах снижается удельный
расход электроэнергии на 15—25 % по сравнению с размолом
в конических мельницах, что обусловлено снижением гидроди-
намических потерь в зоне размола. Дисковые мельницы зани-
мают меньше места, чем конические. Они высокопроизводи-
тельны, более удобны для обслуживания, позволяют применять
высокую концентрацию размалываемой массы (вплоть до раз-
мола воздушно-сухих волокон) и обеспечивают получение бу-
мажной продукции с повышенными показателями механиче-
ской прочности.
По своей конструкции дисковые мельницы отличаются боль-
шим разнообразием: с вращением в противоположные стороны
53
одного или двух дисков, сдвоенные (с одним вращающимся
диском, расположенным между двумя неподвижными дисками),
многодисковые. Отечественным бумагоделательным машино-
строением предусмотрен выпуск дисковых мельниц с одним
вращающимся диском (серия МД) и сдвоенных (серия МДС).
Так как в «Справочнике бумажника» отсутствуют доста-
точно подробные данные о выпускаемых в СССР дисковых
мельницах, они приводятся в табл. 4. Область применения
4. ТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДИСКОВЫХ МЕЛЬНИЦ,
ИЗГОТОВЛЯЕМЫХ в СССР
Марка мельницы Диаметр дисков, мм Частота вр ащения ротора, мин~' Перифе- рийная окружная скорость ротора, м/с Устано- вочная МОЩНОСТЬ двигателя, кВт Производи- тел ьность, т/сут воздушно- сухого волокна Область применения по условному номеру (см- выше)
Мельницы серии МД
МД-02 500 1000 26 110 10—35 2, 3, 4, 6
МД-14 630 1000 33 160 20—80 2, 3, 4, 6
МД-1Ш5 630 1000 33 160 8—25 13
МД-1Ш7 630 1500 49 250 12—50 10—13
МД-25 800 750 31 315 35—120 1-7
МД-2У5 800 1000 42 315 25—175 8, 9
МД-2Ш6 800 1000 42 400 20—80 10—13
МД-31 1000 600 31 500 50—200 1—7
МД-ЗУ5 1000 750 39 630 50—350 8—9
МД-ЗШ7 1000 1500 78 800 25—170 10—12, 17
МД-ЗУ8 1000 1000 52 1 000 300—550 8
МД-ЗШ9 1000 1500 78 1 250 40—260 10—12, 17
МД-4ШЗ 1250 1000 65 1 000 30—210 10—12, 17
МД-4Ш6 1250 1000 65 1 600 50—340 10—12, 17
МД-4Ш7 1250 1500 78 2 500 35—400 11 12, 15—17
МД-5Ш1 1400 1500 109 5 000 60—320 14—17
Мельницы серии МДС
МДС-00 315 1500 4 90 10—30 2—4,6
МДС-02 500 1000 26 200 20—70 2—4,6
МДС-14 630 1000 33 315 35—120 1—7
‘ МДС-24 800 750 31 630 70—240 1—7
МДС-33 1000 600 31 1 000 110—400 1—4,6
МДС-44 1250 500 32 1 600 185— 650 1—4,6
МДС-5Ш1 1400 1500 109 10 000 120—440 14—16
мельниц и степень помола, °ШР, достигаемая за один проход
через мельницу, описаны ниже.
На рис. 13 представлена схема одной из дисковых мельниц
серии МД, работающих при концентрации массы до 6 %. Масса
поступает в мельницу через центральный патрубок, проходит
через регулируемый зазор между дисками и выходит из мель-
ницы через нижний или боковой патрубки. Размалывающие |
диски облицованы ножевой гарнитурой, выполненной в виде а
сменных секторов. I
54
Условный
номер
области
применения
Степень помола,
достигаемая
за один проход,
°ШР
Мельницы серии МД
Предварительный размол целлюлозы
высокого выхода ........................ 1 13—15
Размол:
сульфатной целлюлозы ................. 2 20—30
сульфитной целлюлозы ................. 3 20—30
нейтральио-сульфитиой полуцеллю-
лозы ................................. 4 20—30
отходов сортирования древесной
массы .............................. 5 20—50
массы для древесноволокнистых
плит иа второй ступени .... 7 И—14
массы для древесноволокнистых
плит иа первой ступени .... 9 8—10
Т ермодисперсиая обработка макула-
туры ................................... 8 13—16
Рафинирование массы перед бумаго-
делательной машиной, подмол маку-
латурной массы ......................... 6 Подмол 1—4
Мельницы серии МДС
Предварительный размол целлюлозы
высокого выхода и полуцеллюлозы без
давления............................... 10 13—15
Размол:
промытой массы для удаления костры 11 13—15
сульфатной целлюлозы ................ 12 16—18
массы из сучков и отходов грубого
сортирования древесной массы пос-
ле молотковых мельниц.......... 13. 15—17
отходов сортирования древесной
массы ............................... 17 25—35
Одноступенчатый размол щепы в про-
изводстве древесной массы........ 14 30—60
Двухступенчатый размол щепы в про-
изводстве древесной массы:
первая ступень...................... 15 30
вторая ступень...................... 16 35—70
На рис. 14 изображена схема одной из дисковых мельниц
серии МД, работающих при концентрации массы до 25 % и
выше, что обеспечивается винтовой подачей массы.
На рис. 15 показана схема одной из высокопроизводитель-
ных сдвоенных дисковых мельниц, работающих при концентра-
ции массы до 6 %. Мельница имеет неподвижный средний диск
и вращающиеся крайние диски, которые могут с помощью
гидравлической системы перемещаться в осевом направлении.
Они установлены на сквозном валу, проходящем через средний
диск. Подводящие и выходные отверстия для массы выполнены
так, что возможно параллельное и последовательное ее движе-
ние между поверхностями размола.
55
Схемы установок машин непрерывного действия. Схемы
установки конических мельниц приведены в учеб-
ном пособии С. Н. Иванова [5] и в «Справочнике бумажника»
[15]. Здесь следует лишь отметить, что циклическая схема
работы мельниц может быть использована при выработке вы-
Рис. 13. Схема дисковой мельницы:
/ — вход массы; 2 — выход массы; 3— статор; -/ — вращающийся диск
Рис. 14. Дисковая мельница серии МД с винтовой подачей массы:
/ — винтовой питатель; 2 — размольная камера; 3— передняя траверса; 4 — ротор; 5 —
станина; 6—механизм присадки; 7 — система циркуляционной смазки; 8 — задняя тра-
верса; 9 — зубчатая муфта; ПМ — поступление массы; ВМ — выход массы
сокосортных и технических видов бумаги, требующих длитель-
ного размола, а также в случаях, когда на одной бумагодела-
тельной машине вырабатываются несколько видов бумаги, от-
личающихся по свойствам. Эта схема может быть оснащена
автоматически работающей аппаратурой для регулирования
времени размола и количества рабочих циклов, дистанционной
56
присадки роторов мельниц и переключения задвижек на масс-
ных трубопроводах.
Схема непрерывного размола может быть исполь-
зована при подготовке массы для специализированных бумаго-
делательных машин, вырабатывающих один или несколько
сходных видов бумаги. Производительность установки непре-
рывного размола регулируется либо путем изменения степени
Рис. 15. Схема одной из конструкций сдвоенных дисковых мельниц
рециркуляции массы, либо дросселированием на выходе из по-
следней мельницы.
Мельницы могут быть включены параллельно и последова-
тельно. При параллельном включении нескольких
мельниц производительность всей размалывающей установки
становится равной сумме производительностей всех парал-
лельно включенных мельниц. Суммарная производительность
последовательно включенных одинаковых по произ-
водительности нескольких мельниц равна производительности
одной мельницы, но масса, последовательно проходя через
каждую мельницу, будет приобретать все большую степень
помола.
Если производительности одной мельницы и степени помола
размалываемой ею массы недостаточно для удовлетворения
нужд производства, то устанавливают несколько параллельно
работающих технологических линий мельниц. При этом парал-
лельно установленные линии мельниц обеспечат нужную произ-
водительность, а мельницы в каждой линии — нужную степень
помола размолотой массы.
В тех случаях, когда наряду с расчесыванием волокон необ-
ходимо и некоторое их укорачивание, размол часто проводят не
57
В однотипных МеЛьниЦах (гидрофайнерйх НЛН мельницах Жор-
дана), а применяют ступенчатый размол с осуществлен
нием на начальных ступенях размола гидратирования волокон,
а на последней ступени — их укорачивания. При такой схеме
размола после гидратирования волокон осуществляют нужное
разбавление водой массы, поступающей на вторую ступень.
Установка вначале мельниц Жордана, а затем гидрофайнеров
нецелесообразна. В этом случае после мельниц Жордана при-
шлось бы сгущать массу, поступающую на гидрофайнеры, а пе-
ред первой ступенью размола, возможно, пришлось бы массу
разбавлять водой.
В тех случаях, когда в результате размола нужно лишь не-
большое увеличение степени помола размалываемой целлю-
лозы (например, при выработке газетной бумаги или других
видов бумаги для печати с высоким содержанием древесной
массы), размол осуществляют в одну ступень в дисковых мель-
ницах или в гидрофайнерах.
Указанные общие положения относительно схем установки
конических мельниц справедливы и в отношении установки дис-
ковых мельниц, которые, однако, могут работать и в условиях
значительно более высоких концентраций размалываемой
массы. Вместе с тем они могут успешно заменить как мельницы
Жордана, так и гидрофайнеры.
Увеличение концентрации массы при размоле способствует,
как указывалось выше, усилению фибриллирования волокон
вследствие повышения при этом их взаимного трения. Кроме
того, при увеличении концентрации массы в зоне размола ока-
зывается одновременно большее количество волокон и на
каждое из них приходится меньшее давление размола. Оба эти
фактора (повышенное межволоконное трение и пониженное
удельное давление) приводят к уменьшению режущего действия
размалывающей гарнитуры и усилению эффекта фибриллиро-
вания волокон, что особенно полезно при изготовлении бумаги
повышенной прочности.
Указанная тенденция упрочнения изготовляемой бумаги при
увеличении концентрации размалываемых исходных волокон
распространяется и на область повышенной концентрации
массы (более 8 °/о), при которой густую массу нельзя уже по-
давать к размалывающему оборудованию обычным массным
насосом. Подача массы очень высокой концентрации (12—
32 %) осуществляется обычно винтом.
Установлено, что высокие показатели механической прочно-
сти бумаги, включая показатели сопротивления раздиранию и
повышенной растяжимости бумаги, достигаются при использо-
вании двухступенчатой схемы размола массы в дисковых мель-
ницах, работающих при повышенной концентрации массы и
с повышенной окружной скоростью диска. При этом первая сту-
пень размола осуществляется с более высокой концентрацией
массы, чем вторая ступень, перед которой масса разбавляется
58
водой до нужной степени. Такой режим размола массы особо
рекомендуется при выработке мешочной бумаги.
На одном из предприятий, выпускающих бумажные мешки
с высокими показателями динамической прочности, мешочная
бумага изготовляется из сульфатной целлюлозы, которая раз-
малывается на первой ступени при концентрации 32 % в двух
дисковых мельницах с двигателями по 1600 кВт. На второй
ступени работают три подобные мельницы при концентрации
12 % с двигателями мощностью по 1700 кВт. Расход энергии
на размол составляет: на первой ступени 240 кВт*ч/т, на вто-
рой— 100 кВт-ч/т.
О показателях различного размольного оборудования до-
полнительно можно прочесть в работах [5, с. 76—85, 87—104,
107—124, 134—146; 6, с. 119—150; 10, с. 73—80; 22, с. 153—
215].
§ 11. РАЗМОЛ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ
Размол волокон целлюлозы в воздушной среде [20, с. 29—
32], в отличие от обычного широко распространенного размола
в водной среде, получил также название сухого размола. Вода
способствует набуханию растительных волокон, их последую-
щему фибриллированию и получению готовой бумаги с доста-
точно высокими показателями сомкнутости структуры и меха-
нической прочности. Все факторы, благоприятствующие набу-
ханию волокон: понижение температуры производственной
воды, создание щелочной среды, наличие в волокнах повышен-
ного содержания гемицеллюлоз (легко набухающей фракции
технической целлюлозы), их расположение в волокнах, доступ-
ное к действию воды, и др,—все это обеспечивает условия для
получения сомкнутой и прочной бумаги.
Однако у фильтрующих и впитывающих видов бумаги струк-
тура бумажного полотна не должна быть сомкнутой. Более
того, Для создания необходимых потребительских свойств эти
виды бумаги должны обладать нужной степенью пористости.
Жесткость для некоторых из них, например салфеточной бу-
маги, нежелательна и межволоконные силы связи в такой бу-
маге должны быть ограничены.
Отсюда понятно, что при выработке подобных видов бумаги
целесообразно исключить факторы, вызывающие гидратацию
волокон,, и в первую очередь воду — основной фактор гидрата-
ции. Сказанное является предпосылкой для применения при вы-
работке пористых видов бумаги размола волокон в воздушной
среде.
В то время как при размоле в водной среде увеличение ин-
тенсивности размола с сокращением длины размалываемых во-
локон приводит к увеличению степени помола массы и замед-
лению процесса ее обезвоживания, при размоле волокон в воз-
душной среде с их укорочением наблюдается обратное явление:
59
уменьшение степени помола волокон и ускорение процесса их
обезвоживания.
При размоле воздушно-сухих волокон целлюлозы в диско-
вой мельнице уменьшением величины зазора между дисками
мельницы можно осуществить регулируемое укорачивание воло-
кон, сопровождаемое соответствующим ростом их удельной по-
верхности с приданием им повышенной садкости и скорости
обезвоживания при одновременном снижении водоудерживаю-
щей и связеобразующей способностей волокон.
Установлено, что в процессе размола сухих волокон проис-
ходит термомеханическая их деструкция, сопровождаемая ком-
плексом физико-химических изменений в их структуре и свой-
ствах: снижается содержание а-целлюлозы в размалываемых
таким образом хлопковых волокнах, повышается их истинная
плотность с уменьшением объема пор, наблюдается вследствие
перегрева волокон их дегидратация, происходит разрыв хими-
ческих связей с образованием карбонильных групп, значительно
снижается степень полимеризации целлюлозы и увеличивается
отрицательное значение ее электрокинетического потенциала,
одновременно повышаются адсорбционная и реакционная спо-
собности целлюлозы.
Применение сухого размола целлюлозы в производственных
условиях себя оправдало при изготовлении фильтрующих во-
локнистых материалов обычного формования из водной среды.
Такие материалы из целлюлозы, подвергнутой размолу в воз-
душной среде, обладают монодисперсной пористой структурой
с высокой и стабильной величиной объемов крупных макропор,
практически не зависящей от интенсивности процесса размола
исходных волокон.
Была установлена возможность совокупного применения во-
локон, размолотых в воздушной среде, с волокнами, размоло-
тыми в водной среде. При этом волокна сухого размола играют
роль активных порообразующих компонентов, а размолотые
в водной среде — упрочняющих компонентов полотна, одновре-
менно снижающих его пористость. Подобная технология при
необходимом соотношении тех и других волокон позволяет це-
ленаправленно регулировать пористость, структурно-фильтра-
ционные свойства и показатели физико-механических свойств
фильтрующих материалов обычного формования из водной
среды.
§ 12. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
РАЗМОЛЬНО-ПОДГОТОВИТЕЛЬНОГО ОТДЕЛА
К этому оборудованию относятся мешальные бассейны, на-
сосы, различная контрольно-измерительная и регулирующая
аппаратура, а также аппаратура для предварительного рос-
пуска сухих полуфабрикатов и бумажного брака.
Мешальные бассейны для бумажной массы имеют различ-
60
ное назначение. Приемные бассейны служат для хранения во-
локнистой массы, поступающей на бумажную фабрику из полу-
фабрикатного завода (целлюлозного, древесно-массного), и
имеют назначением создание необходимого буферного запаса
неразмолотой массы, обеспечивающего непрерывность техноло-
гического процесса. Промежуточные бассейны устанавлива-
ются между отдельными ступенями размола массы. Смеситель-
Рис. 16. Схема вертикального приемного бассейна:
/ — бассейн; 2 — реле; 3 — регулятор концентрации массы; 4 — датчик регулятора; 5 —
пропеллер; 6 — зона разбавления и перемешивания массы; 7 — сгущенная масса
ные бассейны служат для смешения между собой волокнистых
компонентов массы, проклеивающих веществ, наполнителей,
красителей и пр. Эти бассейны снабжены мешальными устрой-
ствами, обеспечивающими весьма энергичное перемешивание
массы в отличие от метальных устройств других бассейнов,
в которых должно быть обеспечено лишь поддержание твердой
фазы во взвешенном состоянии и равномерность ее концентра-
ции во всем объеме бассейна. Машинные бассейны хранят
массу, прошедшую уже все стадии технологического процесса
в размольно-подготовительном отделе (размол, смешение ком-
понентов, проклейку, наполнение, окраску). Дальнейшие опера-
ции обработки массы перед ее поступлением на бумагодела-
тельную машину: окончательный размол (рафинирование)
массы, очистка ее и деаэрация — выходят за пределы размоль-
но-подготовительного отдела.
Мешальные бассейны бывают вертикального и горизонталь-
ного типов с лопастными или чаще пропеллерными перемеши-
вающими устройствами. Их изготовляют из железобетона.
61
Рис. 17. Схема сдвоенного горизон-
тального мешального бассейна:
1 — ванна; 2 — пропеллеры, 3 — электро-
двигатели
Внутреннюю поверхность бассейнов железнят или облицовы-
вают глазурованными плитками. Вместимость приемных бас-
сейнов определяется на каждом предприятии в зависимости от
местных условий и должна обеспечивать бесперебойную работу
бумагоделательных машин в случае какой-либо остановки обо-
рудования полуфабрикатных отделов или же поступление на
бумажную фабрику полуфабрикатов при временной остановке
бумагоделательной машины
на текущий ремонт. На совре-
менных крупных предприя-
тиях устанавливают приемные
бассейны большой вместимо-
сти (до 2000 м3) непосред-
ственно на улице.
На рис. 16 представлена
схема вертикального прием-
ного бассейна, заполняемого
массой высокой концентрации
(8—16%). Масса поступает
в бассейн сверху и, переме-
щаясь вниз, поступает в зону
разбавления 6, где оборотная
вода разбавляет массу до кон-
центрации 3—5 %, а пропел-
лер 5 обеспечивает надлежа-
щее перемешивание разбав-
ленной массы. Из бассейна
масса вытекает по трубе и по-
дается насосом в мешальный
бассейн (бассейн регулиро-
ванной концентрации). Концентрация массы автоматически ре-
гулируется регулятором 3.
На рис. 17 представлена схема горизонтального мешального
бассейна с пропеллерным размешивающим устройством. Опти-
мальная концентрация массы в таких бассейнах 3—3,5%. Пре-
вышение этой концентрации приводит к резкому увеличению
расхода энергии на циркуляцию массы.
Для равномерного смешивания всех компонентов бумажной
массы в заданном соотношении их следует подавать в смеси-
тельный бассейн только после тщательно отрегулированной
концентрации и через регуляторы расхода (лучше электромаг-
нитные расходомеры, связанные между собой реле соотноше-
ний). Все компоненты должны поступать в смесительный бас-
сейн в одно место — в зону турбулентного движения у разме-
шивающего устройства.
Размеры мешальных бассейнов обычно меньше, чем прием-
ного. При непрерывном и хорошо автоматизированном произ-
водстве, при поступлении массы однородной концентрации и
постоянного количества машинный бассейн может быть рассчи-
62
тан на вместимость, соответствующую 30—45 мин работы бу-
магоделательной машины. При периодическом способе произ-
водства для обеспечения надлежащей однородности используе-
мой бумажной массы вместимость машинного бассейна дол-
жна быть рассчитана не менее чем на полуторачасовую работу
бумагоделательной машины.
Устройство и работа вспомогательного оборудования раз-
мольно-подготовительного отдела, предназначенного для рос-
пуска волокнистых материалов (целлюлозы, макулатуры, бу-
мажного брака), описаны в § 10, контрольно-регулирующая
аппаратура — в § 13.
§ 13. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО АВТОМАТИЗАЦИИ
И ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ В РАЗМОЛЬНОМ
ОТДЕЛЕ
Подробно вопросы автоматизации и техники безопасности
изучаются студентами в соответствующих курсах учебного
плана высшего учебного заведения. В курсе же технологии бу-
маги рассматривается использование основных принципов этих
дисциплин и соответствующей аппаратуры применительно
к процессам производства бумаги.
Основная задача автоматизации процесса в размоль-
ном отделе бумажной фабрики — стабилизация технологиче-
ского режима, для чего необходимо в первую очередь постоян-
ство во времени концентрации и композиции массы, а также ее
количества. Решение этой задачи достигается использованием
соответствующих регуляторов концентрации и композиции,
расходомеров и поддержанием постоянных уровней (напора)
массы при ее прохождении через размалывающие массу мель-
ницы, а также в мешальных бассейнах.
Конструкции существующих регуляторов концентрации
массы различных систем (Де-Цурик, Челле, Селль, Тримбей
и др.) основаны на одном из следующих двух принципов: из-
менении гидродинамического напора массы при ее истечении
через какое-нибудь местное сопротивление при изменении кон-
центрации массы или, в тех же случаях, на изменении сопро-
тивления массы перемешиванию или вращению в ней какого-
либо тела (трехлопастной мешалки, диска, конуса или шара).
На последнем принципе основаны и отечественные приборы
типа РКБМ-62, КБМ-62 и ДКП-63, отличающиеся между со-
бой в основном измерительной частью. Все они могут быть ис-
пользованы при измерении концентрации от 1,5 до 6 %. Однако
лучшие условия регулирования в диапазоне концентраций 1,5—
3% с точностью регулирования ±0,1 %. Для измерения и ре-
гулирования концентрации массы в пределах от 2,5 до 4 % мо-
жет быть использован прибор ДКБП-70 с датчиком, устанавли-
ваемым непосредственно в напорных трубопроводах диаметром
не менее 150 мм при скорости массы от 0,2 до 3 м/с. Для
63
измерения низких концентраций массы (менее 1 %) использу-
ются приборы, основанные на ее оптических свойствах. К та-
ким приборам относится разработанный УкрНИИБом прибор
ВСВ.
При использовании схем циклического размола массы не-
обходимое время для каждого цикла контролируется с по-
мощью реле времени с одновременным дистанционным откры-
тием и закрытием соответствующих массных задвижек.
Для регулирования заданного удельного давления размола
современное размольное оборудование оснащено помимо меха-
низмов ручного регулирования также гидравлическими, пнев-
матическими и электрическими устройствами дистанционного
действия. При прекращении подачи массы в мельницу разма-
лывающие органы автоматически отключаются.
Известна аппаратура для непрерывного производствен-
ного контроля степени помола массы по степени ее водоотдачи.
Эта аппаратура может быть связана с системой автоматиче-
ского регулирования степени помола размалываемой массы.
Подробно об автоматизации в размольном отделе указано
в работах [5, с. 125—134; 14, с. 28—56, 76—83; 16, с. 766—785].
Техника безопасности в размольном отделе бумажной
фабрики в первую очередь связана с мероприятиями по борьбе
с шумом, возникающим при работе размалывающего оборудо-
вания (конических и дисковых мельниц). В качестве средств
борьбы с шумом целесообразна установка виброизоляторов при
монтаже мельниц, установка звукопоглощающих кожухов обо-
рудования и помещение пультов управления в звукопоглощаю-
щую камеру. Шум работающих конических мельниц может
быть существенно снижен при спиральном расположении ножей
размалывающей гарнитуры [17, с. 48—53, 133—135].
Так как конические и дисковые мельницы машины закры-
того типа, прочие вопросы техники безопасности в размольном
отделе не выходят за рамки обычных мер безопасности, приме-
няемых в помещениях с работающими электродвигателями.
Разумеется, гидроразбиватели и бассейны с бумажной массой
должны быть расположены так, чтобы исключить возможность
попадания в них человека кроме тех случаев, когда произво-
дится очистка и ремонт оборудования.
§ 14. РАСЧЕТЫ ПО РАЗМОЛЬНОМУ ОТДЕЛУ
И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
ПРОЦЕССА РАЗМОЛА
Для студентов-технологов расчеты по размольному отделу
включают определение производительности и типы размалы-
вающих аппаратов (роллов, конических или дисковых мель-
ниц), оборудования для роспуска целлюлозы, макулатуры
(если она используется в композиции бумаги), бумажного
брака, а также массных насосов. Определяется объем и число
массных бассейнов. Рассчитывается удельный расход электро-
64
энергии по размольному отделу, включающий удельный расход
электроэнергии на роспуск и размол волокнистых материалов,
а также на перекачивание массы насосами и перемешивание её
в бассейнах.
Все расчеты выполняются по методикам, описанным в соот-
ветствующих методических пособиях по курсовому и диплом-
ному проектированию. Ниже приводится простая методика оп-
ределения производительности и числа мельниц при многосту-
пенчатом размоле. Дополнительные сведения о расчете
производительности мельниц и расходе энергии на размол при-
ведены в книгах [5, с. 85—87; 10, с. 80—88; 15, с. 299—466; 22,
с. 156—160, 188—193].
Определение производительности и числа
мельниц (конических и дисковых) при многоступен-
чатом размоле:
1. Исходя из удельных норм расхода волокон на 1 т изго-
товляемой бумаги определяют массовое количество волокон Qn,
подлежащих размолу для заданной производительности бумаж-
ной фабрики или бумагоделательной машины. Эти нормы учи-
тывают потери волокон (промой) и, если имеет место, отвод за-
грязненных волокон от улавливающей аппаратуры в цех дре-
весноволокнистых плит или на выработку низкосортных видов
бумаги. Величина Qn может быть определена и из рассчи-
танного баланса воды и волокна на 1 т изготовляемой бу-
маги.
2. Прц очень малой производительности потока (от 3 до
50 т/сут для дисковых мельниц и от 2 до 30 т/сут для кониче-
ских мельниц) на каждой ступени размола может быть уста-
новлена одна действующая мельница.
3. При большой производительности потока на каждой сту-
пени размола должно быть не менее двух-трех работающих
мельниц и одной резервной. Принимаем число работающих
мельниц на одной ступени т\.
4. Требуемая производительность Q одной мельницы
Q = Q.nlmr. (3)
По этой производительности выбирается марка мельницы.
5. Число мельниц, последовательно работающих в одной ли-
нии иг2 (или число ступеней размола), определяется из соотно-
шения
т2 = 2Д°ШР/Д° ШР, (4)
где 2Д ШР — необходимый прирост степени помола в °ШР
в результате всего процесса размола, т. е. конечная степень по-
мола (°ШР)К минус начальная степень помола (°ШР)Н, или
2Д°ШР = (°ШР)к—(°ШР)н. (5)
3 Заказ № 2948
65
(°ШР)Н — составляет для целлюлозы: сульфитной хвойной
небеленой и сульфатной лиственной беленой 13—15, сульфит-
ной хвойной беленой — 15, сульфатной хвойной небеленой —
10—12, тростниковой — до 25, соломенной — до 30 °ШР.
(°ШР)к — определяется согласно технологическому режиму
изготовления заданного вида бумаги. Например, при изготов-
лении газетной бумаги целлюлозу размалывают до 24 °ШР,
а при выработке конденсаторной бумаги — до 97—99 °ШР в за-
висимости от марки и назначения бумаги.
5. УДЕЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ И НОРМЫ,
ПРИНИМАЕМЫЕ при ПРОЕКТИРОВАНИИ
Бумага Расход волокнистого материала на 1 т бумаги, кг Зольность бумаги, % Расход электроэнергии, кВт. ч/т
иа размол на вырав- нивание помола массы перед бумагодела- тельной машиной всего
Газетная 1050/996 Не более 5 30 30
Книжно-журналь- 962/940 10—12 70 — 70
ная Типографская № 2 918/866 15—19 135 40 175
Писчая № 2 978 Не менее 6 130—170 40 170—210
Офсетная № 1 951/908 10—14 310 40 350
Для гофрирования 1054 Естествен- 325 — 325
Мешочная 1035 ная То же 385 — 385
Примечания: 1. В числителе дроби указан расход волокнистого мате-
риала при минимальной зольности бумаги, в знаменателе — при максимальной
зольности. 2. Расход электроэнергии указан, исходя из максимального расхода
волокнистого материала. 3. Расход электроэнергии иа роспуск 1 т привозной
целлюлозы составляет 85 кВт-ч.
А °ШР—рекомендуемый прирост степени помола за один
проход массы через мельницу. При наличии конических мель-
ниц А °ШР составляет: для рафинирования массы—1—2 °ШР,
для работы мельниц как домалывающего аппарата и при срав-
нительно сильной присадке ротора — 3—4 °ШР, для работы
мельниц по непрерывной схеме с дросселированием или рецир-
куляцией массы и меньшей пропускной способностью от 6 до
12 °ШР и может достигать 18—20 °ШР.
6. Общее количество действующих мельниц в технологиче-
ском потоке (без учета резервных) выражается произведением
mim2.
Технико-экономические показатели процесса размола при-
ведены в табл. 5.
66
Глава 3
ПРОКЛЕЙКА БУМАГИ
§ 15. НАЗНАЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ПРОКЛЕЙКИ
И ЕГО КОНТРОЛЬ
Термин проклейка бумаги характеризует процесс, при
котором в бумагу вводятся различные вещества, придающие
ей специфические свойства в зависимости от назначения бу-
маги: либо чернило- и водонепроницаемость, либо сомкнутость
структуры, увеличение механической прочности и сопротивле-
ния истиранию поверхностного слоя, либо снижение деформа-
ции при увлажнении или же прочность во влажном состоянии
и др. В некоторых случаях в бумагу вводятся вещества, пре-
пятствующие проникновению в нее молока, масла, различных
жидкостей.
Процесс проклейки бумаги может быть осуществлен двумя
способами: либо введением проклеивающих веществ в бумаж-
ную массу, из которой изготовляется бумага, либо поверхност-
ной обработкой соответствующими веществами готовой бумаги.
Сам термин «проклейка бумаги» не вполне точно отражает
физический смысл происходящих при этом процессе явлений.
Появление этого термина относится к тому времени, когда
для придания бумаге чернило- и водонепроницаемости пользо-
вались исключительно крахмальным или животным клеем.
Эти вещества полярны, гидрофильны, имеют известное срод-
ство с целлюлозой и обеспечивают склеивание между собой
растительных волокон, из которых состоит бумага. Благодаря
этому силы связи между волокнами возрастают и бумажный
лист становится более прочным. Все это послужило основанием
назвать проклейкой бумаги процесс, при котором в бумагу вво-
дятся связующие вещества (крахмальный клейстер, жи-
вотный клей), способствующие склеиванию растительных воло-
кон и благодаря этому — повышению прочности готовой бумаги.
Механизм придания бумаге чернило- и водонепроницаемости
при поверхностной ее обработке указанными веществами заклю-
чается в том, что при этом на поверхности бумаги образуется
тонкая пленка этих веществ, препятствующая проникновению
чернил или воды в толщину листа.
Благодаря склеиванию волокон и образованию на поверх-
ности бумаги прочной пленки бумажное полотно приобретает
прочную поверхность, устойчивую к трению. От такой поверх-
ности не отделяются волоконцы (бумага «не пылит»). Текст
или рисунок, нанесенные на бумагу карандашом, чернилами
или тушью, стираются резинкой, при этом поверхность бумаги
не повреждается. Поэтому поверхностная проклейка бумаги
крахмалом или животным клеем и в настоящее время широко'
применяется в тех случаях, когда требуется придать поверхно-
сти бумаги повышенную устойчивость к трению и увеличить
3*
67
механическую прочность бумаги (денежная бумага, документ-
ная, высокосортные рисовальные и чертежные виды бумаги).
При введении крахмала или животного клея в бумажную
массу также наблюдается эффект склеивания волокон и меха-
ническая прочность бумаги при этом повышается, хотя и в зна-
чительно меньшей степени, чем при поверхностной обработке
этими веществами. Снижение действия на механическую проч-
ность бумаги крахмала и животного клея при введении их
в бумажную массу объясняется промоем этих веществ, т. е. не-
полным удержанием их на волокнах, а также изменением ха-
рактера распределения клеевых частиц на растительных волок-
нах без образования в этом случае сплошной пленки. Хотя и
в этом случае получается бумага с несколько повышенными
показателями механической прочности, более сомкнутой струк-
турой и с отсутствием явления пылимости, тем не менее необ-
ходимой водо-и чернилонепроницаемости бумаги при этом не
достигается. Поэтому подобный вид проклейки (да и то только
при использовании крахмального клейстера) получил относи-
тельно ограниченное применение с основным назначением —
обеспечить получение прочной и сомкнутой поверхности бумаги
главным образом при выработке чертежно-рисовальных видов
бумаги, для предотвращения пылимости бумаги, при выработке
некоторых видов бумаги для печати (офсетной, литографской),
а также для повышения прозрачности бумаги (чертежная про-
зрачная, основа для фотокальки). В некоторых случаях для
этой цели вместо крахмала применяют натриевую соль карбо-
ксиметилцеллюлозы (NaKMU).
Для обеспечения же чернило- и водонепроницаемости бу-
маги необходимо введение в бумажную массу других веществ,
которые часто называют гидрофобизирующими веще-
ствами. К этим веществам обычно относят дисперсии пара-
фина, так называемого канифольного клея и некоторые другие
вещества.
Если парафин действительно придает бумаге водоотталки-
вающее свойство и с полным правом может быть назван гидро-
фобизирующим веществом, то канифольный клей придает бу-
маге лишь свойство ограниченного впитывания чернил,
туши и воды. Действительно, если бы канифольный клей при-
давал бумаге полное водоотталкивание, то писать чернилами
на такой бумаге было бы невозможно, как невозможно писать
чернилами на промасленной бумаге или бумаге, пропитанной
парафином. Парафин и применяется для придания бумаге
.водонепроницаемости. Для этой же цели служит поверхностная
обработка бумаги битумом или кремнийорганическими веще-
ствами. Для обеспечения надлежащей возможности использо-
вания чернил на писчей бумаге наилучшие результаты дости-
гаются при применении уже упомянутого выше канифольного
клея, хотя название «клей» мало подходит к нему, так как
прочного склеивания волокон он не обеспечивает и механиче-
68
скую прочность бумаги при большом его количестве (более
1,5 % к массе волокон) даже несколько снижает и особенно со-
противление излому.
Еще больше снижаются показатели механической прочности
бумаги в случае использования для ее проклейки парафина,
также не обеспечивающего склеивания волокон. Вместе с тем,
находясь на их поверхности, он играет роль своеобразной
смазки и облегчает относительное скольжение волокон при ис-
пытании бумаги на разрыв. Поэтому усилие, требуемое для
разрыва бумаги, содержащей парафин, заметно снижается, что
в ряде случаев ограничивает возможности применения парафи-
новой дисперсии для проклейки бумаги.
Помимо дисперсий парафина и различных модификаций ка-
нифольного клея, в том числе и канифольно-парафинового, при
проклейке в массе используют также крахмал различного про-
исхождения и его модификации, разные кремнийорганические
соединения, латексы, смолы и многие синтетические вещества.
При поверхностной обработке бумаги помимо крахмала,
NaKML( и животного клея применяют также латексы, сополи-
меры различных веществ синтетического, искусственного и
естественного происхождения, а также другие вещества раз-
ного состава.
Из сказанного выше видно, что процесс проклейки в за-
висимости от назначения бумаги преследует разную цель. По-
этому различны используемые проклеивающие вещества и ме-
тоды контроля степени проклейки бумаги, которых существует,
судя по литературным данным, около 50. Подробно о многих
методах контроля процесса проклейки бумаги можно прочесть
в литературных источниках [7, с. 60—76; 24, с. 127—130,
201—214].
Рассмотрим лишь три основных метода определения степени
проклейки бумаги, принятых в СССР.
Чернильно-штриховой метод характеризует сопротивление
бумаги растеканию чернил на ее поверхности и проникновению
их в толщу бумаги. Этот метод особо важен для характери-
стики основного свойства писчей бумаги. Сущность метода за-
ключается в нанесении четырьмя рейсфедерами на поверхность
исследуемой бумаги штрихов стандартными чернилами. Рейс-
федеры укрепляют на валу каретки прибора под углом в 45°
к поверхности бумаги. Степень ее проклейки характеризуется
наибольшей шириной штриха, чернила которого не прошли на
обратную сторону бумаги.
Поверхностная проницаемость бумаги к действию воды
определяется методом Кобба, характеризующим именно по-
верхностную водостойкость, а не водостойкость бумаги в це-
лом. Метод является важным применительно к определению
степени проклейки обойной бумаги, основы для гуммирования,
различным видам бумаги с покрытиями. Он основан на погло-
щении воды поверхностью бумаги при определенных условиях.
69
Результат измерения выражается массой воды (в граммах), по*
глощенной поверхностью 1 м2 за определенное время.
Для определения сопротивления бумаги прохождению жид-
кости через ее толщу пользуются методом сухого индикатора.
Этот метод заключается в определении времени прохождения
жидкости через толщину бумаги. После соприкосновения одной
стороны бумаги с жидкостью включается секундомер и отмеча-
ется время изменения цвета сухого порошка индикатора, на-
несенного на противоположную сторону бумаги. Обычно при
опытах пользуются дистиллированной водой с температурой
20±1°С, но при определении степени проклейки фотоподложки
может быть использован раствор фотопроявителя или эквива-
лентный ему 10 °/о:ный раствор соды.
Указанные методы определения степени проклейки бумаги
основаны на различных физических принципах измерений и по-
этому результаты, полученные разными методами испытаний,
непосредственно несопоставимы. В каждом отдельном случае
нужно выбирать метод определения степени проклейки наибо-
лее соответствующий потребительским условиям использования
бумаги.
§ 16. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЦЕССА
канифольной проклейки
До сего времени проклейка бумаги канифольным клеем яв-
ляется основной при выработке ее широкого ассортимента.
Именно поэтому теория канифольной (смоляной) проклейки
бумаги требует особого рассмотрения.
Канифольная проклейка бумаги была изобретена в 1807 г. немецким фаб-
рикантом Фрицем Иллигом, который предложил растворять канифоль в ед-
ком натре, обрабатывать этим раствором водную суспензию растительных во-
локон, а затем, после перемешивания раствора с волокнами, вводить в бу-
мажную массу раствор сернокислого алюминия. После подобной обработки
получаемая из волокнистой массы бумага приобретала определенную степень
проклейки, т. е. ее можно было использовать для письма, чернила не расплы-
вались на ее поверхности и не проходили на противоположную сторону бу-
маги. Ф. Иллиг предполагал, что растворение канифоли в щелочи — чисто
физический процесс, аналогичный растворению сахара в воде. Действие сер-
нокислого алюминия, по его мнению, заключалось в нейтрализации щелочи и
вытеснении из раствора канифоли, которая при этом равномерно осаждалась
на волокнах в качестве проклеивающего вещества, придавая бумаге опреде-
ленную степень проклейки.
В 1808 г. химики Браконно и Берцелиус показали, что канифоль — слабая
кислота (смоляная или, иначе называемая, абиетиновая) состава С2оН3002 и
ее взаимодействие со щелочью происходит по реакции:
С20Н30О2 -}- NaOH —NaC20H29O2 -|- Н2О,
где NaC2oH2902 — соль смоляной (или абиетиновой) кислоты, т. е. смоляио-
кислый натрий или абиетинат натрия.
При действии сернокислого алюминия реакция идет по схеме:
6NaC20H29O2 -j- Al2 (SO4)8 —> 2А1 (С29Н29О2)з -}- 3Na2SO4.
На основании этой реакции было высказано положение, что основным про-
клеивающим веществом при канифольной проклейке бумаги является смоля-
70
нокислый алюминий, названный резинатом алюминия, или связанной смолой,
в отличие от свободной смолы, т. е. самой канифоли С20Н30О2. Это положение
и вытекающий из него вывод о необходимости проведения реакций до конца
получили в дальнейшем название теории резинатов (резинаты — соли
смоляной кислоты). В СССР этой теории придерживался проф. Л. П. Жере-
бов.
В 1877 г. Казимир Вурстер выдвинул новую теорию проклейки бумаги,
а именно теорию свободной смолы, исходя из гипотетического пред-
положения, что в избытке сернокислого алюминия связанная смола вновь
превращается в свободную смолу по схеме:
2А1 (С20Н29^2)3 2А1г (SO4)3 -f- ЗН2О—>- 6С20Н30О2 ЗА1гО (SO4)2.
Хотя на самом деле реакция таким образом не протекает,
тем не менее теория свободной смолы оказала прогрессивное
влияние на дальнейшее развитие теории и практики канифоль-
ной проклейки бумаги.
Действительно, с точки зрения теории свободной смолы, со-
гласно которой основным проклеивающим веществом служит
свободная смола, нет смысла применять щелочь в количестве,
необходимом для полной нейтрализации канифоли, а затем ис-
пользовать сернокислый алюминий для полного перевода.
смолянокислого натрия в связанную смолу. Рекомендовалось
изготовлять канифольный клей не полностью нейтрализован-
ным, т. е. не бурый клей, получивший такое название по
своему цвету, а клей с известным содержанием свободной
смолы, так называемый белый клей. С этой целью щелочь ис-
пользовалась полностью и оставшаяся в непрореагированном
виде свободная смола во взвешенном состоянии находилась
вместе с растворенным смолянокйслым натрием. Таким об-
разом, бурый клей — это истинный раствор, а белый клей —
дисперсия, в которой твердой фазой является свободная
смола.
Первоначально предполагали, что канифольный клей осаж-
дается на волокнах бумажной массы и в процессе сушки бу-
маги плавится, растекается по поверхности волокон, образуя
сплошную пленку, через которую вода или чернила не могут
пройти. Эта теория пленки оказалась ошибочной. Расчет
показывает, что количество канифоли, используемой для про-
клейки бумаги, недостаточно для покрытия волокон сплошным
слоем пленки даже мономолекулярной-толщины. Более того,
различными методами оптических исследований, включая ис-
пользование электронного микроскопа, установлено, что пленка
канифольного клея на волокнах отсутствует, а клеевые ча-
стицы в виде точечных включений находятся на поверхности
волокон й между ними.
Естественно, возникают вопросы: каким образом отдельные
мельчайшие гидрофобные преграды без наличия сплошной
пленки клеевого осадка обеспечивают чернило- и водонепрони-
цаемость бумаги? Каким образом капля чернил, оказавшись
в промежутках между частицами канифольного клея, все же
не проходит в толщу клееной бумаги?
71
Рис. 18. Схема действия сил
поверхностного натяжения воды
в ячейках решета с проволо-
ками, покрытыми парафином
Лучший ответ на эти вопросы дает известный из физики
опыт, при котором показана возможность носить воду в решете.
Действительно, если решето покрыть изнутри парафином, не
закрывая сплошь отверстий в сите, через которые может сво-
бодно проходить иголка, то налитая небольшим слоем в ре-
шето вода не пройдет через отверстия, так как она под влия-
нием сил поверхностного натяжения будет образовывать
в ячейках решета тонкие пленки»
которые и удерживают воду (рис.
18). Таким образом, решето оста-
ется «дырявым», однако налитая
в него вода не проливается. Этот
пример показывает, что для соз-
дания водонепроницаемости не
обязательно наличие сплошной,
не пропускающей воду пленки.
В приведенном примере парафин,
как плохо смачивающееся водой
(гидрофобное) вещество, создает такие преграды, которые обес-
печили непрохождение воды сквозь ячейки сита.
Тот факт, что для придания водонепроницаемости не обяза-
тельно наличие сплошной пленки, известен не только в бумаж-
ной промышленности, но и в производстве различного рода
прорезиненных тканей, отличающихся воздухопроницаемостью
и вместе с тем водонепроницаемых.
Из анализа приведенного выше примера о решете, про-
волоки которого покрыты парафином, можно сделать выводы,
имеющие практическое значение для проклейки бумаги: 1) оче-
видно, что непроницаемость бумаги по отношению к воде будет
тем выше, чем большей гидрофобностью будут отличаться кле-
евые частицы; 2) необходимо, чтобы клеевые частицы были
равномерно распределены в бумажном полотне, т. е. необ-
ходимо обеспечить хорошее перемешивание растительных воло-
кон с проклеивающим веществом; 3) эффект проклейки будет
тем выше, чем более дисперсны клеевые частицы, т. е. чем
больше гидрофобных преград может быть получено из единицы
массы проклеивающего вещества и чем больше будет кроющая
способность клеевых частиц.
Для объяснения механизма осаждения частиц канифольного
клея на волокнах целлюлозы получила распространение так
называемая электростатическая теория про-
клейки, согласно которой отрицательно заряженные частицы
канифольного клея можно в определенных условиях осадить
на отрицательно заряженных в воде волокнах целлюлозы в ре-
зультате перезарядки клеевого осадка действием положительно
заряженных ионов алюминия из сульфата алюминия. Иначе
говоря, полная перезарядка клеевого осадка не обязательна,
так как достаточно лишь несколько снизить отрицательные за-
ряды частиц клеевого осадка и целлюлозы, чтобы силы их
72
взаимного притяжения (силы ван дер Ваальса) преобладали
над электрическими силами отталкивания. Электростатическая
теория проклейки не встречает возражений и в настоящее
время. Однако только с позиции этой теории нельзя объяснить
все многообразие явлений, происходящих при проклейке
бумаги.
Наиболее полно освещает процесс проклейки бумаги совре-
менная коллоидно-химическая теория проклейки.
Согласно этой теории процесс осаждения частиц канифольного
клея на волокнах целлюлозы рассматривается как процесс коа-
гуляции клеевых частиц под влиянием электролита. При этом
не безразличен вид использованного электролита. Из коллоид-
ной химии известно, что коагуляция может протекать либо по
механизму гомокоагуляции, сопровождаемому образованием
агрегатов из частиц твердой фазы с выпадением их в осадок,
либо по механизму гетерокоагуляции, когда коагулируемые ча-
стицы не выпадают в осадок, а в нашем случае адсорбируются
на волокнах целлюлозы. Если бы для коагуляции была исполь-
зована кислота (например, серная или соляная), то наблюда-
лась бы гомокоагуляция частиц канифольного клея. При
использовании же в качестве электролита сернокислого алю-
миния, учитывая специфическое действие положительно заря-
женных ионов алюминия, происходит желательный нам про-
цесс гетерокоагуляции.
Это представление о видах возможной коагуляции частиц •
канифольного клея дает дополнительную информацию о про-
цессе проклейки бумаги. Например, общеизвестные факты
ухудшения степени проклейки бумаги, изготовленной летом при
наличии теплой производственной воды и повышении при этом
расхода клея, объясняются гомокоагуляцией частиц канифоль-
ного клея под влиянием повышенной температуры производ-
ственной воды. Агломерация частиц ведь может происходить
не только под действием электролита, но и под влиянием по-
вышения температуры коллоидной системы.
Выше было указано, что белый клей является дисперсией,
в которой частицы свободной смолы находятся во взвешенном
состоянии, а смолянокислый натрий — в растворе. С точки зре-
ния коллоидно-химической теории проклейки причиной ста-
бильности дисперсии белого клея является наличие сольватной
оболочки вокруг частиц свободной смолы из адсорбированных
молекул смолянокислого натрия, способных к диссоциации.
Эти молекулы ориентируются своим смоляным остатком (анио-
ном) к частице свободной смолы, а ионом натрия (катионом)
к воде. В результате этого частицы свободной смолы приобре-
тают отрицательный заряд, отталкиваются друг от друга и не
слипаются между собой при тепловом движении.
Чем более диспергированы частицы свободной смолы, тем
устойчивее дисперсия и тем большим может быть содержание
свободной смолы в дисперсии. При ручном размешивании дис-
73
Персии получить ее в достаточно устойчивом состоянии нельзя,
если содержание в ней свободной смолы превышает 15—20%.
Если же для диспергирования частиц свободной смолы при-
менить паровой инжектор, то содержание свободной смолы
в клее может быть повышено до 40 %. Смолянокислого натрия,
как стабилизатора клеевой дисперсии, практически уже стано-
вится недостаточно для дальнейшего повышения в дисперсии
содержания свободной смолы, и тогда необходимо в нее вводить
специальный защитный коллоид. На этом принципе основано
приготовление клея с высоким содержанием свободной
смолы (до 90%), получившего в СССР название высокосмоля-
ного клея.
Гетерокоагуляция частиц канифольного клея во многом
определяется адсорбционной способностью волокон целлюлозы.
С повышением в технической целлюлозе содержания гемицел-
люлоз адсорбционная способность целлюлозы возрастает.
Именно поэтому виды целлюлозы, содержащие повышенное ко-
личество гемицеллюлоз, проклеиваются при прочих равных
условиях лучше и при меньшем расходе канифольного клея.
Лигнин, содержащийся в сульфитной целлюлозе (лигно-
сульфонат), ухудшает проклейку бумаги, тогда как щелочной
лигнин, содержащийся в сульфатной целлюлозе, благоприят-
ствует проклейке. Поэтому делигнификация сульфатной цел-
люлозы приводит к ухудшению проклейки бумаги, а сульфит-
ной целлюлозы — к ее улучшению. Именно этим объясняется
общеизвестный факт, что беленая сульфитная целлюлоза про-
клеивается лучше, чем небеленая, а беленая сульфатная цел-
люлоза хуже, чем небеленая.
С учетом вышеизложенного становится понятным порядок
волокнистых материалов по степени ухудшения их способности
проклеиваться: сульфатная небеленая целлюлоза — сульфатная
беленая целлюлоза — древесная масса — сульфитная беленая
целлюлоза — облагороженная целлюлоза — сульфитная небеле-
ная целлюлоза — тряпичная полумасса. Последняя, практиче-
ски лишенная гемицеллюлоз и обладающая слабой адсорбцион-
ной способностью, наиболее трудно проклеивается канифоль-
ным клеем.
К сказанному следует добавить, что гемицеллюлозы способ-
ствуют пластификации волокон и их фибриллированию при
размоле и, следовательно, получению более сомкнутого листа
бумаги с меньшей пористостью и поэтому лучшим удержанием
частиц канифольного клея. Вследствие этого с повышением
степени помола бумажной массы степень проклейки бумаги
возрастает. Здесь следует, однако, отметить, что движение воды
и чернил через толщу бумаги происходит не только по порам
бумажного листа, но и по внутренним каналам волокон. С по-
вышением степени помола массы и вследствие этого с уплотне-
нием листа движение влаги по порам уменьшается, а по внут-
ренним каналам волокон увеличивается из-за повышения кон-
74
тактов между ними. В данном случае преобладает эффект сни-
жения пористости бумаги и увеличения степени ее проклейки.
В случае же сильного уплотнения бумаги в результате ее ка-
ландрирования и значительного уменьшения при этом ее тол-
щины степень проклейки бумаги существенно снижается (на
20—70 %) • Она снижается также с повышением содержания
в бумаге минерального наполнителя, частицы которого разъ-
единяют волокна и увеличивают пористость бумаги.
Для качественного (но не количественного) суждения о ско-
рости dl/dt проникновения жидкости в структуру бумаги, про-
клеенной канифольным клеем, условно пользуются формулой,
принятой в физике капиллярных явлений для движения жид-
кости через систему капилляров при гидростатическом давле-
нии жидкости, равном нулю.
dl/dt — га cos в/400р/, (6)
где I — глубина проникновения жидкости, см; t — время про-
никновения жидкости, с; г — радиус капилляра, см; а — по-
верхностное натяжение жидкости, Н/м; 0 — краевой угол
смачивания между жидкостью и твердым телом, град; ц — вяз-
кость жидкости, Па с.
Условность применения этой формулы в данном случае свя-
зана с тем, что формула предназначена для рассмотрения дви-
жения жидкости лишь по порам бумаги и не предусматривает
движения жидкости внутри волокна. К тому же формула вы-
ведена для системы с одинаковыми размерами капилляров.
В бумаге же капилляры имеют различные длину и диаметр,
который изменяется по величине даже для одного и того же
капилляра. Таким образом, в формуле (6) г представляет со-
бой усредненный радиус капилляров. Нельзя пользоваться ука-
занной формулой и для определения скорости движения чернил
в толщу бумаги, так как чернила представляют собой не истин-
ный, а коллоидный раствор. С учетом указанных ограничений
формула позволяет все же объяснить влияние проклейки на
некоторые свойства бумаги [20, с. 57—61].
Современная теория канифольной проклейки объясняет и
роль температурного режима сушки клееной бумаги. Для по-
лучения достаточно высокой степени проклейки бумаги темпе-
ратура сушильной поверхности в начале процесса сушки
должна быть невысбкой, так как высокая температура влаж-
ной бумаги влечет за собой повышенное образование паров
воды, разрыхляющих структуру бумаги, и увеличивает ее по-
ристость, что и ведет к ухудшению степени проклейки бумаги.
Во второй же половине сушильного процесса температура
сушки должна быть повышенной, так как при этом увеличива-
ется гидрофобность клеевого осадка и одновременно снижается
гидрофильность самих волокон, что ведет к повышению степени
проклейки бумаги. Чем меньше в клее свободной смолы (т. е.
75
чем больше содержание резината натрия), тем более высокой
должна быть температура сушки во второй половине сушиль-
ного процесса. Это объясняется тем, что резинат алюминия
для гидрофобизации клеевого осадка требует более высокой
температуры, чем свободная смола.
О теории процесса проклейки бумаги можно прочесть до-
полнительно в книгах [5, с. 148—157; 7, с. 5—9; 24, с. 13—57].
§ 17. СЕРНОКИСЛЫЙ АЛЮМИНИЙ И ЕГО РОЛЬ
В ПРОЦЕССЕ КАНИФОЛЬНОЙ ПРОКЛЕЙКИ БУМАГИ
Сернокислый алюминий, используемый при канифольной
проклейке и называемый также сернокислым глиноземом,
можно выразить формулой A12(SO4)3 • 18Н2О. В техническом
продукте в зависимости от условий его получения содержание
окиси алюминия (А12О3) находится обычно в пределах от 14
до 18 %. Нежелательными являются примеси железа, вызываю-
щие пожелтение бумаги. При использовании сернокислого алю-
миния в процессе выработки высокосортных видов бумаги они
допускаются в количестве не более 0,01 %. При выработке ос-
новы фотобумаги, картографической и некоторых других вы-
сокосортных видов бумаги иногда вместо сернокислого алюми-
ния используют алюминиево-калиевые KA1(SO4)2-12Н2О или
алюминиево-аммониевые квасцы NH4A1(SO4)2-12Н2О с содер-
жанием А12О3 соответственно 10,8 и 11,3 %.
На предприятия бумажной промышленности сернокислый
глинозем поступает в виде плиток, отдельных кусков, гранул и
порошка. Рабочие растворы сернокислого глинозема обычно
изготовляют растворением его в две ступени. На первой сту-
пени при подогреве острым паром до 90 °C готовят раствор вы-
сокой концентрации (20—40%). Растворение осуществляют
в баках, расположенных на площадке, под которой находятся
запасные баки готового рабочего раствора с концентрацией
6—8 %. Баки железобетонные, облицованы кислотоупорными
плитками. Вторая стадия растворения осуществляется холод-
ной водой. В бумажную массу сернокислый глинозем поступает
через Мерник. Всю арматуру установки для растворения серно-
кислого глинозема изготовляют из кислотоупорных материалов,
так как разбавленные растворы сернокислого алюминия в воде
имеют кислую реакцию (pH около 4) вследствие гидролиза
сернокислого алюминия с образованием гидроокиси алюминия
и серной кислоты.
Ala (SO4)3 + 6Н2О 2А1 (ОН)3 + 3H2SO4. _
Сернокислый алюминий вводится в бумажную массу после
того, как клей хорошо перемешается с волокнами. Введение
его в массу до клея недопустимо, так как при этом клей, по-
падая в кислую среду, преждевременно коагулирует, не успев
76
равномерно перемешаться с волокнами. Качество проклейки
бумаги в этом случае неудовлетворительное.
При проклейке бумаги роль сернокислого алюминия не ог-
раничивается только его расходом на обменную реакцию с ре-
зинатом натрия. Он создает pH среды, при котором нарушается
стабильность клеевой дисперсии и осуществляется фиксация
клеевого осадка на растительных волокнах. Если в композиции
бумаги используются красители и минеральные наполнители,
то сернокислый алюминий расходуется и на их фиксацию на
волокнах. Он вступает в обменные реакции с солями жестко-
сти производственной воды и служит, таким образом, для
умягчения воды. Наконец, и это существенно, сернокислый
алюминий вступает в обменные реакции с солями золы во-
локон, что способствует снижению отрицательного заряда во-
локон и их перезарядке. Именно поэтому волокна, содержащие
повышенное количество неотмываемых солей, легче и лучше
проклеиваются.
Координационная теория Томаса дает новую информацию
о специфической роли ионов алюминия при проклейке бумаги
и тем дополняет наши представления об этом сложном про-
цессе и о роли в нем сернокислого алюминия—‘роли, которую
ранее оценивали, исходя лишь из представлений электростати-
ческой теории.
Согласно координационной теории ионы алюминия могут
устанавливать с целлюлозой и смолой связи через гидроксиль-
ные группы по схеме:
Н2О он
Н2Сь>А1<^ целлюлоза
H2OZ O-C-Re
II
О
Известно, что легкосорбируемые анионы таких веществ, как
оксалаты, тартраты, лигносульфонаты и сульфаты оказывают
вредное влияние на проклейку. Причина этого заключается
в том, что они мешают установлению координационной связи
смолы и целлюлозы с ионом алюминия.
Выше уже отмечалось, что с повышением температуры про-
изводственной воды в летнее время ухудшается проклейка бу-
маги из-за увеличения размеров клеевых частиц. Теория ко-
ординационной связи дает дополнительное объяснение ухудше-
нию проклейки бумаги в летнее время. Согласно этой теории
на указанное явление могут влиять и активно действовать
микроорганизмы, в результате чего образуются органические
анионы с сильными координационными связями, например
соли лимонной или щавелевой кислот. Эти соли вступают
с ионами алюминия в координационную связь, что резко сни-
жает эффект от действия ионов алюминия на проклейку
77
бумаги. Таким образом, хорошая проклейка бумаги в летнее
время неотделима от борьбы с микроорганизмами (слизеобра-
зованием).
О роли сернокислого алюминия при канифольной проклейке
бумаги можно дополнительно прочесть в книгах [5, с. 189—195;
24, с. 160—164].
§ 18. ВЛИЯНИЕ ПРОКЛЕЙКИ БУМАГИ
НА ЕЕ СВОЙСТВА
Это влияние различно в зависимости от вида используемых
проклеивающих веществ, их количества и способа использова-
ния (введение в бумажную массу или нанесение на поверх-
ность бумаги).
Связующие вещества (крахмал и его производные, живот-
ный клей, NaKMLJ), в особенности если они наносятся на по-
верхность бумаги, существенно повышают ее механическую
прочность, снижают пористость и воздухопроницаемость и
вместе с тем повышают деформацию бумаги при ее намокании
в воде. При поверхностном покрытии бумаги этими веществами
из-за образования сплошной пленки ее впитывающая способ-
ность к жидкостям существенно снижается. При введении
крахмала в бумажную массу возрастает прозрачность изготов-
ляемой бумаги.
Канифольный клей, вводимый в бумажную массу в неболь-
шом количестве, не оказывает заметного влияния на показатели
механической прочности бумаги. Если же он вводится в коли-
чество более 1,5 % к массе волокон, то становится заметным
некоторое снижение механической прочности бумаги и повыше-
ние ее пористости. Это ослабление бумаги, проклеенной кани-
фольным клеем, по сравнению с прочностью неклееной бумаги,
может быть объяснено преобладанием отрицательного влияния
на механическую прочность бумаги частиц канифольного клея
(из-за повышения пористости бумаги) над положительным
влиянием — установлением связи между волокнами целлюлозы
через координацию с ионами алюминия. Повышение пористости
бумаги способствует снижению ее деформации в результате на-
мокания в воде. Канифольная проклейка обеспечивает ограни-
ченную впитываемость в бумагу воды и чернил, создавая на
поверхности и в толще бумаги гидрофобные преграды их дви-
жению. Придавая бумаге определенную степень гидрофобности,
канифольная проклейка в массе не придает ей олеофобности,
а наоборот, делает бумагу несколько более олеофильной.
Проклейка парафиновой дисперсией по сравнению с кани-
фольной придает бумаге повышенную гидрофобность и сниже-
ние деформации при намокании в воде, но резко уменьшает
механическую прочность бумаги.
При выработке некоторых видов бумаги (например, обой-
ной) вполне себя оправдала канифольно-парафиновая про-
78
клейка,, обеспечивающая высокую водонепроницаемость бумаги
при относительно небольшом снижении ее механической проч-
ности.
§ 19. ВИДЫ КАНИФОЛЬНОГО КЛЕЯ, СПОСОБЫ
ИХ ПРИГОТОВЛЕНИЯ и ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
ПРОЦЕССА ПРОКЛЕЙКИ
Канифоль, используемая для получения клея, представляет
собой твердое, прозрачное и хрупкое вещество, нерастворимое
в воде, но хорошо растворимое в органических растворителях:
спирте, эфире, ацетоне и др.
Различают живичную, экстракционную и талловую кани-
фоль. Живичная канифоль выделяется из живицы хвойных по-
род деревьев, в основном из живицы сосны. Экстракционную
канифоль получают экстрагированием бензином щепы старых
пней сосны. Эта канифоль по сравнению с живичной более
темного цвета и поэтому не используется в производстве вы-
сокосортных белых клееных видов бумаги. Талловую канифоль
получают из сульфатного мыла в качестве побочного продукта
сульфатцеллюлозного производства. Высшие сорта талловой
канифоли по своим свойствам приближаются к живичной ка-
нифоли, а низшие сорта темного цвета могут быть использо-
ваны только для проклейки бумаги и картона темной окраски.
Химический состав канифоли сложен. Она состоит из смеси
различных смоляных кислот с общей формулой С20Н30О2, со-
держит также жирные кислоты и небольшое количество ней-
тральных и окисленных веществ. Основой канифоли хорошего
качества (80—95 % состава) является абиетиновая кислота.
Холодный способ получения бурого (полностью ней-
трализованного) канифольного клея в цилиндрических колон-
ках (способ Дельтирна) не получил распространения в бумаж-
ной промышленности по ряду причин и в первую очередь из-за
громоздкости и малой производительности установок, несмотря
на простоту их обслуживания и непрерывность процесса по-
лучения клея.
Весьма распространен горячий способ получения кани-
фольного ' клея, по которому может быть получен бурый или
белый клей.
Бурый клей очень чувствителен к солям жесткости произ-
водственной воды и при наличии жесткой производственной
воды вообще не применим. С солями временной жесткости
воды резинат натрия вступает в реакцию:
2NaC20H29O2 Са (НСО9)2 -> Са (С291429О2)2 4~ 2СО2 4- 2NaOH.
С солями постоянной жесткости Воды резинат натрия реаги-
рует по схеме:
2NaC20H29O2 4- СаС12 —> Са (С20Н29О2)2 4- 2NaCl.
79
Образующиеся в жесткой воде резинаты кальция' (а также
магния) обладают менее гидрофобными свойствами, чем рези-
наты алюминия. Кроме того, они образуют грубодисперсные
осадки и нуждаются в более высокой температуре сушки на ее
заключительном этапе. Все это исключает возможность про-
клейки бумаги бурым клеем при наличии жесткой производ-
ственной воды.
Рис. 19. Схема установки:
, а — для получения белого кани-
фольного клея; б — инжектор
Несмотря на отсутствие свободной смолы в буром клее,
в бумаге, проклеенной этим клеем, эту смолу легко обнару-
жить. Откуда же она появилась? Ответ на этот вопрос дают
реакции гидролиза резината алюминия, происходящие при по-
вышенной температуре в присутствии растительных волокон,
с образованием одно-и двухосновных солей алюминия:
А1 (С2оН2в02)з Н2О —> Al (CsoHjgOaja (ОН) 4~ С2оНзо02;
А1 (С2оН2в02)2 (ОН) Н2О —> А1 (С2оН2»02) (ОН)2 С20Н30О2.
Гидролиз может происходить на величину до 60 % резината
алюминия. Установка для приготовления канифольного клея
горячим способом (рис. 19, а) состоит из варочного котла 2
с паровой рубашкой и мешалкой, из которого расплавленный
клей через мерник 6 поступает в инжектор 5, эмульгационного
бака 3 и баков для готового клея 4. В инжектор (рис. 19, б)
помимо расплавленного клея поступают пар и теплая вода
из бака 1 (см. рис. 19, а). В инжекторе клеевые частицы дис-
80
пергируются, и готовая клеевая дисперсия в эмульгационном
баке разбавляется холодной водой до концентрации -~20 г/л.
С этой концентрацией клей хранится в баках для готового
клея. Для приготовления 100 кг белого клея расходуется
125 кг пара (34 кг на варку клея и 91 кг на его диспергирова-
ние в паровом инжекторе). Варка клея продолжается при-
мерно 3. ч. Различные схемы и режимы приготовления белого,
канифольно-парафинового и других модифицированных видов
канифольного клея приведены в работе [7].
В 30-е годы текущего столетия достигнутые к этому вре-
мени успехи в коллоидной химии способствовали развитию и
применению в технике защитных коллоидов. Одновременно
в технике проклейки бумаги наметилась тенденция к увеличе-
нию содержания в канифольном клее свободной смолы. Стало
очевидным, что этого можно практически достигнуть, если
в процессе приготовления клея в его состав ввести защитный
коллоид, который бы надлежащим образом стабилизировал
в клеевой дисперсии частицы свободной смолы, предотвращая
расслаивание дисперсии и выпадение клеевых частиц в осадок.
Этот стабилизатор должен предотвращать нежелательную
коагуляцию клеевой дисперсии под действием солей жесткости
производственной воды и вместе с тем не должен, противодей-
ствовать гетерокоагуляции под действием сернокислого алюми-
ния. Таким защитным коллоидом среди других веществ, удов-
летворяющим этим требованиям, оказался казеинат натрия,
получаемый путем растворения сухого казеина в растворе ед-
кого натра.
Канифольный клей с высоким содержанием
свободной смолы различных марок широко применяется
за рубежом. Наиболее известные фирменные названия подоб-
ных видов клея следующие: Бевойд (названный по имени его
изобретателя Бруно Вигера), Жилле, Бутц, Хагойд, Про-
сайз и др.
В СССР высокосмоляной клей, т. е. клей с высоким содер-
жанием свободной смолы (до 90%), изготовляется на типовой
установке (рис. 20). Расплавленная канифоль из бака 1 посту-
пает в эмульсер 5 вместимостью 2 м3, куда подается также
вода, щелочь из бака 3 и в процессе варки казеинат натрия из
бака 4. Эмульсер снабжен быстроходной мешалкой
(1500 мин-1) и рассчитан на одновременную загрузку 400 кг
канифоли. На одну варку расходуется 22 кг казеина, 2,2 кг ед-
кого натра для растворения казеина и 11 кг едкого натра для
нейтрализации канифоли. Время варки в эмульсере при-
мерно 1 ч.
Клей с высоким содержанием свободной смолы обладает
рядом серьезных достоинств. Он устойчив к солям жесткости
производственной воды и может быть успешно использован в ус-
ловиях жесткой производственной воды. Вместе с тем вполне
себя оправдала и многолетняя практика его применения
81
в условиях мягкой производственной воды. Частицы вы-
сокосмоляного клея имеют в среднем диаметр 1 мкм, тогда как
частицы белого клея — 3—4 мкм. При использовании высоко-
смоляного клея может существенно экономиться сернокислый
алюминий. В этом случае отношение расхода канифоли
к сернокислому алюминию составляет 1: 1 и pH среды при про-
клейке примерно 6, тогда как при применении белого клея это
Вода
В канализацию
Рис. 20. Схема установки для приготовления высокосмоляного клея:
1 — бак для плавления канифоли; 2 — электродвигатели; 3 — бачок для щелочи; 4 — бак
для растворения казеина; 5 — бак для варки клея (эмульсер); 6 — мерник; 7 — сборник
готового клея; 8 — редуктор
соотношение обычно поддерживается в пределах от 1 : 1,5 и
даже до 1 : 2, а pH среды 4,5—5.
Возможность получения хороших результатов проклейки
при более высоком значении pH обеспечивает лучшую сохран-
ность одежды бумагоделательных машин (сеток и сукон),
меньшую коррозию оборудования и большую долговечность из-
готовляемой бумаги. Наличие в клее высокого содержания сво-
бодной смолы дает возможность поддерживать на заключи-
тельной стадии сушки более низкую температуру сушильной
82
поверхности, чем в случаях белого и, тем более, бурого видов
клея. Высокосмоляной клей устойчив при высокой концентра-
ции. Он может быть изготовлен с концентрацией 400—500 г/л
и в этих условиях при централизованном изготовлении клея его
можно в виде клея-пасты перевозить в бочках на предприятия
бумажной промышленности. Наконец, важным преимуществом
высокосмоляного клея является возможность получения хоро-
ших результатов проклейки бумаги при наличии трудно про-
клеиваемых исходных волокнистых материалов (тряпичных
волокон).
Для повышения гидрофобных свойств высокосмоляного
клея его можно сочетать с парафином, содержание которого
в этом случае составляет 20 %.
Существенную экономию канифоли можно получить при ис-
пользовании так называемого укрепленного клея. Этот
клей получают не на бумажной фабрике, а на лесохимическом
заводе по схеме: термическая обработка малеиновым ангидри-
дом терпентина (очищенная живица, рабавленная скипидаром),
нейтрализация полученного продукта щелочью и отгонка ски-
пидара из реакционной массы острым паром. Клей получается
в виде пасты от белого до серого цвета с концентрацией до
70%. На бумажной фабрике клей перед его использованием
разводится водой до нужной концентрации. Укрепленный клей
устойчив к низкой температуре окружающего воздуха, а также
к слоям жесткости производственной воды. Он успешно при-
меняется при наличии высокой температуры сушильной по-
верхности.
Расходы канифольного клея и сернокислого алюминия на
проклейку бумаги зависят от многих факторов и в первую оче-
редь от требуемой степени проклейки, вида используемого клея
н применяемых волокнистых материалов, жесткости производ-
ственной воды и ее температуры, а также технологического ре-
жима изготовления бумаги на бумагоделательной машине
(температурного режима сушки, влажности бумаги перед
сушкой и пр.). Ориентировочные данные об удельном расходе
проклеивающих материалов при выработке разных видов бу-
маги и картона описаны в [15, с. 436—439], дополнительные
сведения по материалу настоящего раздела приведены в рабо-
тах [5, с. 157—189, 195, 198—216; 7, с. 9—60; 15, с. 405—439;
24, с. 57—83, 94—126, 130—136, 143—159, 166—199].
§ 20. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ЗАТРУДНЕНИЯ
ПРИ ПРОКЛЕЙКЕ КАНИФОЛЬНЫМ КЛЕЕМ
В производственных условиях при проклейке бумаги кани-
фольным клеем возникают затруднения, которые вызваны
рядом причин: 1) наличием дефектов в качестве используемых
волокнистых полуфабрикатов: недостаточной промывкой суль-
фитной целлюлозы от сульфитного щелока и отбельных раство-
83
ров, малой адсорбционной способностью целлюлозы из-за не-
достаточного количества гемицеллюлозных спутников; 2) де-
фектами в приготовлении клея: нарушением режима варки
клея, слишком большим размером клеевых частиц; 3) непра-
вильной дозировкой растворов клея, сернокислого алюминия и
наполнителей по объему в связи с изменением концентрации
рабочих растворов (дисперсий) этих химикатов; 4) неправиль-
ным порядком введения в бумажную массу клея, сернокислого
алюминия и наполнителей и недостаточным временем для над-
лежащего перемешивания бумажной массы с химикатами;
5) высокой температурой массы при проклейке; 6) неподходя-
щей жесткостью производственной воды виду использованного
канифольного клея, особенно применением бурого клея при на-
личии жесткой производственной воды; 7) накоплением суль-
фата натрия в кислой оборотной воде, применяемой для раз-
бавления массы в размольном отделе; 8) чрезмерно большим
количеством наполнителя в бумаге, существенно увеличиваю-
щего ее пористость; 9) слишком садким помолом бумажной
массы, что затрудняет получение сомкнутой структуры бумаги;
10) неправильной дозировкой сернокислого алюминия из-за от-
сутствия контроля pH среды (чрезмерно высоким значением
pH среды); 11) слабым отжимом воды в прессах бумагодела-
тельной машины и низкой сухостью бумажного полотна, по-
ступающего в сушильную часть; 12) чрезмерно высоким от-
жимом полотна в прессовой части бумагоделательной машины,
при котором отжимается из полотна и часть клея, а также
чрезмерно высокой (более 45 %) сухостью бумажного полотна,
поступающего в сушильную часть; 13) форсированной сушкой
бумаги с применением высокой температуры в начале сушиль-
ного процесса, вызывающей разрыхление структуру изготов-
ляемой бумаги, и недостаточно высокой температурой во вто-
рой фазе сушильного процесса; 14) форсированным удалением
воды в мокрой части бумагоделательной машины с удалением
вместе с водой части клея; 15) высокой влажностью бумаги на
накатке бумагоделательной машины и при каландрировании
бумаги.
§ 21. ПРОКЛЕЙКА БУМАГИ В НЕЙТРАЛЬНОЙ
И СЛАБОЩЕЛОЧНОЙ СРЕДАХ
Такая проклейка бумаги обеспечивает повышение долговеч-
ности бумаги, способствует удержанию в ней мелких волокон и
минерального наполнителя и уменьшает опасность коррозии
оборудования. Подобную проклейку можно осуществить с по-
мощью синтетических проклеивающих веществ, например ди-
меров алкилкетенов. Вместе с тем, применение алюмината на-
трия (Na2O • А12О3 • Н2О) дает возможность получить хорошую
проклейку бумаги в слабощелочной или нейтральной средах.
Поступающий на бумажную фабрику в твердом виде алю-
84
минат натрия следует растворять в мягкой и теплой воде,
лучше в две ступени: основной раствор с концентрацией 30 %
и рабочий с концентрацией 2,5 %. Последний менее устойчив и
его ежедневно нужно готовить заново.
Один из проверенных способов использования алюмината
натрия для проклейки бумаги заключается в следующем: часть
алюмината натрия (примерно 0,5 % от массы волокон) вводят
в бумажную массу еще перед ее размолом, что облегчает на-
бухание волокон. После введения канифольного клея pH массы
снижают сернокислым алюминием до 6,5—7,2 и затем в массу
вводят остаток алюмината натрия для завершения процесса
проклейки в слабощелочной или нейтральной средах при эко-
номии исходной канифоли на 10—20 %.
Другой рекомендуемый способ использования алюмината
натрия сводится к введению его в бумажную массу в количе-
стве 1 % от массы волокон после осуществления проклейки ка-
нифольным клеем, а также введения 2 % сернокислого алюми-
ния. При этом должно быть осуществлено тщательное переме,-
шивание массы на всех стадиях технологического процесса
после поступления в массу каждой добавки. Хорошие резуль-
таты проклейки при этом достигаются в пределах pH от 5,5 до
7,5. При осуществлении проклейки с использованием алюми-
ната натрия должен быть обеспечен тщательный контроль за
pH среды.
Бумагу можно проклеивать в широком диапазоне значений
pH при использовании в качестве проклеивающего вещества
димеров алкилкетена. Оптимальными условиями при
этом, однако, считается нейтральная или щелочная среда. Про-
клейка может быть осуществлена в массе или с поверхности
готовой бумаги. Целлюлоза с димером алкилкетена связыва-
ется по гидроксильным группам целлюлозы, находящимся на
внешней поверхности волокон, и эта связь характеризуется сле-
дующей схемой:
ясн=с-—о
I 1^0
ясн-сг
ACHjC^ НО-Й
I ..О
ясн-с —о-^
где R — цепь углеводорода с числом атомов углерода от 16
до 18.
Указанная выше реакция начинается в сушильной части бу-
магоделательной машины. Для ее завершения требуется либо
последующая термическая обработка бумаги в течение не-
скольких минут при повышенной температуре, либо выдержи-
вание бумаги при комнатной температуре на протяжении 24 ч.
В результате указанной реакции бумага приобретает устойчи-
вые гидрофобные свойства.
85
За рубежом димеры алкилкетена практически применяются
для проклейки бумаги в виде клея с торговым наименованием
аквапел.
Димеры алкилкетена рекомендуется использовать для вы-
работки долговечных документных видов бумаги из хлопка
или целлюлозы с высоким содержанием а-целлюлозы. При
этом расход димеров алкикетена в количестве 0,12% к массе
волокон обеспечивает такую же степень проклейки, как и рас-
ход канифоли 2 %-ный к массе волокон. При проклейке бумаги
для молочной тары димерами алкилкетена в количестве 0,2 %
к массе волокон обеспечивается хорошая устойчивость
тары к действию молочной кислоты в течение 24 ч. ,
О проклейке бумаги в нейтральной и слабощелочной средах
можно дополнительно прочесть в книге [24, с. 164—166].
§ 22. ПРИДАНИЕ БУМАГЕ ВЛАГОПРОЧНОСТИ
В этом разделе речь идет о введении в состав бумаги (по-
верхностно или в исходную бумажную массу) особых проклеи-
вающих веществ с целью придания прочности бумаге, находя-
щейся во влажном состоянии. Область возможного применения
таких видов бумаги весьма обширна, так как это относится
к бумажной продукции, на которую могут воздействовать атмо-
сферные осадки, влага от завертываемых в бумажную упа-
ковку влажных продуктов, влага, удаляемая обтиранием, или
влага, в среде которой бумага используется или подвергается
обработке. Во всех этих случаях увлажненная бумага не
должна рваться при ее потребительском использовании или об-
работке.
Указанное относится ко многим видам бумаги: к картогра-
фической, предназначенной для печати морских или полевых
карт, мешочной и кулечной, предназначенными соответственно
для мешков и кульков под влажные продукты, некоторым ви-
дам оберточной бумаги (для упаковки мяса, рыбы и т. п.),
к основе для искусственной кожи, бумаге для полотенец, сал-
феток, скатертей, пеленок, бинтов, к афишной бумаге, обтироч-
ной, используемой в промышленности, а также для обтирания
ветровых стекол, к основе для фотобумаги, бумаге для мою-
щихся обоев, денежной бумаге, к различным видам пропиточ-
ной и фильтровальной бумаги и многим другим.
О влагопрочности бумаги судят по степени сохранения ею
во влажном состоянии первоначальной прочности, т. е. той
прочности, которую она имела до увлажнения, находясь в воз-
душно-сухом состоянии. Таким образом, мерой влагопрочности
обычно считают выраженное в процентах отношение разрыв-
ного груза влажной бумаги к разрывному грузу той же бумаги,
находящейся в воздушно-сухом состоянии. Однако в практиче-
ских условиях часто важнее о влагопрочности судить не по от-
носительному снижению показателей механической прочности
86
бумаги после увлажнения, а по абсолютной величине этих по-
казателей влажной бумаги.
Проклейка бумаги канифольным клеем придает ей лишь
временную влагопрочность. После того как бумага полностью
промокнет и вода проникнет через все преграды, которые со-
здали частицы канифольного клея, такая бумага по своей
влагопрочности не будет отличаться от неклееной.
Для придания бумажной продукции влагопрочности при-
меняют различные методы. Так, растительный пергамент, по-
лученный обработкой бумаги-основы серной кислотой, пред-
ставляет собой бумагу, прочную во влажном состоянии. Благо-
даря пергаментации бумага становится непроницаемой для
воды, которая не может разрушить связи, образовавшиеся
между волокнами в результате их обработки серной кислотой.
Известны и другие методы одновременного придания бумаге
влагопрочности и водонепроницаемости за счет покрытия по-
верхности бумаги влагостойким лаком, пленками пластических
масс или металлической фольгой. Все эти методы оказались,
однако, относительно дорогими и малопроизводительными.
К тому же одновременно с приданием бумаге влагопрочности
они не всегда в желательном направлении изменяют основные
свойства исходной бумаги: ее впитывающую способность, мяг-
кость, гибкость и пр. Поэтому эти методы имеют ограниченную
область применения.
Наибольшее распространение в мировой практике получили
методы придания бумаге влагопрочности с использованием
в ее композиции карбамидо- и меламиноформальдегиднои
смол. Исходными веществами для их получения являются со-
ответственно карбамид — CO(NH2)2 и меламин — (CNNHsh-
Продукты, получаемые в результате взаимодействия карбамида
или меламина с формальдегидом, поступают на бумажную
фабрику для использования в производстве влагопрочных, ви-
дов бумаги. В СССР такими продуктами являются карбамидо-
формальдегидная смола марки МКС-10П и меламиноформаль-
дегидная смола марки 76. Оба продукта катионного характера
и для своего осаждения на волокна не требуют применения
сернокислого алюминия, который может быть, однако, одно-
временно использован для других целей: осаждения на волокна
канифольного клея, минеральных наполнителей, красителей
и пр.
Карбамидоформальдегидная смола легко растворима в воде
и поэтому ее применение проще, чем меламиноформальдегид-
ной смолы, которую растворяют в 1,5 %-ном растворе соляной
кислоты при температуре около 30 °C. Солянокислый раствор
меламиноформальдегидной смолы по мере его вызревания
(оно практически длится 12 ч) из молекулярного превращается
в коллоидный с голубоватым опалесцирующим оттенком. Вяз-
кость раствора при этом увеличивается и размер частиц до-
стигнет 10—20 нм. Такой раствор с концентрацией смолы 10—
87
12 % уже пригоден к употреблению. Он вводится в бумажную
массу в зависимости от требуемой степени влагопрочности бу-
маги в количестве от 1 до 5 % сухой смолы к массе сухих во-
локон. Раствор смолы наиболее целесообразно вводить в на-
порный ящик бумагоделательной машины, т. е. непосредственно
перед поступлением бумажной массы на машину. Для поверх-
ностной обработки бумаги эта смола не применяется.
Водный раствор карбамидоформальдегидной смолы вызре-
ванию не подвергается и может быть использован для введе-
ния в бумажную массу, а также и для поверхностной обра-
ботки бумаги. В последнем случае для повышения влагопроч-
ности рекомендуется пользоваться смесью растворов смолы и
крахмала (или карбоксиметилцеллюлозы).
Технологический процесс изготовления влагопрочных видов
бумаги на бумагоделательной машине отличается от процесса
изготовления обычных видов бумаги лишь режимами сушки и
переработки сухого бумажного брака. При сушке влагопроч-
ной бумаги под влиянием температуры поверхности сушильных
цилиндров происходит процесс поликонденсации находящихся
в бумаге синтетических смол с образованием между раститель-
ными волокнами связей, которые вода уже не может пол-
ностью разрушить. Этим и объясняется придание бумаге свой-
ства влагопрочности. Для того чтобы поликонденсация смолы
возможно полнее произошла во время пребывания бумаги на
сушильной части бумагоделательной машины, необходимо под-
держивать в середине и в конце сушильной части повышенную
температуру поверхности сушильных цилиндров (до 115—
120 °C при использовании меламиноформальдегидной смолы и
до 125°C при применении карбамидоформальдегидной смолы).
Сухой брак влагопрочной бумаги требует специальной об-
работки, потому что обычными методами влагопрочную бумагу
можно разбить лишь на отдельные мелкие кусочки (лепестки),
но не удается распустить на отдельные волокна. Сухой брак
бумаги, полученной в результате обработки волокон меламино-
формальдегидной смолой, распускается на волокна значи-
тельно труднее, чем сухой брак влагопрочной бумаги, получен-
ной в результате воздействия на волокна карбамидоформаль-
дегидной смолы. Существуют различные способы переработки
сухого влагопрочного брака, однако наиболее распространен-
ный способ переработки высоковлагопрочного брака заключа,-
ется в механической его переработке в кислой среде с pH
4,5—3,5 при температуре примерно 80°C. Такая среда со-
здается добавкой к отходам влагопрочной бумаги сернокислого
алюминия в количестве 1—2 % при подаче острого пара, рас-
ход которого составляет примерно 1 кг на 1 кг влагопрочной
бумаги.
Меламино- и карбамидоформальдегидная смола помимо
придания бумаге влагопрочности одновременно способствуют
проклейке бумаги канифольным клеем, увеличению сопротив-
88
лений разрыву, продавливанию и удлинению до разрыва во
влажном состоянии бумаги. При малой дозировке смолы уве-
личивается и сопротивление бумаги излому. Однако с увеличе-
нием содержания смолы в бумаге возрастает ее жесткость, что
приводит к снижению ее сопротивления излому. Сопротивление
бумаги раздиранию с увеличением расхода смол непрерывно
уменьшается.
Помимо указанных формальдегидных смол для изготовле-
ния влагопрочных видов бумаги иногда применяют диальдегид-
ные смолы, неопреновый латекс, полиамидо-полиамино-эпихлор-
гидринную смолу (ППЭ) и др. При выработке влагопрочных
санитарных и косметических тонких видов бумаги, подвер-
гаемых кратковременному действию влаги, используют глиок-
саль путем пропитки им готовой бумаги. О придании бумаге
влагопрочности можно дополнительно прочесть в книгах (5,
с. 216—225; 20, с. 335—359; 24, с. 83—86, 136—143].
§ 23. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ
В КЛЕЕПОДГОТОВИТЕЛЬНОМ ОТДЕЛЕНИИ
Специфические особенности техники безопасности при ра-
боте в клееподготовительном отделении определяются прежде
всего упомянутыми веществами: канифолью, едким натром,
сернокислым алюминием, формальдегидными смолами для
придания бумаге влагопрочности, соляной кислотой для при-
готовления раствора меламиноформальдегидной смолы и др.;
они связаны с применением пара для варки клея и с исполь-
зованием электродвигателей для различного рода размешиваю-
щих и подъемных устройств.
Так как канифольная пыль образует с воздухом взрыво-
опасные смеси, необходимо ежесменно тщательно подметать
соответствующие помещения и вытирать их мокрыми тряпками,,
а также вытирать и места, где эта пыль может скапливаться.
Должна хорошо работать система вентиляции помещения
над оборудованием варки клея, разведения сернокислого алю-
миния, карбамидо- и меламиноформальдегидных смол. При
разведении последних выделяется свободный формальдегид,
вызывающий у обслуживающего персонала раздражение слизи-
стой оболочки дыхательных путей и слезоточение.
Работа со щелочами и кислотами должна осуществляться
с большой осторожностью и с использованием специальной
одежды: брезентовых или резиновых рукавиц и фартуков, ре-
зиновых сапог, а также защитных очков. Во время визуальных
наблюдений за варкой клея и растворением формальдегидных
смол следует пользоваться противогазом. Чтобы предотвратить
выбросы реакционной смеси при варке клея, нужно тщательно
поддерживать установленный режим варки. Во избежание ожо-
гов рабочих паропроводы должны быть хорошо изолированы,
а вентили и фланцы не должны пропускать пар.
8»
Источником несчастных случаев при неправильной эксплуа-
тации могут служить подъемные механизмы, установленные
в клееподготовительном отделении. Поэтому должно быть за-
прещено пользование неисправными подъемными механизмами,
а при их исправности следует точно соблюдать правила их экс-
плуатации.
По вопросам техники безопасности в клееподготовительном
отделении дополнительно можно прочесть в работе [7,
с. 78—80].
Глава 4
НАПОЛНЕНИЕ БУМАГИ
§ 24. НАЗНАЧЕНИЕ ПРОЦЕССА НАПОЛНЕНИЯ БУМАГИ
И ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ
НА ЕЕ СВОЙСТВА
При выработке многих видов бумаги в их композицию вво-
дят минеральные наполнители. Чаще всего для этой цели ис-
пользуют каолин, однако применяют и другие виды минераль-
ных наполнителей: мел, тальк, гипс, двуокись титана и др.
Введение в бумагу минеральных наполнителей осуществля-
ется в основном для удешевления бумаги, так как обычно цена
минеральных наполнителей ниже цены волокнистых полу-
фабрикатов и замена Известного количества растительных во-
локон минеральным наполнителем представляет определенный
экономический интерес; для повышения белизны бумаги, так
как белизна применяемых в бумажной промышленности напол-
нителей большей частью выше белизны используемых волокни-
стых материалов; для придания бумаге непрозрачности, что
обеспечивает возможность использования для письма и печати
обеих сторон бумажного листа без опасения просвечивания
текста, написанного или напечатанного на одной стороне бу-
маги, на другую ее сторону.
Кроме того, минеральные наполнители увеличивают пори-
стость бумаги, ее воздухопроницемость, впитывающую спо-
собность и скорость сушки, снижают деформацию бумаги при
ее намокании и уменьшают склонность бумаги скручиваться.
Пористость бумаги от введения в ее композицию минераль-
ного наполнителя возрастает тем сильнее, чем больше размер
частиц использованного наполнителя. Лишь в тех случаях,
когда применяются широкие, неправильной формы волокна
(например, грубая древесная масса) и получаемый волокнистый
материал (например, картон) обладает повышенной пористо-
стью, введение минерального наполнителя, частицы которого
имеют размер меньший, чем диаметр пор волокнистого мате-
риала, не будет способствовать дальнейшему повышению по-
90
ристости волокнистого материала. В этом случае возможно об-
ратное явление: частицы минерального наполнителя, заполняя
широкие поры волокнистого материала, будут забивать их,
уменьшая общую пористость материала. Очевидно, что при
этом не будут обнаружены все те явления, которые сопутствуют
повышенной пористости материала, т. е. повышение воздухо-
проницаемости, впитывающей способности и пр.
Наполнитель в бумаге повышает ее гладкость после калан-
дрирования, так как частицы наполнителя при каландрирова-
нии бумаги заполняют углубления на шероховатой поверхно-
сти листа, чем способствуют увеличению его гладкости. Одно-
временно при этом происходит уплотнение листа и снижение
его воздухопроницаемости.
Наличие минерального наполнителя в бумаге делает ее про-
свет более равномерным, что одновременно с увеличением
белизны бумаги, ее непрозрачности, гладкости и впитывающей
способности (в том числе и к типографской краске) улучшает
печатные свойства бумаги.
С повышением плотности наполнителя, используемого при
изготовлении бумаги, увеличением его количества в бумаге и
степени дисперсности наполнителя повышается плотность бу-
маги. Наиболее сильно она повышается и соответственно сни-
жается толщина бумаги при использовании в качестве напол-
нителя цинковых пигментов, бланфикса и двуокиси титана.
С увеличением содержания в бумаге большинства видов на-
полнителей увеличивается ее вялость. Такая бумага, будучи
положена на две опоры, обнаруживает значительную стрелу
прогиба в отличие от жесткой бумаги, мало прогибающейся
в промежутке между опорами при подобном испытании. Упру-
гие свойства бумаги от введения в нее минерального наполни-
теля снижаются, а пластичность ее увеличивается.
Большинство наполнителей снижает шум при перелистыва-
нии бумаги. Исключением является гипс, придающий бумаге
звонкость и жесткость на ощупь.
Наряду с указанными выше многими положительными свой-
ствами минеральный наполнитель придает бумаге и некоторые
отрицательные свойства. Частицы минерального наполнителя,
находясь в промежутках между растительными волокнами,
увеличивают пористость бумаги, ее воздухопроницаемость
(рис. 21) и препятствуют установлению между волокнами
прочных связей. Координационная связь через ионы алюминия
при этом не может компенсировать влияние снижения числа
водородных и других видов прочных связей. Поэтому бумага,
содержащая минеральный наполнитель, обычно отличается по-
ниженной механической прочностью (рис. 22). Особенно при
этом снижается сопротивление излому. Чем больше содержа-
ние наполнителя в бумаге, тем она слабее. К тому же с увели-
чением содержания в бумаге минерального наполнителя
в большей степени обнаруживается пылимость бумаги.
91
О количестве наполнителя в бумаге судят по ее зольности,
величина которой редко бывает выше 26—30 % от массы абс.
сухой бумаги. Ограничивает содержание наполнителя в бумаге
наблюдаемое при этом снижение ее механической прочности,
а применительно к некоторым видам бумаги для печати — опа-
сение проникновения типографской краски на противополож-
ную сторону листа из-за чрезмерно возросшей впитывающей
способности бумаги и уменьшения степени ее проклейки.
Наполнитель, %
Содержание наполнителя f %
Рис. 21. Изменения воздухопроницаемости бумаги в зависимости от содер-
жания в ней наполнителя (каолина):
/ — бумага с наполнителем; 2 — бумага без наполнителя с той же массой 1 м2
Рис. 22. Изменения разрывного груза бумаги в зависимости от содержания
в ней наполнителя (каолина):
/ — бумага с наполнителем; 2 — бумага без наполнителя с той же массой 1 м2
Для устранения отрицательного влияния минерального на-
полнителя на механическую прочность бумаги пользуются ме-
тодами модификации наполнителя и введения в бумажную
массу некоторых веществ. Так, например, при обработке као-
лина алюминатом натрия с одновременным введением в бу-
мажную массу полиакриламида или же при обработке его си-
ликатом натрия можно существенно повысить содержание на-
полнителя в бумаге без снижения при этом ее механической
прочности. Известны и другие эффективные способы модифика-
ции минерального наполнителя.
По содержанию минерального наполнителя все виды бу-
маги условно разделяются на 4 класса. К первому классу от-
носятся виды бумаги с естественной зольностью волокон, т. е.
все виды бумаги, в которые минеральный наполнитель не вво-
дится: высокопрозрачные, электроизоляционные (за исключе-
нием оксидной), фильтровальные, бумага-основа для фибры и
для пергамента и др. Второй класс охватывает все виды мало-
зольной бумаги, т. е. бумагу с содержанием золы до 5%: га-
зетная, перфокарточная, обойная, мундштучная бумага, основа
для фотографической, основа для светочувствительной бумаги
92
и др. К третьему классу относятся все виды бумаги со средней
зольностью, т. е. с зольностью до 12—15%: писчая, офсетная,
литографская и др. Четвертый класс объединяет все виды
высокозольной бумаги, т. е. с содержанием золы более
15%: бумага для глубокой печати, типографская, словар-
ная и др.
О влиянии минерального наполнителя на свойства бумаги
можно дополнительно прочесть в книгах [5, с. 225—233; 20,
с. 38—44].
§ 25. ХАРАКТЕРИСТИКА ИСПОЛЬЗУЕМЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ
НАПОЛНИТЕЛЕЙ И ПРИГОТОВЛЕНИЕ ИХ СУСПЕНЗИИ
Каолин, или белая глина, — минеральный наполнитель,
чаще других используемый для наполнения бумаги. Очищен-
ный от примесей (кварца и слюды) каолин по своему составу
может быть выражен формулой А12О3 • 2SiO2 • 2Н2О. Он содер-
жит 39,6 % окиси алюминия, 46,5 % окиси кремния и 13,9 %
гидратной воды. Этот минеральный наполнитель является про-
дуктом выветривания и разрушения водой горных пород — гра-
нита и полевого шпата. На месте добычи на обогатительных
фабриках каолин подвергается очистке от примесей, обезвожи-
ванию и сушке. На бумажную фабрику он поступает в плитках
или чаще в молотом виде в бумажных мешках.
Гранулометрический состав каолина изменяется в зависимо-
сти от места его добычи. Обычно каолин содержит зерна раз-
мером от 0,1 до 40 мкм с преобладающим составом от 0,5 до
1 мкм. Для выработки широкого ассортимента бумаги для
письма и печати следует пользоваться полидисперсным каоли-
ном с размером частиц менее 10 мкм и с содержанием частиц
менее 2 мкм в количестве 50—60%. При выработке же тонких
видов бумаги для печати содержание в каолине частиц раз-
мером менее 2 мкм должно быть от 70 до 90 % и более. Плот-
ность каолина 2,5—2,8 г/см3. Белизна различных марок као-
лина от 70 до 90 % и более.
Тальк по своему составу отвечает формуле 2MgO • SiO2 •
- Н2О и согласно этой формуле содержит 63,5 % SiO2, 31,7 %
MgO и 4,8 % Н2О. Благодаря чешуйчатому строению своих ча-
стиц он хорошо удерживается в бумажном полотне при изготов-
лении бумаги на бумагоделательной машине. Тальк придает
бумаге гладкость и блеск, мягкость на ощупь, бесшумность при
перелистывании и оказывает меньшее, чем каолин, отрицатель-
ное влияние на механическую прочность бумаги и степень ее
проклейки. Он содержит частицы размером от 0,5 до 40 мкм
с преобладающим составом частиц размером от 1 до 10 мкм.
В большинстве случаев белизна талька несколько ниже, чем
у каолина. Встречаются разновидности талька по оттенку
от белого до серого и зеленоватого и с относительно высокой
степенью белизны. Плотность талька 2,6—2,8 г/см3.
93
Мел по своему составу представляет собой углекислый
кальций СаСОз и в лучших сортах содержит 56 % СаО и
44 % СОг. Однако нередко в меле имеются небольшие примеси
SiO2, AI2O3, MgO, Ре20з и некоторого количества воды. Белизна
мела поэтому колеблется в широких пределах — от 70—80 % до
96%. Наличие мела в бумаге придает ей непрозрачность, вы-
сокую степень лоска после каландрирования и хорошие печат-
ные свойства. Он меньше, чем каолин, снижает механическую
прочность бумаги и степень ее проклейки, но удержание его
в бумаге ниже. Серьезным недостатком мела является вызы-
ваемое им сильное пенообразование, особенно в кислой среде.
При его применении в процессе изготовления клееной бумаги
проклейку следует осуществлять в нейтральной или слабоще-
лочной средах. Особенно пригоден мел в производстве папи-
росной бумаги для регулирования скорости ее сгорания и по-
лучения светлого пепла. Плотность мела 2,2—2,7 г/см3.
Гипс по своему теоретическому составу представляет со-
бой CaSO4-2H2O с содержанием 32,58 % СаО, 46,51 % SO3 и
20,93 % Н2О. В производстве бумаги гипс используется как
в природном состоянии (ленцин), так и в обожженном виде
(анналин). Природный гипс с преобладающим размером ча-
стиц 1—10 мкм придает бумаге звонкость и жесткость на
ощупь. Он мало снижает прозрачность бумаги, плохо сглажи-
вает бумагу после ее каландрирования, увеличивает пыление
бумаги. Серьезным недостатком гипса является его значитель-
ная растворимость в воде, что влечет за собой потери этого
наполнителя со сточными водами. Обжиг гипса способствует
увеличению его белизны (до -96%) и уменьшению среднего
размера частиц (менее 5 мкм). Это благоприятно сказывается
на свойствах бумаги, изготовляемой с применением такого на-
полнителя. Плотность гипса в результате его обжига повыша-
ется с 2,3—2,4 до 2,8—2,9 г/см3.
Титановые пигменты, используемые в качестве на-
полнителя бумаги, представляют собой либо двуокись титана,
либо двуокись титана в сочетании с гипсом и сернокислым ба-
рием. В последнем случае содержание гипса и сернокислого
бария может достигать 50—75 %.
Титановые пигменты отличаются исключительно высокой
белизной (до 97—98%) и малыми размерами частиц (в сред-
нем 0,3—0,5 мкм). Благодаря этому они придают бумаге даже
при малом их содержании (2—3 % к массе волокон) высокую
степень непрозрачности, что делает их весьма пригодными, не-
смотря на относительно высокую стоимость в производстве
тонких видов бумаги для печати (словарной и др.). Для при-
дания аналогичной степени непрозрачности потребовалось бы
вводить в бумагу значительное количество (до 30 %) каолина,
что привело бы к существенному ослаблению бумаги. Из-за
большого различия в коэффициенте преломления лучей у тита-
новых пигментов (2,55) и волокон целлюлозы (1,53) титано-
94
вне пигменты успешно используют в производстве бумаги-ос-
новы для слоистых пластиков. Плотность двуокиси титана
4,2 г/см3.
Поступающий на бумажную фабрику сухой наполнитель
загружается в мешалку, где его размешивают с водой до по-
лучения равномерной суспензии с концентрацией 200—400 г/л.
Далее эта взвесь проходит очистку на перфорированном бара-
бане или вибрирующем сите и из промежуточного бассейна
с мешалкой насосом подается на центриклинер для очистки от
песка. Очищенная суспензия поступает в сборники, снабжен-
ные лопастным мешальным устройством, откуда уже направ-
ляется при концентрации 150—200 г/л в технологический поток
изготовления бумаги. При выборе оборудования для приготов-
ления суспензии наполнителя следует руководствоваться дан-
ными, приведенными в Справочнике бумажника (15, с. 440—
465].
§ 26. УДЕРЖАНИЕ НАПОЛНИТЕЛЯ В БУМАГЕ
И КОНТРОЛЬ ЗА ПРОЦЕССОМ ЕЕ НАПОЛНЕНИЯ
По экономическим и технологическим соображениям жела-
тельно обеспечить максимальную удерживаемость наполнителя
на растительных волокнах. Это достигается различными меро-
приятиями.
Значительное влияние на удержание наполнителей и мел-
ких волокон в бумажном полотне оказывает величина pH
среды, регулируемая дозировкой вводимого в бумажную массу
сернокислого алюминия. Волокна в воде имеют отрицатель-
ный электростатический заряд и под действием одинаковых за-
рядов взаимно отталкиваются, находясь в водной среде в дис-
пергированном состоянии. При введении сернокислого алюми-
ния, являющегося электролитом, трехвалентные положительно
заряженные ионьг алюминия нейтрализуют отрицательный за-
ряд волокон и частиц наполнителя и при изоэлектрической
точке наступает коагуляция. Волокна в виде хлопьев и ча-
стицы наполнителя осаждаются на сетке бумагоделательной
машины. Это способствует удержанию наполнителей и мелких
волокон.
В чрезмерно кислой среде, т. е. в избытке сернокислого алю-
миния при pH 3,5, вновь начинается диспергирование частиц,
так как в этом случае преобладает положительный заряд алю-
миния и возобновляется взаимное отталкивание частиц. По-
этому, вводя сернокислый алюминий с целью удержания ча-
стиц наполнителя и мелких волокон, следует контролировать pH
среды. Оптимальным в данном случае является pH около 5.
Механизм удержания частиц наполнителя различен в зави-
симости от их размеров. Крупные частицы удерживаются в ос-
новном механически при фильтрации сквозь волокнистый слой
95
в процессе образования бумажного листа. Мельчайшие частицы
удерживаются за счет адсорбции вследствие понижения отри-
цательного электрического заряда наполнителя, перезарядки и
координационной связи с катионом алюминия. Отсюда понятно,
что коагулирующее действие сернокислого алюминия в боль-
шей степени сказывается на удержании не крупных, а мель-
чайших частиц наполнителя.
Удержание наполнителя зависит также от формы его ча-
стиц. Наиболее высокое удержание наблюдается у талька (че-
шуйчатая форма частиц) и асбестина (игольчатая форма), низ-
кое— мела (округлая форма частиц), а наименьшее — у частиц
необожженного гипса, частично растворяющегося в воде.
Очевидно, что в бумаге, изготовленной из массы жирного
помола, образующей плотный слой волокон на сетке, удержа-
ние частиц наполнителя выше, чем в бумаге, изготовленной из
массы садкого помола. Удержание наполнителя в тонкой бу-
маге ниже, чем в бумаге с повышенной массой 1 м2, изготов-
ляемой при меньшем разбавлении на сетке, фильтрующий слой
которой лучше задерживает частицы наполнителя.
Удержание наполнителей различными видами волокон нахо-
дится в зависимости от адсорбционной способности волокон и
от их размеров. Наибольшее удержание наполнителей обнару-
живают волокна, обладающие высокой адсорбционной способ-
ностью и малыми размерами. Поэтому наиболее высокое удер-
жание наполнителей при всех прочих равных условиях наблю-
дается в бумаге, содержащей древесную массу, и низкое
удержание — в бумаге из хлопковой полумассы, обладающей
низкой адсорбционной способностью.
Удержание наполнителя во многом зависит от степени ис-
пользования оборотной воды на фабрике. Чем полнее она ис-
пользуется и чем ближе к замкнутому цикл ее использования,
тем выше удержание наполнителя и меньше его промой.
Если кроме наполнителя в бумажную массу вводятся еще
и проклеивающие вещества, то наибольшее удержание напол-
нителя достигается тогда, когда он вводится первым. Наилуч-
шие же результаты проклейки достигаются тогда, когда напол-
нитель вводится последним — после канифольного клея и серно-
кислого алюминия.
В настоящее время для повышения удержания наполнителя
в бумаге с 40—60 до 80 % и выше в массу вводят непосред-
ственно перед бумагоделательной машиной различные веще-
ства, вызывающие хлопьеобразование: животный клей, акти-
вированный силикат и, в особенности, полиэтиленимин (ПЭИ)
и полиакриламид (ПАА). Последний выпускается в качестве
сополимера акриловой кислоты и акриламида. Оптимальным
значением pH массы для эффективного действия ПАА является
pH в пределах 4,5—6. В этих пределах при дозировке из рас-
чета 150—300 г абс. сухого ПАА на 1 т бумаги удержание на-
полнителя в бумаге увеличивается на 20—25 %. Дополнительное
96
введение раствора ПАА непосредственно перед массоулавли-
вающей аппаратурой в количестве 1,25 г на 1 м3 осветляемой
воды способствует повышению эффективности работы массо-
улавливающей аппаратуры. Степень улавливания взвеси увели-
чивается от 70—80 до 98—99 %.
Одно из убедительных объяснений механизма хлопьеобра-
зования под действием ПАА заключается в следующем. Длин-
ные молекулы ПАА одновременно связываются с несколькими
взвешенными частицами наполнителя, которые таким образом
оказываются связанными между собой в сложные агрегаты-
флокулы. Последние состоят из твердых частиц «прошитых»
длинными нитями молекул ПАА. Такие флокулы хорошо за-
держиваются слоем волокон на сетке бумагоделательной ма-
шины. Этот же механизм действия ПАА объясняет повышение
удержания мелких волокон при использовании ПАА, улучше-
ние при этом равномерности структуры листа и повышение его
механической прочности. Не исключается возможность обра-
зования водородной или какой-либо иной связи между вводи-
мым полимером и волокнами целлюлозы.
Повышению удержания в бумаге минеральных наполни-
телей могут способствовать также катионные крахмалы, кар-
боксиметилцеллюлоза и, помимо ПАА, некоторые другие син-
тетические вещества: полиэтиленимины, полиамины, полиами-
дамины.
Ниже приводятся некоторые расчетные формулы для опре-
деления содержания наполнителя в бумажной массе и в бу-
маге, а также степени удержания и использования наполни-
теля.
Ны = 100----м—Зв , (7)
100 — зм — п
н6 = 100---, (8)
100 — Зб — п '
где Ны, Н6— соответственно содержание абс. сухого наполни-
теля в абс. сухой массе к абс. сухой бумаге,%; Зм, Зб и Зв —
соответственно содержание золы в абс. сухих массе, бумаге и
волокнах, %; П — потери при прокаливании абс. сухого на-
полнителя, %.
Для каолина 77=12—14 %, необожженного гипса 19—21 %,
талька 4—6%, а при прокаливании мела потери составляют
около 40 % за счет разложения карбоната с образованием
окиси кальция и углекислого газа.
Степень удержания наполнителя У характеризует выражен-
ное в процентах отношение содержания наполнителя в бумаге
к его содержанию в исходной бумажной массе:
у_ . Яб100 _ (Зб — Зв) (100 — Зм — 77) 100
Нк (3„ —Зв) (100 —Зб —77) ’
4 Заказ № 2948
97
Степень использования наполнителя И определяется по фор-
муле:
Я = Кн100/К3, (10)
где Кн — количество воздушно-сухого наполнителя, содержа-
щегося в Б кг бумаги брутто на накате бумагоделательной
машины, кг; К3— количество воздушно-сухого наполнителя, за-
гружаемого в массу для выработки Б кг бумаги, кг.
Кн = БНб/(100- в), (11)
где Б — количество воздушно-сухой бумаги брутто на накате,
кг; в — влажность воздушно-сухой бумаги, %.
Расход минерального наполнителя на 1 т вырабатываемой
бумаги зависит, в первую очередь, от вида изготовляемой бу-
маги и применяемого наполнителя, степени использования обо-
ротной воды, применения в производстве веществ, способст-
вующих удержанию наполнителя, pH среды в процессе напол-
нения бумаги, номера ткани сетки бумагоделательной машины
(числа ячеек на единице длины сетки) и других более второ-
степенных производственных факторов.
Удельный расход наполнителя Р, кг на 1 т бумаги, опре-
деляется по формуле
р = (1000 —В) 3100 , । ~
~ УС '
где В—влага кг на 1 т бумаги нетто (по данным ГОСТа);'
3 — содержание золы, % в массе абс. сухой бумаги (по дан-
ным ГОСТа); У — удержание наполнителя, %; С — сухость
наполнителя, %.
Применительно к использованию каолина с влажностью
15 % (С = 85 %) при выработке писчей бумаги № 2 (влаж-
ность 8 %) с зольностью 6 % и удержанием 80 % расход као-
лина на 1 т бумаги составит
п (1000 —80) 6 100 О1
Контроль процесса наполнения бумаги сводится к опреде-
лению концентраций суспензии наполнителя, правильной до-
зировки его количества при поступлении в поток бумажной
массы, определению и регулировке pH среды, а также золь-
ности изготовляемой бумаги. Контроль степени удержания и
степени использования наполнителя, а также удельного его
расхода сводится к определению величин, входящих в указан-
ные выше формулы. Дополнительные данные об удержании ми-
неральных наполнителей можно прочесть в книгах [5, с. 233—
244; 20, с. 44—51].
98
Глава 5
КРАШЕНИЕ БУМАГИ
§ 27. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Окрашивание бумаги в какой-либо цвет осуществляют или
крашением бумажной массы, из которой изготовляется бумага,
или окраской бумаги с поверхности при использовании для
этой цели употребляемых в полиграфии методов нанесения пе-
чати или оборудования, применяемого в бумажной про-
мышленности (клеильного пресса, бумагокрасильной машины
и др.).
К окрашенным видам бумаги относятся: основы для фибры
и пергамента, промокательная, для текстильных патронов и
конусов, неактиничная, бутылочная, афишная, для спичечных
коробок, писчая цветная, разные декоративные виды бумаги,
некоторые разновидности упаковочной бумаги, конвертной,
прядильной, электротехнических видов бумаги, салфеточной
бумаги, бумаги для печати, а также другие виды бумажной
продукции.
Если при помощи крашения бумаге придается определен-
ный цвет, то для придания ей того или иного оттенка поль-
зуются подцветкой бумаги, осуществляемой обычно вве-
дением в бумагу малого количества соответствующего краси-
теля. Подцветку производят преимущественно для устране-
ния желтизны различных видов бумаги для письма и печати
и придания им подсиниванием видимой белизны. Это делают
аналогично тому, как подсинивают белье при стирке. Не всегда,
впрочем, подцветкой хотят повысить видимую белизну бумаги,
иногда подцветку осуществляют для придания бумаге слегка
голубоватого, розоватого или другого оттенка.
В зависимости от вида и назначения окрашенной бумаги,
способа крашения и условий осуществления этого процесса
к используемым красителям предъявляются различные требо-
вания, которые в большинстве случаев сводятся к способности
придания бумаге яркой окраски при минимальном их расходе
и хорошем удержании на волокнах. Окраска при этом не дол-
жна смываться водой и должна быть свето- и теплоустойчи-
вой, в отдельных случаях желательна кислото- и щелочестой-
кость красителя или устойчивость к каким-либо специфиче-
ским химикатам, с которыми соприкасается окрашенная
поверхность бумаги. Красители, используемые в разных видах
бумаги санитарно-бытового назначения, должны быть неток-
сичными, дешевыми, во многих случаях светостойкими и ус-
тойчивыми к действию обработок влажной среды. Например,
от окрашенных салфеток требуется устойчивость к воздейст-
вию воды, молока, уксуса, спирта, жиров и т. п.
Сам процесс крашения по своей природе коллоидно-хими-
ческий. При этом краситель из раствора должен быть равно-
4* '99
мерно и прочно закреплен на компонентах бумаги: волокнах,
частицах минерального наполнителя и пр. Существенное зна-
чение при крашении имеют адгезионные явления и проявляю-
щиеся при этом силы взаимодействия красителя с поверх-
ностью, подлежащей окраске. Природа сил связи красителя
с окрашиваемой поверхностью различна в зависимости от вида
красителя и условий крашения.
Красители могут поступать на бумажную фабрику сухими
и в разведенном виде с концентрацией 30—40%. Использова-
ние уже разведенных красителей имеет существенные преи-
мущества: отпадает необходимость в наличии на бумажной
фабрике баков для разведения красителей, снижается трудо-
емкость в приготовлении их растворов и устраняется проблема
в образовании пыли, неизбежно возникающей при использова-
нии порошкообразных красителей.
При этом к тому же расход красителей снижается на 20—
40 % за счет уменьшения потерь при взвешивании, растворении
и т. д.
Наибольшие трудности создаются при работе с сажей, ши-
роко используемой для окраски бумаги в черный цвет. Сажа
пылит, сильно загрязняет оборудование, подсобные помещения
и сточные воды. Эти затруднения в значительной степени сни-
жаются при использовании сажи в виде 15—25 %-ной водной
суспензии.
При применении на предприятиях бумажной промышлен-
ности красителей, поступающих в разведенном виде, открылись
возможности использования систем автоматического (непре-
рывного или периодического) введения красителей в бумаж-
ную массу, что облегчает процесс окраски бумаги и
способствует равномерному ее окрашиванию при выработке на
быстроходных бумагоделательных машинах с уменьшением ко-
личества цветного брака.
Имеющие место затруднения при поверхностном крашении
бумаги в значительной степени устраняются в случаях, когда
такая окраска бумаги одновременно сочетается с ее поверх-
ностной проклейкой.
К числу преимуществ окраски бумаги с поверхности нужно
отнести возможность совмещения этого процесса с другими
видами поверхностной обработки бумаги (придание влагопроч-
ности, биостойкости, пластичности и пр.). Качество поверх-
ностно окрашенной бумаги во многих случаях (но не во всех)
превосходит качество бумаги, окрашенной в массе. При по-
верхностной окраске бумаги с повышенной массой 1 м2 наблю-
дается, по сравнению с окраской бумажной массы, существен-
ная экономия дорогих красителей, достигающая 30—40%. Сле-
дует также учитывать, что поверхностное крашение бумаги не
влечет за собой спуск в водоем окрашенной сточной производ-
ственной воды. Это очень важно в условиях все более усили-
вающейся во всем мире борьбы за охрану природы.
100
§ 28. КЛАССИФИКАЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКА
красителей
Для окраски бумаги применяют различные красители, ко-
торые можно разделить на неорганические (естественные и ис-
кусственные), используемые в настоящее время редко, и ор-
ганические. Из неорганических красителей следует упомянуть
ультрамарин, вводимый в бумажную массу для подцветки бе-
лой бумаги. Органические красители также могут быть естест-
венными и искусственными. Именно последние получили в про-
изводстве бумаги наибольшее распространение, так как они
обеспечивают возможности придания изготовляемой бумаге
широкого разнообразия цвета и оттенка. Органические синте-
тические красители, применяемые для окраски бумаги, делятся
на следующие группы: основные, прямые (субстантивные),
кислотные, кубовые и сернистые. Большинство видов красите-
лей представляют собой растворимые красящие вещества, ко-
торые усваиваются волокнами адсорбционно или путем непо-
средственного химического взаимодействия.
Пигментные красители — нерастворимые красящие
вещества, которые либо синтезируются на волокнах из исход-
ных материалов либо осаждаются на волокнах различными
методами: химически из растворимых производных, разложе-
нием их солей или другим способом. К числу пигментных кра-
сителей относятся кубовые и сернистые красители, обладаю-
щие высокими показателями водостойкости и светопрочности.
Кубовые красители характеризуются приданием окрашивае-
мой бумаге ярких цветов и сочных оттенков, что и обусловли-
вает в ряде случаев их применение, несмотря на относитель-
ную дороговизну и усложненную технологию использования.
Сернистые красители дешевы, но придают бумаге тусклую ок-
раску.
Основные красители непосредственно хорошо окраши-
вают волокна древесной массы и небеленой (лучше жесткой)
целлюлозы, но хуже волокна беленой целлюлозы, имеющие
низкое содержание лигнина и гемицеллюлоз, и еще хуже —
тряпичные волокна. Часто эти красители используют также
для окраски волокон из смешанной макулатуры. Во всех этих
случаях достигается получение практически бесцветной сточ-
ной воды. Для фиксации основных красителей на волокнах
древесной массы, т. е. контакта волокон с красителем, доста-
точно всего лишь 20—30 с. Связь основного красителя с во-
локнами химическая. Сорбция этого красителя определяется
содержанием в волокнах карбоксильных групп, к которым ос-
новные красители обнаруживают сродство.
Прямые красители обеспечивают непосредственно хоро-
шую окраску волокон хлопка и беленой целлюлозы и значи-
тельно хуже окрашивают волокна древесной массы. При ок-
рашивании прямыми красителями волокон беленой целлюлозы
101
время контакта этих красителей с волокнами должно состав-
лять до 2, а иногда и 4 мин в зависимости от марки краси-
теля, требуемой интенсивности окраски и условий проведения
процесса крашения. Прямые красители целесообразно при-
менять для окраски неклееных видов бумаги: промокательной,
основы для фибры, основы для пергамента, различной бумаги
санитарно-бытового назначения. Эти красители образуют с гид-
роксильными группами целлюлозы водородную связь. При
этом эффективность сорбции прямого красителя волокнами
целлюлозы в значительной степени зависит от величины со-
ответствующего электрокинетического потенциала. Последний,
однако, не оказывает заметного влияния на сорбцию волок-
нами основного красителя.
Несмотря на то, что в композицию некоторых санитарно-
бытовых видов бумаги (туалетная бумага, бумага для поло-
тенец) часто входит в количестве до 40 % древесная масса,
сравнительно хуже окрашиваемая прямыми красителями, чем
целлюлоза, тем не менее этот вид красителей для указанных
видов бумаги вполне применим, учитывая относительно невы-
сокие требования к их окраске. Одно из преимуществ прямых
красителей — сохранение капиллярных свойств окрашиваемой
бумаги, что особенно важно при применении этих красителей
для окраски впитывающих видов бумаги санитарно-бытового
назначения.
Кислотные красители хорошо окрашивают шелк, шерсть
и полиамидные волокна и плохо окрашивают целлюлозу, дре-
весную массу и частицы каолина. Эти красители обычно ис-
пользуют для окраски проклеенной бумажной массы при из-
бытке сернокислого алюминия. Кислотные красители не дают
такую яркую окраску, как основные, но являются более све-
тостойкими. В осаждении кислотных красителей на раститель-
ных волокнах, имеющих в воде отрицательный заряд, сущест-
венную роль играют силы электростатического притяжения,
проявляющиеся в результате действия при крашении сернокис-
лого алюминия. Окраску основными и прямыми красителями
лучше осуществлять с использованием мягкой производствен-
ной воды, при окраске же кислотными красителями соли жест-
кой воды благоприятствуют процессу крашения.
§ 29. ПЕРЕМЕННЫЕ ФАКТОРЫ ПРОЦЕССА КРАШЕНИЯ
И УДЕЛЬНЫЙ РАСХОД КРАСИТЕЛЕЙ
Сложность процесса крашения обусловлена не только раз-
личием свойств используемых при этом красителей, но и не-
однородностью по виду, строению и химическому составу
волокон, из которых изготовлена бумага, а также наличием
в бумажной массе различно окрашиваемых наполнителей и
проклеивающих веществ. В силу этого на процесс крашения тем
или иным красителем оказывает влияние большое количество
переменных факторов, среди которых можно выделить: вид
102
окрашиваемых волокон и степень их помола, количество в бу-
мажной массе наполнителей, проклеивающих веществ и серно-
кислого алюминия, pH и температуру среды при крашении,
а также температуру сушки и конечную влажность высушивае-
мой бумаги. Несомненное влияние оказывает также степень
использования оборотной окрашенной воды и оборотного
брака, жесткость производственной воды, наличие или отсут-
ствие процесса каландрирования бумаги и пр. Интенсивность
окраски волокон целлюлозы красителями зависит также от
того, подвергалась или не подвергалась окрашиваемая целлю-
лоза предварительной сушке и при какой температуре она
высушивалась. Имеет значение и соотношение длины молекул
красителя с размерами пор волокон. При большой длине моле-
кул красителя последний не может проникнуть в мельчайшие
поры волокон. Как правило, красители желтого цвета обла-
дают относительно малой длиной молекул. По возрастанию
длины молекул красители располагаются в последовательно-
сти: красные, синие, черные.
С повышением степени помола бумажной массы удельная
поверхность волокон повышается, что способствует увеличению
адсорбции ими красителей и получению бумаги с цветом более
яркого тона. Ввиду чувствительности многих видов красителей
даже к небольшим колебаниям величины указанных выше пе-
ременных факторов необходимо во избежание изменения ок-
раски бумаги тщательно придерживаться постоянства техно-
логического режима процесса крашения.
Указанные выше особенности крашения различных расти-
тельных волокон красителями разных групп свидетельствуют
о сложности процесса, для качественного проведения которого
часто пользуются одновременно красителями разных групп.
При этом растворы красителей разных групп обычно нельзя
смешивать во избежание выпадения осадка и вводят эти рас-
творы в массу в определенной последовательности. Например,
при совместном крашении бумажной массы основными и кис-
лотными красителями первоначально в бумажную массу вво-
дят кислотный краситель, а затем после канифольного клея и
сернокислого алюминия — основной. Если крашение осущест-
вляется совместным действием кислотного и прямого краси-
телей, вначале в бумажную массу вводится прямой краситель.
Он же вводится первым в бумажную массу при совместном
крашении основными и прямыми красителями.
Расход прямых красителей в производстве санитарно-быто-
вых видов бумаги при окраске в слабые пастельные тона со-
ставляет до 0,2 % к массе волокон и от 0,2 до 1 % для окраски
бумаги в средние и интенсивные тона.
При выработке различных видов бумаги расход красителей
изменяется в широких пределах в зависимости от вида исполь-
зуемого красителя и требуемой интенсивности окраски
(табл. 6)
103
6. РАСХОД КРАСИТЕЛЕЙ ПРИ ОКРАСКЕ
РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ БУМАГИ, КГ/Т
Краситель Интенсивность окраски
слабая | средняя сильная
Основной 0,2—2,0 3,0—7,0 8,0—15,0
Прямой 0,2—3,0 5,0—10,0 12,5—25
Кислотный 0,5—10 15—30 —-
Кубовый, сернистый 2-5 10—25 —
- Расход красителей для подцветки бумаги составляет от
0,005 до 0,05 кг/т. О крашении и подцветке бумаги дополни-
тельные данные приведены в книгах [5, с. 254—273; 15, с. 466—
478; 20, с. 81—89].
§ 30. ПРИМЕНЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ОТБЕЛИВАТЕЛЕЙ
ДЛЯ ПОДЦВЕТКИ БУМАГИ
Повысить белизну бумаги можно различными способами:
использовать для ее изготовления целлюлозу высокой степени
белизны, применить наполнитель повышенной белизны, осу-
ществить подцветку бумаги ее подсиниванием. Наконец, ви-
димую белизну бумаги можно повысить при использовании так
называемых оптических отбеливателей. Этот последний способ
повышения белизны бумаги имеет преимущество по сравнению
с другими способами повышения белизны, так как не оказы-
вает отрицательного влияния на основные свойства бумаги.
Оптические отбеливатели — это вещества, способные ча-
стично поглощать сине-фиолетовую часть спектра света с пре-
образованием этого поглощения в виде видимого голубого све-
чения (флуоресценции), благодаря чему осуществляется оп-
тический эффект отбелки бумаги. Очевидно, что чем больше
излучаемая голубая флуоресценция оптического отбеливателя,
тем эффективнее его действие. Оптические отбеливатели ис-
пользуются в весьма малых количествах и при этом придают
бумаге столь высокую степень видимой белизны, которую не
может обеспечить ни химическая отбелка волокнистых полу-
фабрикатов, ни использование белых наполнителей, не говоря
уже о красителях для подцветки бумаги. Вместе с тем опти-
ческие отбеливатели не всегда применимы. Так, их нецелесооб-
разно применять в композиции бумаги, содержащей более 20 %
небеленой целлюлозы или древесной массы. Эти полуфабри-
каты сами активно поглощают ультрафиолетовые лучи, что
в значительной степени препятствует действию оптических от-
беливателей. Чем желтее используемые волокнистые мате-
риалы и минеральные наполнители, тем меньше эффект от
действия оптических отбеливателей.
Род минерального наполнителя также имеет определенное
значение. По возрастании способности поглощать ультрафио-
104
летовые лучи наполнители могут быть расположены в следую-
щий ряд: тальк и сульфат бария, каолин, сульфид цинка, дву-
окись титана. .
На проклеенных канифольным клеем видах бумаги эффект
оптической отбелки менее заметен, чем на неклееных. Влияние
оптических отбеливателей при низком pH среды обычно меньше,
чем при высоком.
Оптические отбеливатели можно вводить в бумагу различ-
ными способами: в бумажную массу, в клеильный пресс бу-
магоделательной машины или вместе с покровным слоем при
использовании специального оборудования для мелования бу-
маги. Очевидно, что способы нанесения оптических отбелива-
телей на поверхность бумаги экономически наиболее выгодны,
так как в этом случае нет потерь с промоями, да и нет необхо-
димости иметь оптический отбеливатель в толще бумаги, по-
скольку важной является белизна ее поверхности.
Многочисленные оптические отбеливатели, применяемые
в бумажной промышленности, различаются по своему строе-
нию и химической природе (эскулин, умбелиферон, производ-
ные кумарина, дпароил и др.). Существует большое количе-
ство торговых марок оптических отбеливателей — это с раз-
личными индексами бланкофоры, ленкофоры, ультрафоры,
тинопали, увитексы и пр. Отечественная химическая промыш-
ленность изготовляет оптический отбеливатель под наименова-
нием прямой белый.
Расход оптических отбеливателей при их введении в бу-
мажную массу (вводить следует до добавления сернокислого
алюминия и после введения наполнителей) не превышает 0,1—
0,2 % к абс. сухой массе всей композиции. При поверхностной
обработке бумаги оптический отбеливатель используется в зна-
чительно меньшем количестве, а при введении его в покровную
меловальную суспензию — всего лишь 0,1—0,15 % от абс. су-
хой массы компонентов.
Оптические отбеливатели применяются для повышения бе-
лизны различных видов бумаги для письма и печати. Благо-
даря контрасту между белизной бумаги и цветом печатной
краски или чернил текст, нанесенный на подобную бумагу,
выглядит особенно четким и приятным для глаза. Хорошие ре-
зультаты дает применение оптических отбеливателей для по-
вышения белизны основы фотобумаги, картографической бу-
маги, основы для парафинирования, полотенечной, основы для
слоистых пластиков и многих других видов бумаги. Целесо-
образным также является введение оптических отбеливателей
в белый покровный слой коробочного картона. Рекомендуется
также введение оптических отбеливателей в композицию белой
оберточной бумаги для упаковки пищевых продуктов, портя-
щихся под влиянием ультрафиолетовых лучей. Оптические от-
беливатели применяются также в производстве пергамента, ко-
торый становится светлее, повышается его непроницаемость
105
для ультрафиолетовых лучей, что предотвращает пожелтение
масла, завернутого в такой пакет.
Обычные приборы, служащие для определения белизны бу-
маги, непригодны для измерения флуоресцентного свечения бу-
маги, содержащей оптический отбеливатель, так как источники
света этих приборов излучают мало лучей в ультрафиолетовой
области. Поэтому белизну бумаги, содержащей оптический от-
беливатель, называют видимой, подразумевая при этом визу-
альное восприятие ее человеческим глазом при дневном осве-
щении бумаги. Для количественной характеристики белизны
этой бумаги пользуются лейкометром — прибором, в котором
в качестве источника света наряду с обычной лампой накали-
вания имеется ртутная лампа, обладающая достаточно мощ-
ным ультрафиолетовым излучением. Обычная лампа накали-
вания используется при определении белизны бумаги, не
содержащей оптических отбеливателей, ртутная лампа дает
возможность определять белизну бумаги, содержащей оптиче-
ский отбеливатель.
О применении оптических отбеливателей дополнительные
данные приведены в книгах [5, с. 273—276; 20, с. 461—465].
Глава 6
ПОДГОТОВКА БУМАЖНОЙ МАССЫ
К ОТЛИВУ БУМАГИ
§ 31. РАФИНИРОВАНИЕ И ОЧИСТКА МАССЫ
Нередко перед отливом бумаги на бумагоделательной
машине исходную бумажную массу отрегулированной концен-
трации из машинного бассейна через переливной бачок посто-
янного напора направляют для окончательного размола на ко-
ническую или дисковую мельницы, устанавливаемые не в раз-
мольно-подготовительном отделе, а в начале зала бумагодела-
тельных машин.
Большей частью назначение такого размола — рафинирова-
ние массы, т. е. разбивка отдельных сохранившихся пучков
волокон и выравнивание степени помола всей массы с незна-
чительным повышением общей степени помола массы (на 1—
3 ЧИР).
В отдельных, сравнительно редких, случаях при выработке
некоторых технических видов бумаги размалывающие мель-
ницы устанавливаются перед бумагоделательной машиной для
осуществления основного непрерывного размола массы при ча-
стичной или полной ликвидации размольно-подготовительного
отдела. В этих случаях устанавливаются последовательно или
параллельно несколько мельниц.
Для осуществления.последующей операции очистки бумаж-
106
ной массы от сора минерального и растительного происхожде-
ния необходимо прежде всегр сильно разбавить водой бумаж-
ную массу, имеющую концентрацию в машинном бассейне
2,5—3,5 % и при этой же концентрации пропущенную через
рафинирующую мельницу. Разбавление массы осуществляется
оборотной водой от бумагоделательной машины и необходимо
потому, что из относительно густой массы трудно удалить за-
грязнения. Кроме того, разбавление массы необходимо и для
Рис. 23. Схемы разбавления бумажной массы после машинного бассейна:
й— в дозировочном бачке; б — с помощью смесительного насоса; 1 — бачки; 2 — регу-
ляторы уровня; 3 — сборник оборотной воды; 4 — смесительный насос
последующего отлива бумаги и получения ее с однородной
структурой (с безоблачным просветом). На рис. 23 показаны
применяемые схемы разбавления массы. В случаях относи-
тельно небольших производственных потоков массы ее разбав-
ление оборотной водой производят в дозировочном бачке. На
современных предприятиях обычно разбавление массы осуще-
ствляют с использованием смесительного насоса. В настоящее
время эта схема разбавления массы из-за ее эксплуатационных
преимуществ (легкая регулировка при интенсивном перемеши-
вании массы с водой и равномерном разбавлении) получила
распространение не только на предприятиях большой произ-
водственной мощности, но и на предприятиях с небольшими
производственными потоками массы.
Смесительный насос устанавливают на первом этаже с та-
ким расчетом, чтобы вода из сборника оборотной воды посту-
пала во всасывающий трубопровод насоса самотеком под по-
стоянным напором. В этот же трубопровод поступает масса из
бака постоянного уровня. Количество поступающей массы ре-
гулируется задвижкой. Эта схема имеет и некоторые модифи-
107
кации с регулированием степени разбавления массы задвиж-
кой на нагнетательном трубопроводе или же с регулированием
подачи оборотной воды на обводном трубопроводе между на-
гнетательным и всасывающим трубопроводами.
При выработке различных видов бумаги концентрация
массы в каждом случае различна и может отличаться между
собой в очень больших пределах (от 0,1 % при выработке тон-
чайших видов бумаги до 1,8 % при выработке картона).
Очистка бумажной массы от сора необходима прежде всего
для повышения качества изготовляемой бумаги. Кроме того,
посторонние включения в бумажной массе служат одной из
причин обрывов бумажного полотна при его изготовлении на
бумагоделательной машине.
Виды сора в бумажной массе различны, как и различны
причины его появления. Сор минерального происхождения по-
падает. в бумажную массу в виде песка от дефибрерных кам-
ней и каменной гарнитуры размалывающих аппаратов. Метал-
лические включения могут попасть от ножей размалывающих
аппаратов, а также из недостаточно очищенной макулатуры
или тряпичной массы (скрепки, кнопки и пр.). Загрязнения ра-
стительного происхождения (крупная костра, щепочки, ку-
сочки коры, сгустки массы и пр.) могут появиться из полу-
фабрикатов при их плохой очистке. Кроме того, различного
рода загрязнения могут попасть в бумажную массу с напол-
нителями и сернокислым алюминием, производственной водой,
оборотным браком и из недостаточно чисто промытого обору-
дования и коммуникаций. Могут попасть в бумажную массу
и случайные посторонние включения (кусочки штукатурки или
резины от конвейерных лент и пр.).
Особый вид загрязнений представляет собой слизь — скоп-
ление микроорганизмов (бактерий, грибов, водорослей) и про-
дуктов их жизнедеятельности. Микроорганизмы поступают
в производственные потоки со свежей водой и в условиях под-
ходящей питательной среды быстро развиваются. В виде об-
растаний они покрывают внутренние поверхности оборудова-
ния и трубопроводов, загрязняя потоки бумажной массы . и
оборотной воды. Особенно сильное слизеобразование наблю-
дается в летнее время, когда свежая и оборотная вода более
теплая. Бороться со слизеобразованием методами сортирова-
ния массы нельзя, так как слизь проходит через ячейки сита
или отверстия любой аппаратуры для сортирования бумажной
массы. Отделение слизи методом центрофугирования также
невозможно, потому что плотности слизи и волокон близки
между собой. Действенные методы борьбы со слизеобразова-
нием заключаются в тщательной и регулярной промывке обо-
рудования и трубопроводов с периодическим использованием
при этом соответствующих антисептических средств.
Ранее применявшейся простейшей аппаратурой для отделе-
ния из бумажной массы посторонних включений большей плот-
108
ности, чем плотность растительных волокон, была песочни-
ца — открытый деревянный или железобетонный желоб с на-
клонно установленными по ходу движения массы перегород-
Огмоды
Рис. 24. Центробежный очиститель (эркенсатор):
/ — подводящая труба; 2 — кольцевой приемный желоб; 3 — крыльчатка; 4 — отверстия
для прохода массы в наружный барабан; 5 — корпус; 6 — отверстия для выхода отхо-
дов; 7 — карман для отходов; 8 — тормоз для остановки очистителя; 9 — электродвига-
тель; 10 — кольцевой лоток; 11 — наружный барабан; 12 — внутренний барабан
ками. При медленном движении массы над перегородками пе-
сочницы тяжелые включения осаждались на дне, на котором
иногда были смонтированы электромагниты, облегчающие выде-
ление из потока массы некоторых металлических включений.
Ввиду малой производительности, громоздкости и необходи-
ма
мости периодических очисток это оборудование в настоящее
время не применяется.
Для очистки бумажной массы от включений большей плот-
ности, чем плотность растительных волокон, в настоящее время
применяется аппаратура, в которой очистка осуществляется
под действием центробежной силы.
Одним из аппаратов, основанных на этом принципе, явля-
ется центробежный очиститель (рис. 24), применяе-
мый перед бумагоделательными машинами сравнительно не-
большой производительности и при выработке ограниченного
ассортимента видов бумаги (конденсаторная и некоторые дру-
гие). Бумажную массу, содержащую минеральный наполни-
тель, через центробежный очиститель не пропускают.
Ротор очистителя имеет два барабана: наружный и внут-
ренний, приводимые в движение от электродвигателя, частота
вращения барабанов 580 мин-1. Масса, поступающая сверху
аппарата, крыльчаткой отбрасывается к стенкам внутреннего
барабана. Отходы, отделяющиеся под действием центробеж-
ной силы, удаляются через патрубок, а предварительно очи-
щенная масса через отверстие поступает из внутреннего
барабана в наружный, где она дополнительно очищается и
удаляется через желоб. Производительность центробежного
очистителя 60 м3/ч.
Большое распространение для очистки бумажной массы
приобрели так называемые вихревые очистители, в ко-
торых очистка массы производится также под действием цен-
тробежной силы. Эти аппараты, занимающие мало места, ус-
танавливают обычно батареями в одну, две и три ступени. Из-
вестны два основных типа вихревых очистителей: фортрапы и
центриклинеры. Первые имеют цилиндрическую форму и две
последовательно установленные на некотором расстоянии друг
от друга резиновые диафрагмы, через отверстия которых вниз
проходят отходы, а вверх по центральной оси аппарата под-
нимается очищенная масса. Центриклинеры имеют коническую
форму, облегчающую процесс очистки массы, и в них отсутст-
вуют диафрагмы. Благодаря простоте своего устройства и эф-
фективной очистке бумажной массы центриклинеры вытеснили
фортрапы и применяются повсеместно не только для очистки
бумажной массы, но и для очистки полуфабрикатов (целлю-
лозы и древесной массы).
Центриклинер (рис. 25) представляет собой трубу
конической формы, в верхнюю часть которой поступает очи-
щенная масса под давлением 294—343 кПа. При этом масса
приобретает завихрения и движется вниз по спирали. Тяжелые
частицы под влиянием центробежной силы отбрасываются
к стенкам аппарата. Коническая форма трубы способствует
развитию в ее нижней части большей центробежной силы, бла-
годаря чему увеличивается эффект очистки массы. Отходы
удаляются по внутренней стенке трубы из нижней части ап-
110
парата. В центральной ее части создается зона разрежения,
благодаря которой очищенная масса поднимается вверх и уда-
ляется из аппарата через патрубок.
При наличии двухступенчатой схемы центриклинеров на
первой ступени устанавливают 85—90 % аппаратов, а на вто-
Очищенная масса.
а
Рис. 25. Центрнклинер (а) н схема движения массы в центрнклннере (б):
1 — патрубок для выхода очищенной массы; 2 — крышка; 3 — верхний конус; 4— обли-
цовка; 5 — средний конус; 6 —прокладка; 7 — нижний конус; 5 —ограждение насадку
9 — насадка
рой—15—10%, а при трехступенчатой схеме на первой сту-
пени— 75—80 % аппаратов, на второй ступени 15—20% и на
третьей ступени — 5 %. Центриклинеры размещают таким об-
разом, чтобы отходы от первой ступени поступали на вторую
111
ступень сортирования, а отходы от второй ступени—на третью
ступень. Отходы с третьей ступени сортирования направляются
в сток. Общие потери массы при очистке составляют 0,1—
0,25%.
Очищенная масса со второй ступени либо соединяется с очи-
щенной массой от первой ступени сортирования, либо направ-
ляется на вторичную очистку, т. е. вновь направляется в центри-
клинеры первой ступени. Очи-
щенная масса после третьей
ступени сортирования по-
ступает на дополнительную
очистку в центриклинеры вто-
рой ступени. Давление очи-
щенной массы при выходе из
центриклинеров составляет
20—102 кПа.
Перед бумаго- и картоно-
делательными машинами для
очистки бумажной массы ус-
танавливают конические вих-
ревые очистители марки ОК-
04 отечественного изготовле-
ния с пропускной способ-
ностью 1900 л/мин. Эти вихре-
вые очистители комплектуют
в установки трехступенчатого
сортирования производитель-
ностью 90, 150, 300, 500 и
700 т/сут воздушно-сухой бу-
маги. Конические вихревые
очистители марок ОК-02 с про-
пускной способностью
400 л/мин используются для
сортирования древесной массы
Рис. 26. Радиклон:
1 — кожух; 2 — циклон; 3 — клапан; 4 —
резиновые шланги; 5 —цилиндр; 6 — пере-
городка
и тех видов целлюлозы, к которым не предъявляются высокие
требования по содержанию сора. Они комплектуются в уста-
новки трехступенчатого сортирования производительностью от
50 до 700 т/сут воздушно-сухого полуфабриката. Конические
вихревые очистители марки ОК-01 производительностью
125 л/мин предназначены для очистки тех волокнистых полу-
фабрикатов, у которых строго регламентируется количество
сора. Эти очистители комплектуют в установки производитель-
ностью от 15 до 800 т/сут воздушно-сухого полуфабриката.
Радиклон (рис. 26)—закрытый аппарат, предназначен-
ный для очистки полуфабрикатов на целлюлозном и древесно-
массном заводах и бумажной массы на бумажной фабрике.
Внутренняя часть аппарата разделена вертикальными перего-
родками на камеры, в которые радиально вмонтированы в не-
сколько горизонтальных рядов циклоны небольшого размера.
112
Общее число циклонов — до 300 в радиклоне типа Р100 и до
450 в радиклоне типа С100.
Подлежащая очистке масса поступает снизу аппарата вверх
и тангенциально под давлением входит в каждый циклон. От-'
ходы из узкого конца циклонов поступают во внутреннюю ка-
меру аппарата и затем удаляются через штуцер, расположен-
ный в нижней части аппарата. Отсортированная масса под дав-
лением 49—59 кПа выходит из аппарата через штуцер, также
расположенный в нижней части аппарата. Направление дви-
жения массы, поступающей в радиклон, отходов и очищенной
массы показано стрелками. Перепад давления между входом
массы и выходом очищенной массы составляет 98 кПа.
Кожух радиклона может подниматься и опускаться с по-
мощью гидравлически работающего цилиндра 5. Это дает
возможность на остановленном аппарате производить осмотр
циклонов. Уплотняют кожух круглым резиновым шлангом 4,
наполненным водой, давление которой поддерживается автома-
тически с помощью клапана 3. При установке дополнительных
вертикальных перегородок циклоны радиклона могут работать
в две и три ступени очистки с размещением второй и третьей
ступеней сортирования в одном отдельном аппарате. Обычно
отходы от первой ступени, направляющиеся на сортирование
во вторую ступень, составляют 20 % от массы, поступающей на
первую ступень, отходы от второй ступени— 10 %, а отходы от
третьей ступени — 5 %; При трехступенчатой системе очистки
общие отходы' с третьей ступени составляют 0,2 % и обычно
спускаются в канализацию.
При установке центрискрина (см. ниже) в системе очистки
бумажной массы очищенная им масса, предварительно разбав-
ленная водой до концентрации примерно 0,5%, для дополни-
тельной очистки непосредственно направляется в радиклон.
Радиклоны типа Р100 имеют производительность от 10 до
30 м3/мин, а типа С100 — от 5 до 45 м3/мин. Радиклоны этих ти-
пов применяются для очистки бумажной массы при выработке
различных видов бумаги: газетной, журнальной, основы для ме-
лования и др.
Радиклоны эффективно обеспечивают тонкое сортирование
бумажной массы с удалением мелких соринок и костры малых
размеров. По сравнению с батареей центриклинеров они зани-
мают существенно меньше места, а благодаря закрытой системе
сортирования отсутствует разбрызгивание массы, попадание
в нее загрязнений из воздуха и проникновение воздуха в си-
стему.
Для удаления из бумажной массы крупных включений во-
локнистого происхождения (крупная костра, узелки и пр.) слу-
жат узлоловители, работа которых основана на принципе
сортирования массы. При этом на сортировальной поверхно-
сти отделяются крупные включения от отсортированной массы,
прошедшей через щели (отверстия) этой поверхности.
113
Узлоловители бывают открытого и закрытого типов. К пер-
вому типу относятся цилиндрические узлоловители, которые,
в свою очередь, делятся на узлоловители с вибрирующим ци-
линдром и течением массы из цилиндра наружу (в ванну) и
узлоловители с вибрирующей ванной и с течением массы из
ванны внутрь цилиндра.
Рис. 27. Узлоловитель с вибрирующей ванной:
1 — шабер; 2 — желоб для узелков; 3 — спрыск; 4 — корыто; 5 — напускной ящик; 6 —
патрубок для впуска массы; 7 — цилиндр; 8 — ванна; 9 — пружины; 10 — деревянные
тяги; 11— отвод на вторичное сортирование; 12 — механизм тряски
Узлоловители с вибрирующим цилиндром отличаются срав-
нительно хорошим качеством сортирования, но малой произво-
дительностью. Их применение ограничено производством высо-
косортной бумаги, изготовляемой на бумагоделательной ма-
шине малой производительности. К этому типу узлоловителей
относятся узлоловители отечественного изготовления марки
УВБ-I производительностью в зависимости от ширины проре-
зей цилиндра от 2,7 до 13,5 т/сут и узлоловители зарубежного
изготовления (Ванделя, Лямора и др.).
Узлоловитель с вибрирующей ванной (рис. 27) представ-
114
ляет собой вращающийся цилиндр 7 со щелевидными проре-
зями, погруженный в ванну 8, которая вибрирует, производя
примерно 300 колебаний в минуту при амплитуде от 2 до 5 мм.
Колебания ванне сообщаются от эксцентриков механизма 12
через деревянные тяги 10. Ванна укреплена на четырех пло-
ских пружинах 9 и при помощи резиновых бандажей соединена
с двумя чугунными опорами. Внутри цилиндра помещен спрыск
3 и корыто 4 для отвода спрысковой воды. Масса поступает
в узлоловитель через патрубок 6 и деревянный напускной
ящик 5. Над цилиндром укреплен желоб 2 для узелков, выби-
ваемых спрысковой водой из прорезей цилиндра.
Масса, прошедшая внутрь цилиндра, через горловину, рас-
положенную на одном из концов цилиндра, выводится из узло-
ловителя. На горловине установлены два бандажа, препят-
ствующие попаданию несортированной массы в сортированную
и в зону установки подшипников. Масса, не прошедшая через
отверстия цилиндра, отводится по желобу 11 на вторичное сор-
тирование. Ее количество составляет примерно 5 % от исход-
ной массы.
Процесс сортирования массы и прохождения ее из ванны
внутрь цилиндра осуществляется под действием напора (раз-
ность уровней массы в ванне и внутри цилиндра) и вибрации
ванны.
К узлоловителям с вибрирующей ванной, помимо узлолови-
телей зарубежных фирм (Фойт, Берд и др.), относятся также
узлоловители отечественного изготовления серии УВВ трех раз-
меров с производительностью в зависимости от ширины проре-
зей на цилиндре соответственно 11,6—35,5; 16,0—48,5 и 22,4—
68,0 т/сут.
Узлоловители закрытого типа, получившие в настоящее
время широкое распространение, имеют ряд серьезных преиму-
ществ по сравнению с узлоловителями открытого типа и в ос-
новном их вытеснили. Эти преимущества сводятся к большей
производительности при меньших габаритах и при хорошей
очистке массы, к отсутствию спрысков для очистки сортиро-
вальной поверхности, бандажей, неизменно вызывающих за-
труднения в работе, малому потреблению энергии, а также от-
сутствию контакта с воздухом, возможности более легкого
создания автоматизированной системы подачи массы на бума-
годелательную машину и др.
Узлоловители закрытого типа отечественным бумагодела-
тельным машиностроением выпускаются двух типов: односито-
вые, соответствующие зарубежным селектифайерам, и двухси-
товые, соответствующие зарубежным центрискринам.
Закрытый односитовый узлоловитель (се ле к -
ти файер) (рис. 28) представляет собой вертикально распо-
ложенный корпус с неподвижным ситом и ротором, вращаю-
щимся со скоростью 300 мин-1. На роторе укреплены лопатки —
скребки, очищающие при своем вращении сито от волокон и
115
узелков. Масса в верхней части узлоловителя поступает под на-
пором тангенциально внутрь ситового барабана и проходит че-
рез отверстия сита. Отсортированная масса через отводящий
патрубок выходит из аппарата. Легкие отходы непрерывно вы-
водятся по желобу на вто-
ричное сортирование. Коли-
чество этих отходов может
регулироваться задвижкой.
Тяжелые включения прова-
ливаются из желоба в гря-
зевик и периодически вы-
гружаются в сток.
В зависимости от вида
очищаемой массы сито уз-
лоловителя выбирается
с отверстиями от 1,2 до
2,4 мм. Производитель-
ность закрытого однодис-
кового узлоловителя марки
УЗ-01 находится в преде-
лах 10—20 т/сут по воз-
душно-сухим волокнам и
узлоловителя марки
УЗ-02—25—50 т/сут. В свя-
зи с освоением производ-
ства высокопроизводи-
тельных двухситовых за-
крытых узлоловителей,
имеющих преимущества
перед соответствующими по
производительности одно-
ситовыми, выпуск послед-
них на повышенную произ-
водительность прекращен и
закрытые односитовые уз-
лоловители используются
в настоящее время при очи-
стке массы, поступающей
на бумагоделательные ма-
шины сравнительно неболь-
Рнс. 28. Закрытый односнтовый узлоло- ШОИ производительности.
внтель (селектифанер): Закрытый двухси-
1 — сортирующее сито; 2 — лопатки ротора ТОВЫЙ уЗЛОЛОВИ-
тель (ц е н т р и с к р и н)
(рис. 29) состоит из основания 6 с корпусом 3, в котором уста-
новлены два неподвижных цилиндрических сита 8 и 9, а также
ротор 1. К ротору прикреплены четыре гидродинамических ло-
пасти, вращающиеся в промежутке между ситами. Две лопасти
расположены ближе к поверхности одного сита, и две лопа-
116
сти — к поверхности другого сита. При вращении ротора ло-
пасти, проходя с небольшим зазором вблизи сит, создают на
их поверхности последовательно напор и разрежение, чем обес-
печивается очистка сортирующей поверхности от приставших
к ней волокон. Масса под давлением через впускной патрубок
2 поступает в пространство между ситами и, пройдя через их
отверстия, выходит из узлоловителя через патрубок 4. Тяжелые
Рнс. 29. Закрытый двухснтовый узлоловитель (центрискрнн)
включения центробежной силой отбрасываются к стенкам кор-
пуса 3 и удаляются через патрубок 10 в грязевик. Подобная
система удаления тяжелых отходов предохраняет сита от пов-
реждений. Легкие отходы удаляются через желоб 5 и патру-
бок 7.
Производительность закрытого двухситового узлоловителя
марки УЗ-12 до 110 т/сут, марки УЗ-13 от 150 до 200 т/сут
воздушно-сухих волокон.
По сравнению с односитовыми узлоловителями двухситовые
при тех же размерах имеют почти удвоенную производитель-
ность и обеспечивают более высокую эффективность очистки
массы, а также меньшее количество удаляемых с отходами во-
локон.
В технологическом потоке поступления бумажной массы на
бумагоделательную машину узлоловители закрытого типа уста-
навливаются по схемам, показанным на рис. 30.
117
Рис. 30. Типовые схемы установки узлоловителей закрытого типа:
1 — подсеточный бассейн; 2 — насос оборотной воды; 3 — напорный переливной бак; 4 —
узловитель; 5 — вибрационная сортировка для отходов; 6 — напорный ящик бумагодела-
тельной машины; 7 — сеточный стол; 8 — смесительный насос; 9 — центрнклинер
§ 32. ДЕАЭРАЦИЯ МАССЫ
При отливе бумаги на бумагоделательной машине одним из
нежелательных компонентов бумажной массы является воздух,
обычно содержащийся в ней от 0,4 до 6 % по объему. Это, ка-
залось бы, небольшое содержание воздуха в массе на самом
деле является высоким по отношению к объему волокон. Так,
в массе, поступающей на бумагоделательную машину с кон-
центрацией волокон 0,5%, указанное содержание воздуха со-
ответствует 80—1200 % по отношению к объему волокон. Скоп-
лению воздуха в бумажной массе способствует ее непрерывное
перемешивание и перекачивание насосами, сопровождаемое за-
сосом воздуха.
Газы присутствуют в волокнистой суспензии в трех состоя-
ниях — свободном, связанном и растворенном. Свободный —
это газ, который стремится всплыть на поверхность массы и
поэтому его концентрация уменьшается с увеличением расстоя-
ния от поверхности. Такой газ может быть легко удален. Свя-
занный газ не удаляется простой выдержкой массы при пони-
женном давлении потому, что либо он прочно связан с волок-
нами, либо заключен внутри сгустков волокон, стабилизируя
хлопья из-за действия сил поверхностного натяжения. При из-
менении температуры массы содержание растворенного в ней
воздуха меняется. Так, с повышением температуры от 0 до
30 °C растворимость воздуха в воде уменьшается примерно
в 2 раза. Растворенный в суспензии воздух не вызывает каких-
либо серьезных затруднений.
Вредное влияние воздуха в бумажной массе обнаружива-
ется при выделении его в виде пузырьков и сказывается в обра-
зовании пены и сгустков волокон в потоке массы, что, в свою
очередь, влечет за собой появление в бумаге воздушных пузы-
рей, неровного просвета и других дефектов. Увеличивается брак
бумажной продукции и возрастает число обрывов бумажного
полотна на бумагоделательной машине. Неудивительно, что эти
затруднения возникают чаще летом при наличии теплой произ-
водственной воды, когда растворимость воздуха в суспензии
снижается.
Воздушные пятна в бумаге легко обнаружить при рассмот-
рении ее на просвет. Они выглядят в виде просвечивающих пя-
тен круглой формы. При внимательном рассмотрении бумаги
в отраженном свете эти воздушные пузыри вследствие большей
прозрачности листа в этих местах кажутся несколько темнее
общего фона бумаги.
Бумага с воздушными пузырями из-за своей неоднородности
неравномерно воспринимает типографскую краску, что отрица-
тельно сказывается на качестве печати, особенно иллюстра-
ционной.
При изготовлении цветных видов бумаги пенообразование
нередко влечет за собой скопление частиц красителя на стен-
119
ках пузырьков и получение вследствие этого неравномерной,
с пятнами, окраски бумаги.
При изготовлении многослойного картона наличие воздуха
в бумажной массе заметно снижает межслоевую прочность и
часто наблюдается расслоение картона.
При большом содержании воздуха в массе часть воздушных
пузырьков, адсорбируясь на поверхности волокон, препятствует
Рис. 31. Схема очистки бумажной массы в центриклинерах, работающих под
разрежением
контакту между ними, что снижает прочность бумаги из-за
уменьшения поверхности образования межволоконных связей.
Одним из способов борьбы со скоплением воздуха в бумаж-
ной массе является сочетание предварительной очистки массы
с ее деаэрацией.
На рис. 31 приведена современная схема трехступенчатой
очистки бумажной массы в центриклинерах 1. Особенностью
этой схемы является работа центриклинеров под разрежением,
создаваемым вакуум-насосом 4. Отходы от первой ступени
центриклинеров поступают через закрытый коллектор 2 в сепа-
ратор 3, где от них отделяется воздух, отсасываемый вакуум-
насосом 4. Отходы же из сборника 6 насосом подаются на вто-
рую ступень очистки. Отходы от второй ступени центриклине-
ров из сборника 5 поступают на третью ступень очистки,
а очищенная масса со второй ступени поступает для вторичной
очистки на первую ступень центриклинеров. Отходы с третьей
ступени направляются в сток, а очищенная масса — на вторую
ступень центриклинеров.
За рубежом известны различные конструкции вихревых очи-
120
стителей, работающих с использованием вакуума для деаэра-
ции бумажной массы (форвак, форжект и др.). Степень удале-
ния воздуха из массы достигает при этом 92—97 % от исход-
ного количества воздуха в массе.
Большое распространение приобрела деаэрация бумажной
массы в установке, получившей название декулатор. Эта
установка (рис. 32) состоит из
цилиндрической формы 2 и
системы создания в этой
емкости вакуума, включаю-
щей паровой эжектор 3,
вакуум-насос 4 и конденса-
тор 8. Масса после очист-
ной аппаратуры 5 насосом
7. из сборника 6 подается
в декулатор, куда она по-
ступает через специальные
собственно декулатора-емкости
незабивающиеся насадки,
придающие массе враща- Рис. 32. Схема установки декулатора
тельное движение и высо-
кую скорость выброса. Масса ударяется о стенки декулатора
и о продольно установленную в нем преграду, и пузырьки воз-
духа отделяются от воды и волокон. Для удаления воздуха
в декулаторе создается глубокий вакуум 86—96 кПа. Постоян-
ный уровень массы в декулаторе поддерживается автоматиче-
ски, с пульта управления регулируют также температуру и
степень вакуума в декулаторе. Освобожденную от воздуха бу-
мажную массу насосом перекачивают в напорный ящик 1 бу-
магоделательной машины.
При практическом применении декулаторов были достиг-
нуты следующие результаты: 1) полностью ликвидировано пе-
нообразование и накапливание сгустков волокон в напорном
ящике бумагоделательной машины; 2) оказались ненужными
водяные спрыски для разбивки пены в напорном ящике откры-
того типа, вследствие чего сократился расход свежей воды и
повысилась температура массы, что облегчило обезвоживание
при выработке газетной бумаги примерно на 10%; 3) значи-
тельно сократились холостые пробеги бумагоделательных ма-
шин в связи с ликвидацией сгустков волокон и пены; 4) ско-
рость машин в ряде случаев удалось повысить (при выработке
газетной бумаги на 5—9 %) и соответственно увеличить произ-
водительность бумагоделательных машин; 5) улучшилось ка-
чество бумаги за счет большей равномерности просвета, повы-
шения плотности и гладкости, а также полного устранения
воздушных пузырей в бумажном полотне; 6) благодаря деаэра-
ции бумажной массы при сушке бумаги удалось снизить рас-
ход пара (по некоторым данным на 4 %).
Совмещение процессов очистки и деаэрации массы оказа-
лось возможным не только путем использования специальных
121
очистителей (форваков или форжектов) или же путем исполь-
зования центриклинеров с созданием вакуума в их нижней
части, было удачно осуществлено также сочетание очистки и
деаэрации массы установкой в перевернутом виде центрикли-
неров над декулатором (декулатор-клинер) таким образом,
чтобы вакуум в декулаторе способствовал всасыванию бумаж-
ной массы через центриклинеры (рис. 33).
Рис. 33. Схема установки декулатор-клинера:
/ — сборник отходов; 2 — центриклинеры; 3 — трубопровод к вакуум-насосу; 4 — напор-
ный ящик; 5 — сборник неочищенной массы; 6 — насос для подачи очищенной массы на
бумагоделательную машину; 7 — декулатор; 8 — насос для неочищенной массы
Дополнительные сведения к материалу главы 6 приведены
в книгах [5, с. 282—310; 15, с. 483—500; 22, с. 231—238, 244—
260].
Глава 7
БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНАЯ МАШИНА
И ПОДВОД МАССЫ К НЕЙ
§ 33. СТОЛОВАЯ (ПЛОСКОСЕТОЧНАЯ) БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНАЯ
МАШИНА И ЕЕ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ
Для изготовления бумаги используются различные типы
бумагоделательных машин, различающиеся между собой по
принципу образования бумажного полотна: столовые (плоско-
сеточные), цилиндровые (круглосеточные), комбинированные,
двухсеточные и их модификации, машины сухого способа изго-
товления бумаги. Тем не менее основным типом применяемых
бумагоделательных машин до сих пор остается столовая ма-
шина.
По сравнению с первой бумагоделательной машиной Робера
увеличилась ширина, скорость и, следовательно, производи-
122
тельность современных столовых машин, усовершенствовались
конструктивные особенности сеточного стола, добавились прес-
совая, сушильная и отделочная части машины, привод машины
теперь осуществляется от электродвигателей. Однако не изме-
нился основной принцип изготовления бумаги из водной суспен-
зии соответствующим образом обработанных растительных во-
локон, осаждаемых на непрерывно движущейся плоской сетке.
Если машина Робера имела ширину 0,64 м, скорость 10—
12 м/мин и производительность не более 0,5 т бумаги в сутки,
то современные столовые бумагоделательные машины при ши-
рине до 8—10 м могут достичь скорости до 1000—1500 м/мин и
производительности до 500 т и более бумаги в сутки. Бумаго-
делательная машина Робера имела длину 2,5 м, современные
столовые машины 120—130 м.
Переход от параметров машины Робера к соответствующим
параметрам современных столовых машин осуществлялся на
протяжении более 180 лет и определялся на промежуточных
стадиях этого периода времени как соответствующими дости-
жениями бумагоделательного машиностроения, так и техноло-
гии целлюлозно-бумажной промышленности.
Об усовершенствованиях конструкции отдельных узлов бу-
магоделательной Мишины, давших возможность существенно
повысить ее скорость и производительность, а также в какой-то
степени увеличить ее ширину, будет указано ниже при рассмот-
рении соответствующих узлов машины. Здесь же следует отме-
тить, что обеспечению стабильности работы бумагоделательных
машин при повышенной скорости способствовали в свое время
изобретения новых полуфабрикатов: древесной массы (1843г.),
сульфитной целлюлозы (1866 г.), сульфатной целлюлозы
(1879 г.) и других, получивших затем широкое распростра-
нение.
Усовершенствования в области размола бумажной массы
с последующим осуществлением непрерывного размола в кони-
ческих мельницах (30-е годы текущего столетия), а затем и
в дисковых мельницах, оказали существенное влияние на каче-
ство бумажной массы, что в свою очередь послужило предпо-
сылкой стабильной работы столовых бумагоделательных
машин.
Немалое влияние на прогресс в области усовершенствова-
ния бумагоделательных машин и их специализацию, на выра-
ботку определенных видов бумаги оказали работы советских и
зарубежных исследователей по теории процессов отлива, прес-
сования, сушки и свойств бумаги. С применением многодвига-
тельного электрического привода (1907 г.) открылись новые
возможности устойчивой работы бумагоделательной машины
при повышении ее рабочей скорости.
В значительной степени увеличению скорости и ширины бу-
магоделательных машин способствовали успехи, достигнутые
в мировой практике в области автоматизации производственных
123
процессов, в частности процессов бумажного производства.
Считается, что на всем протяжении работы столовых бумаго-
делательных машин, начиная с изобретения Робера и до наших
дней, могут быть отмечены три отличающихся между собой пе-
риода в увеличении достигнутой скорости работы машин при
выработке газетной и других видов бумаги, изготовляемых
с наибольшей скоростью: первый — начальный период (до
1890 г.), когда освоенными оказались скорости машин до 75—
150 м/мин; второй период интенсивного нарастания скорости
столовых машин (с 1890 до 1950 г.), когда скорости машин до-
стигли 600—650 м/мин; третий — последний период (с 1950 г.
до настоящего времени), когда скорости машин превысили
800 м/мин.
Существует мнение, что столовая (плоскосеточная) бумаго-
делательная машина может эффективно работать при выра-
ботке газетной бумаги на скорости, не превышающей
1500 м/мин, и при выработке этого вида бумаги на более высо-
кой скорости (до 2000—2100 м/мин) смогут устойчиво работать
бумагоделательные машины с формованием бумажного полотна
между двумя сетками. Об устройстве такого рода машин будет
указано ниже.
Ширина бумагоделательной машины определяется стандарт-
ными потребительскими форматами бумаги для газет, журна-
лов, книг, тароупаковочной и других видов продукции,
получаемой из бумаги или с использованием бумаги при ее из-
готовлении. Поэтому общая ширина бумажного полотна на на-
кате бумагоделательной машины (необрезная) включает обрез-
ную ширину, являющуюся кратной потребительским форматам
соответствующей бумажной продукции, и обрезки (по 20—
25 мм с каждой стороны рулона, наматываемого на накате).
Учитывая многообразие существующих потребительских фор-
матов бумажной продукции, при унификации ширины бумаго-
делательных машин в СССР было принято решение об изготов-
лении машин с обрезной шириной бумаги 1600, 2520, 4200, 6300,
6720, 8400, 10080 и 10 500 мм.
Из сказанного очевидно, что для получения необрезной ши-
рины бумаги на накате нужно к обрезной ширине прибавить
примерно 50 мм. Машины 1 с обрезной шириной бумаги 6720 мм
и более специализированы на выпуск газетной бумаги. Ма-
шины с обрезной шириной бумаги 1600 мм представляют со-
бой весьма редкий случай и предназначены в основном для
изготовления тончайшей конденсаторной бумаги с толщиной 4—
5 мкм. Изготовление бумагоделательных машин с шириной, су-
щественно превышающей 10 м, в мировой практике не намеча-
ется главным образом из-за чрезмерного при этом увеличения
стоимости машины.
1 Здесь и ниже для краткости бумагоделательная машина часто назы-
вается просто машиной.
124
В качестве примера рассмотрим раскладку на потребитель-
ские форматы рулонов газетной бумаги на машине при обрез-
ной ширине бумаги 6720 мм. Согласно требованиям стандарта
газетная бумага должна выпускаться рулонами с шириной 840,
1680, 600, 1260 и 420 мм. Возможны многочисленные вари-
анты выработки на указанной машине газетной бумаги в руло-
нах этой ширины, например четыре рулона шириной по 1680 мм
каждый (4-1680 = 6720) или 3-1680 + 2-840=6720; 2-1680 +
+ 4.840=6720; 1680 + 6-840 = 6720; 8-840=6720; 3-1680 +
+ 1260+420 = 6720; 2-1680 + 2-1260 + 840=6720; 2-1260+7Х
X600 = 6720 и др. Все это свидетельствует о том, что на машине
с обрезной шириной бумаги 6720 мм можно вырабатывать га-
зетную бумагу в рулонах при различной комбинации их ши-
рины, предусмотренной стандартом на этот вид бумаги.
Пути повышения производительности бумагоделательных
машин. Если принять: В — необрезная ширина бумаги на бума-
годелательной машине, м; v— средняя (рабочая) скорость ма-
шины, м/мин, то очевидно, что каждую минуту бумагоделатель-
ная машина может изготовить Bv квадратных метров бумаги
или 0,001Вгн? кг бумаги, где q — масса 1 м2 бумаги, г. Соот-
ветственно за 1 ч машина может изготовить 0,06Вц^ кг бумаги.
Однако 1 выбранный час непрерывной работы машины дает
недостаточную информацию о ее практической работе, в про-
цессе которой есть обязательные остановки машины для прове-
дения необходимых ремонтных работ, а также смены одежды
машины (сетки и сукон)'. Поэтому обычно интерес представ-
ляет хотя бы суточная работа машин с Ki— фактическим чис-
лом часов работы машины в сутки. Здесь следует иметь в виду,
что /Ci является фактическим числом часов работы машины
в сутки, средним за длительный период времени работы ма-
шины, а не за отдельно выбранные сутки, в течение которых
могут и не производиться ремонтные или другие работы, тре-
бующие остановки машины. При проектировании обычно при-
нимается 7(i равным 22,5—23 ч в сутки.
Таким образом, суточная производительность бумагодела-
тельных машин составит 0,06BvqKi, кг, при условии, что в про-
цессе выработки не будет брака и обрывов бумажного полотна
на машине, вызывающих холостой ход машины, т. е. времени
работы машины без продукции на накате (времени, необходи-
мого для ликвидации обрывов бумажного полотна). Указанная
производительность называется суточной производительностью
машины брутто. Обозначим коэффициент производительности
машины, учитывающий ее холостой ход,— Т<2 и коэффициент про-
изводительности машины, учитывающий брак на машине,— Кз-
Обычно в зависимости от вида вырабатываемой бумаги, тех-
нического состояния бумагоделательной машины и квалифика-
ции обслуживающего персонала холостой ход машины состав-
ляет 2—5 % от времени всей работы машины и, следовательно,
Кз соответственно равняется 0,98—0,95.
125
Брак в производстве бумаги в зависимости от тех же при-
чин, включая потери бумаги при обрезании кромок на пере-
мотно-резательном станке, при суперкаландрировании и пр. со-
ставляет от 2 до 12 % и соответственно Кз равняется 0,98—0,88.
Очевидно, что суточная производительность бумаги нетто
Р, кг/сут, определится по формуле
P = 0,06BvqK1K2K3. (13)
Эта суточная производительность нетто соответствует количе-
ству товарной продукции. Выработка бумаги брутто на накате
определяется по той же формуле, но соответствующие коэф-
фициенты учитывают холостой ход и брак на машине (без.
учета соответствующих потерь при различных операциях в от-
делочном цехе).
Приведенная формула показывает пути повышения произ-
водительности бумагоделательной машины. Казалось бы, что
для увеличения Р необходимо увеличить каждый из сомножи-
телей правой части уравнения. Действительно, с увеличением
ширины машины (увеличение В) производительность ее соот-
ветственно возрастает, но для одной и той же машины сомно-
жители 0,06/? являются величиной постоянной. Величину q не
только нельзя увеличить сверх предусмотренных значений для
вырабатываемого на машине вида бумаги, но, наоборот, нужно
стремиться вырабатывать бумагу, ориентируясь на предусмот-
ренный стандартом нижний предел ее массы 1 м2, так как по-
требителей бумаги в основном интересует не ее масса, а пло-
щадь. Это совпадает и с интересами народного хозяйства —
расходовать меньше волокнистых материалов на единицу пло-
щади готовой продукции. Поэтому наряду с учетом производи-
тельности машин по массе вырабатываемой бумаги должен
быть ее учет и по площади изготовляемой бумаги с обеспече-
нием заинтересованности рабочих в выпуске качественной бу-
маги максимальной площади.
Основным путем повышения производительности машины яв-
ляется увеличение ее рабочей скорости v при сохранении одно-
временно показателей качества вырабатываемой бумаги и без
увеличения при этом числа часов простоя машины, холостого
хода и количества бумажного брака.
С соблюдением этих условий должны быть в каждом случае
продуманы организационно-технические мероприятия, осущест-
вление которых обеспечит возможность эффективного повыше-
ния скорости бумагоделательной машины. В этих мероприятиях
должна быть прежде всего предусмотрена возможность обес-
печения производства бумаги увеличенным количеством необ-
ходимых полуфабрикатов, химикатов, вспомогательных веществ,
а также паром и электроэнергией. В размольно-подготовитель-
ном отделе должна быть предусмотрена возможность осущест-
вления надлежащего размола и очистки повышенного количе-
ства массы. Наконец, техническое состояние бумагоделатель-
126
ной машины и возможности ее привода должны позволить пе-
рейти машине на устойчивую работу при повышенной скоро-
сти. В связи с этим необходимо внимательно проанализировать
возможности отдельных узлов машины и разработать меро-
приятия для расширения этих возможностей. В этих мероприя-
тиях не исключена и необходимость реконструкции отдельных
узлов машины с осуществлением такой реконструкции в одну
или несколько очередей.
Если разработанные мероприятия будут затем успешно осу-
ществлены, то достигнутое увеличение скорости машины будет
эффективным средством повышения ее производительности.
Продолжим анализ приведенной выше формулы производи-
тельности бумагоделательной машины и рассмотрим возмож-
ность увеличения показателя Кл, т. е. возможность сокращения
простоя машины на проведение ремонтных работ и смены
одежды машины. Это мероприятие возможно только при вы-
полнении следующих условий: 1) в каждом случае должна быть
осуществлена тщательная подготовка к выполнению этих работ
еще до остановки машины (рабочих нужно подробно проин-
структировать; необходимые инструменты, материалы и новая
одежда машины должны быть заранее подвезены к месту ра-
боты); 2) сокращение времени не должно отразиться на каче-
стве выполняемых работ; 3) плановое ремонтные работы необ-
ходимо по возможности совместить с работами по смене
одежды машины; 4) при строгом соблюдении графика пла-
ново-предупредительных работ аварий не должно быть, если
же она произошла по случайной причине, то работа по ликви-
дации последствий аварии должна осуществляться быстро и ка-
чественно. Только при выполнении всех этих условий возможно
в некоторых случаях сокращение простоя машин и соответ-
ствующее повышение их производительности.
Повышение коэффициентов Кз и Кз, учитывающее снижение
холостого хода машины и брака бумаги, является несомнен-
ным путем повышения производительности машины. Для прак-
тического осуществления этой возможности необходимо: 1) все-
мерно повышать квалификацию обслуживающего машину
персонала, что позволит быстро и правильно устанавливать
причины появления брака и обрывов бумажного полотна и бы-
стро их ликвидировать; 2) предусмотреть в договорах по социа-
листическому соревнованию между сменными бригадами рабо-
чих обязательства по снижению холостого хода машины и брака
бумаги, а также практиковать метод материальной заинтере-
сованности рабочих в снижении холостого хода машины и брака
бумаги путем соответствующей организации заработной платы;
3) поддерживать техническое состояние бумагоделательной ма-
шины на надлежащем уровне с тем, чтобы состояние машины
не способствовало увеличению числа обрывов бумажного по-
лотна и браку бумаги.
Совокупность всех перечисленных мероприятий, вытекающих
127
из анализа формулы производительности машины, и в первую
очередь обеспечение возможности устойчивой работы машины
на повышенной скорости — все это будет способствовать уве-
личению производительности бумагоделательной машины.
§ 34. ПОДВОД МАССЫ К БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОЙ МАШИНЕ
Качество бумаги, изготовляемой на бумагоделательной ма-
шине, в значительной степени определяется условиями поступ-
ления бумажной массы на сетку машины. Для получения бу-
маги с однородными свойствами необходимо, чтобы была обес-
Рис. 34. Потокораспределители:
а — система разветвленного трубопровода; б — многоходовой распределитель массы; в —
горизонтальный (поперечный) потокораспределитель
печена однородность смеси волокон и воды в потоке массы,
равномерно без струй поступающей на сетку машины. Эта од-
нородность смеси волокон и воды должна сохраняться как по
ширине машины, так и во времени, на протяжении всего про-
цесса изготовления заданного вида бумаги.
Хотя некоторые напускные устройства и оборудуются раз-
личными приспособлениями для равномерного распределения
суспензии волокон (перегородки, перфорированные вращаю-
щиеся валики), тем не менее для эффективной работы этих
устройств необходимо, чтобы масса поступала в напорный
ящик уже достаточно равномерной. Это достигается установ-
кой потокораспределителей на участке между очистной аппара-
турой и напорным ящиком. Потокораспределители имеют раз-
личную конструкцию, но преследуют одну цель: обеспечить рав-
128
номерное распределение волокон за счет создания одинаковой
скорости течения потока по всему его сечению.
На рис. 34 изображены некоторые конструкции потокорас-
пределителей, которые можно встретить у относительно старых
бумагоделательных машин. Потокораспределитель на рис. 34, а
представляет собой разветвленный трубопровод, скорость
Рис. 35. Миого-
трубные потоко-
распределители:
а — с односторонней
подачей массы; б —
с двухсторонней по-
дачей массы; 1 — на-
порный ящик; 2 —
распределительные
трубы; 3 — регулиру-
ющие задвижки; 4 —
труба для отвода
массы на рециркуля-
цию; 5 — конический
коллектор
массы в котором равномерно распределяется по всей ширине
напорного ящика, имеющего ширину сетки машины.
В многоходовом потокораспределителе (рис. 34, б) каждое
колено распределителя наряду с расширением имеет непре-
рывно уменьшающуюся высоту поперечного сечения, благодаря
чему скорость массы в трубе, откуда она поступает в потоко-
распределитель, постепенно равномерно распределяется по всей
ширине напорного ящика.
Недостатком указанных типов распределителей является их
громоздкость. Кроме того, их трудно очищать во время оста-
новки оборудования от приставших к стенкам комочков бу-
мажной массы.
Лишен указанных недостатков горизонтальный (поперечный)
потокораспределитель (рис. 34, в), в который масса поступает
с двух сторон по клиновидным каналам, образованным специ-
альной перегородкой, не доходящей до конца узкого канала.
Два потока смешиваются в один, поступая в напорный ящик
по всей его ширине. Так как площадь поперечного сечения ка-
налов уменьшается пропорционально уменьшению потоков
массы в каналах, скорость ее прохождения по всей ширине
машины остается постоянной.
5
Заказ Ка 2948
1291
Более простыми являются многотрубные потокораспредели-
тели (рис. 35) с односторонней и двусторонней подачей массы.
На рециркуляцию отводится от 5 до 15.°/0 массы, поступающей
в потокораспределитель. Эти потокораспределители получили
достаточно широкое распространение у современных бумагоде-
лательных машин, в том числе и у скоростных.
В настоящее время все большее применение получают еще
более простые потокораспределители, являющиеся в сущности
модификацией потокораспределителей с односторонней пода-
чей массы. Они непосредственно примыкают к стенке напор-
ного ящика и состоят из коллектора прямоугольного перемен-
ного сечения с длиной, равной ширине напорного ящика, и пер-
форированной двухступенчатой плиты, через отверстия которой
проходит масса из коллектора в напорный ящик по всей его
ширине. При проходе через плиту на участке из узких отвер-
стий первой ступени в более широкие отверстия второй сту-
пени масса испытывает резкое расширение, способствующее
разбивке комочков и равномерности распределения массы по
всей ширине ящика. В коллекторе также предусмотрен отвод
из его узкого конца примерно 10 °/о массы на рециркуляцию.
§ 35. НАПУСКНЫЕ УСТРОЙСТВА И ИХ РАБОТА
Напускные устройства бумагоделательных машин по своей
конструкции существенно различаются между собой в зави-
симости от скорости машины. Дело в том, что качество изго-
товляемой бумаги в значительной степени зависит от относи-
тельной скорости поступления массы на сетку бумагоделатель-
ной машины по сравнению со скоростью движения сетки. Если
скорость массы значительно меньше скорости сетки, волокна
нижней части массного потока, касаясь каким-либо своим кон-
цом сетки, увлекаются последней и вытягиваются в машинном
направлении, т. е. в направлении хода сетки. Вследствие этого
изготовляемая бумага имеет ярко выраженную ориентацию
волокон в машинном направлении преимущественно на своей
нижней (сеточной) стороне. Последующие слои волокон каса-
ются уже не сетки, а волокон нижнего слоя, не успевших еще
полностью приобрести скорость сетки. Поэтому ориентация во-
локон в машинном направлении в этих слоях хотя и имеет ме-
сто, но менее выражена. Еще менее выражена она на верх-
ней поверхности бумажного полотна. Чем толще изготовляе-
мая бумага, тем большее различие в ориентации волокон на
ее верхней и сеточной сторонах.
Повышенная ориентация волокон в машинном направлении
приводит к анизотропии в прочностных свойствах бумаги: су-
щественно более высокой прочности бумаги в ее машинном на-
правлении по сравнению с прочностью в поперечном направ-
лении. Для большинства видов бумаги желательно небольшое
различие в ориентации волокон и соответственно в прочности по
машинному и поперечному направлениям. Поэтому в большин-
130
стве случаев необходимо, чтобы скорость поступления массы на
сетку была бы примерно равна скорости сетки при допустимом
отставании скорости массы от скорости сетки на 5—10%.
Только в сравнительно редких случаях (при выработке шпа-
гатной бумаги, бумаги для телеграфной ленты и пр.), когда
нужна повышенная прочность бумаги именно в машинном на-
правлении, скорость поступления массы на сетку существенно
меньше скорости сетки. Превышение скорости массы над ско-
ростью сетки ведет к наплывам массы на сетку с образованием
на ней поперечных волн и к ухудшению равномерности про-
света бумаги. При выработке отдельных видов бумаги, напри-
мер тонкой конденсаторной, изготовляемой при низкой скорости
бумагоделательной машины с длинным сеточным столом, прак-
тически невозможно создать столь малый напор массы перед
выходом ее на сетку, который соответствовал бы скорости вы-
хода массы примерно равной скорости сетки. В этом случае
скорость массы несколько превышает скорость сетки. Скорость
потока на самой сетке уменьшают подъемом сеточного стола
в направлении от грудного вала к гауч-валу. z
Скорость поступления на сетку бумагоделательной машины
им = 60|лд/2£^ > О4)
где g— ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/с2; h — напор
массы перед выпускной щелью, м (считается до середины вы-
соты щели); р, — коэффициент истечения (вытекания), завися-
щий от формы выпускной щели и сопротивлений, оказываемых
выходу массы на сетку деталями напускного устройства,
а также от вязкости массы.
Вязкость массы в свою очередь зависит от ее температуры,
степени помола, концентрации, композиции и т. д. Поэтому ве-
личину коэффициента истечения нельзя считать строго посто-
янной. Однако в расчетах при истечении потока на сетку из-под
вертикальной линейки принимают ц=0,6—0,7, из-под наклон-
ной линейки в зависимости от угла наклона от 0,75 до 0,8 и из
выпускной насадки — 0,94—0,98.
При установлении необходимого напора массы следует
иметь в виду, что скорость сетки отличается от скорости ма-
шины, определяемой по скорости намотки бумаги на накате, и
составляет в зависимости от вида изготовляемой бумаги от 85
до 95 % от скорости машины.
На рис. 36 представлено напускное устройство с вертикаль-
ными подпорными линейками, ранее устанавливаемое на тихо-
ходных бумагоделательных машинах. Напор массы в данном
случае не превышает 0,1—0,12 м. Устройство состоит из груд-
ной доски 7, резинового фартука 6 и трех укрепленных на фор-
матной каретке вертикальных подпорных линеек 3 с махович-
ками 4 для регулирования высоты щели по всей ширине ма-
шины. Линейки служат для создания необходимого напора
5* 131
Рис. 36. Напускные устройства:
а —с вертикальными линейками; б — с наклонной лниейкой; 1 — декельный шкив; 2 —
декельный ремень; 3 — вертикальные» подпорные лииейки; 4 — маховички для регулиро-
вания открытия щели по всей ширине машины; 5 — регистровые валики; 6 — фартук;
7 — лодсеточная доска; 8 — грудной вал,- 9 —наклонная линейка; /9—маховички для
регулирования открытия щели на отдельных участках
массы, устранения струй и задержания пены. Для разбивки
пены над линейками устанавливают водяные спрыски. Два
шкива 1, смонтированные один над грудным валом 8 и вто-
рой в районе первого отсасывающего ящика, поддерживают
бесконечный резиновый декельный ремень 2, свободно лежащий
на сетке и приводимый ее в движение. Декельные ремни огра-
ничивают растекание массы по краям сетки.
Рис. 37. Напускные устройства и открытые напорные ящики для скорости:
а —до 150 м/мин; б — до 200 м/мин; в— до 370 м/мии
Установка наклонной линейки (рис. 36, б) вместо третьей
вертикальной линейки дает возможность при одной и той же
величине напора массы повысить скорость ее выхода за счет
более высокого значения коэффициента ц, что позволяет повы-
сить скорость сетки и соответственно скорость машины. Кроме
того, наклонная линейка дает возможность с помощью махо-
вичков 10 регулировать массу 1 м2 бумаги по ширине бумаж-
ного полотна.
При повышении скорости бумагоделательной машины более
120 м/мин от напускных устройств с вертикальными или нак-
лонной линейками пришлось отказаться из-за невозможности
при этом получить требуемый напор массы. Задача создания
нужного напора и, следовательно, необходимой скорости
133
выхода массы на сетку была решена благодаря созданию раз-
личных конструкций напускных устройств у открытых напор-
ных ящиков, применение которых позволило осуществить ра-
боту бумагоделательной машины при скорости до 450 м/мин.
Некоторые конструкции напускных устройств и открытых на-
порных ящиков приведены на рис. 37.
На. рис. 37, а показано напускное устройство открытого
напорного ящика с вращающимся от самостоятельного при-
вода распределительным перфорированным валиком у выпу-
скной щели. Валик «утоплен» с тем, чтобы даже при низком
напоре массы перед выпускной щелью он неизменно нахо-
дился под уровнем массы и при своем вращении не нагнетал
в массу захватываемый воздух.
На рис. 37, б показан открытый напорный ящик, в котором
поток массы для успокоения проходит через несколько отде-
лений и затем через перфорированный валик и выпускную
насадку поступает на сетку.
На рис. 37, в поток массы поступает в напорный ящик через
потокораспределитель, затем, пройдя через вращающиеся
в двух отделениях ящика перфорированные валики и обтека-
емой формы выпускную насадку, выходит на сетку.
При проектировании бумагоделательных машин, работаю-
щих при скорости 300 м/мин,; предпочтительнее выбирать
напорный ящик закрытого типа, а при скорости 450 м/мин и
выше такой ящик совершенно необходим, так как для обеспе-
чения необходимой скорости бумажной массы при ее поступ-
лении на сетку потребовался бы чрезмерно большой гидроста-
тический напор массы в напорном ящике, что в значительной
степени усложнило бы конструкцию напорного ящика. Так,
при скорости работы машины 600 м/мин напор массы в ящике
превысил бы 5 м. Поэтому у быстроходных бумагоделательных
машин устанавливают напорные ящики закрытого типа.
На рис. 38 показаны конструкции напорных ящиков закры-
того типа с воздушной подушкой. Одна из разновидностей
подобных ящиков представлена на рис. 38, а. Масса из кол-
лектора 1 через перфорированную потокораспределительную
плиту 2 поступает в напорный ящик, где, пройдя через два
вращающихся перфорированных валика 5, вытекает на сетку
через выпускную щель 5. Напор массы складывается из гидро-
статического столба массы и давления воздуха в воздушном
пространстве над массой.
Другая разновидность напорного ящика с воздушной поду-
шкой представлена на рис. 38, б. В этой конструкции ящика
равномерное распределение массы по ширине ящика достига-
ется последовательным пропуском массы через несколько вра-
щающихся перфорированных распределительных валиков. Для
поддержания на постоянном уровне высоты столба массы
избыток ее поступает в переливную трубу 9, куда одновременно
отводится пена, находящаяся на поверхности массы. Таким
134
Рис. 38. Напорные ящики закрытого типа с воздушной подушкой:
а —с потокораспределительной плитой; б —с несколькими потокораспределительными
перфорированными валиками; / — коллектор; 2— перфорированная плита; 3 — перфори-
рованные валики; 4 — механизм регулирования высоты выпускной щели; 5 — выпускная
щель; 6 — грудной вал; 7 — смотровые окна; 8 — спрысковые трубы; 9 — труба для пере-
лива массы
образом, при постоянном уровне массы в ящике необходи-
мый напор поддерживается регулированием давления воздуха,
подаваемого компрессором в верхнюю часть напорного ящика.
Управление работой современных напорных ящиков в настоя-
щее время осуществляется различными системами автомати-
ческого управления.
Хорошо себя зарекомендовали и получили распростране-
ние при выработке широкого ассортимента бумаги на совре-
Рис. 39. Напорный ящик гидродинамического типа (Конверфло):
/ — коллектор; 2 — потокораспределитель в виде пучка труб; 3 — перфорированная пере-
юродка; 4 — пневматическое устройство для грубого регулирования положения верхней
губы; 5—механизм тонкого регулирования положения верхней губы; б — верхняя губа;
7 — нижняя губа; 8 — металлические пластины; 9 — опоры
менных быстроходных бумагоделательных машинах закрытые
напорные ящики гидродинамического типа. В них отсутствует
воздушная подушка, отсутствуют и вращающиеся перфори-
рованные валики. Ящики подобного типа примерно в 2 раза
легче ящиков с воздушной подушкой. Они обеспечивают в по-
ступающем на сетку потоке интенсивную микротурбулентность
и высокую степень диспергирования. Одним из известных
ящиков гидродинамического типа является ящик Конверфло,
(рис. 39).
Масса из коллектора 1 проходит через потокораспределитель
в виде пучка конических труб 2, встроенных в трубную ре-
шетку, и затем дополнительно диспергируется, проходя через
перфорированную перегородку 3 и между закрепленными в ней
шестью тонкими эластичными пластинами 8 из нержавеющей
стали.
Разновидностью ящика Конверфло является ящик Страта-
фло, представляющий собой конструкцию как бы из нескольких
независимых ящиков Конверфло. Назначение ящика Страта-
фло — осуществить возможность одновременного подвода
136
различных видов массы для изготовления многослойных видов
бумаги и картона. Благодаря установленным в ящике перего-
родкам различные виды используемой массы между собой
не соприкасаются вплоть до выхода из напускного устройства.
Поступающий на сетку бумагоделательной машины поток
бумажной массы не должен образовывать брызг при встрече
с сеткой. Поэтому идеальной является траектория потока
по возможности параллельная направлению сетки с тем,
чтобы угол встречи потока с сеткой приближался к нулю. Жела-
тельно, чтобы встреча потока с сеткой была за вертикальной
линией, проходящей через центр грудного вала (первого вала
сеточного стола бумагоделательной машины).
Регулированием величины открытия щели на отдельных
ее участках достигается равномерность распределения волок-
нистой массы по ширине машины. Общая высота открытия
выпускной щели напорного ящика зависит от концентрации
массы, поступающей на сетку бумагоделательной машины.
С уменьшением концентрации массы при постоянстве скорости
машины и величины напора массы величину открытия выпу-
скной щели следует увеличить. Это видно из следующих выра-
жений:
0 = B1/i1oM, (15) откуда /г1 = 0/В1ом, (16)
0с = а, (17)
где 0 — количество массы, поступающей на сетку бумаго-
делательной машины, м3/мин; Bi— ширина выпускной щели, м;
Ai — высота открытия щели, м; цм — скорость выхода массы
на сетку, м/мин; с — концентрация массы, кг/м3; а — количество
абс. сухих веществ, поступающих на сетку в единицу времени,
кг/мин.
При выработке определенного вида бумаги количество абс.
сухих веществ, поступающих на сетку, должно быть постоян-
ным (а = const). Следовательно, из выражения (17) видно,
что с уменьшением концентрации с величина 0 должна увели-
чива.ться. Из выражения (16) видно, что с увеличением 0 и
при постоянной величине знаменателя дроби высота открытия
щели также должна увеличиваться. Ошибочно считать, что
с увеличением открытия выпускной щели в процессе устано-
вившегося режима отлива бумаги увеличивается ее масса 1 м2.
Изменение массы 1 м2' изготовляемой бумаги может быть
достигнуто большим или меньшим открытием вентиля подачи
массы на машину или изменением скорости самой машины.
Очевидно, что увеличение скорости машины приведет при этом
к уменьшению массы 1 м2 изготовляемой бумаги, так как в еди-
ницу времени на одно и то же место сетки будет поступать
меньшее количество массы.
Дополнительные сведения по материалу главы 7 приведены
в книгах [5, с. 310—322; 15, с. 503—519; 23, с. 9—16, 64—80].
137
Глава 8
ФОРМОВАНИЕ И ОБЕЗВОЖИВАНИЕ БУМАЖНОГО
ПОЛОТНА
НА СЕТОЧНОМ СТОЛЕ
БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ
§ 36. НАЗНАЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ОТЛИВА
БУМАЖНОГО ПОЛОТНА, УСТРОЙСТВО ДЕТАЛЕЙ
СЕТОЧНОГО СТОЛА И ЕГО ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
Отлив бумаги представляет собой процесс соединения воло-
кон в бумажное полотно с образованием на сетке такого слоя
растительных волокон вместе с наполняющими, проклеива-
ющими и окрашивающими веществами, который по массе 1 м2
абс. сухого вещества и расположению волокон соответствовал
бы виду изготовляемой бумаги. Одновременно из этого слоя
на сеточном столе должно быть отведено стеканием, отсосом
или отжатием основное количество воды, удаляемой на бума-
годелательной машине.
На рис. 40 представлена типичная схема сеточной части
столовой бумагоделательной машины. Эта часть включает
напорный ящик и сеточный стол. Масса из напорного ящика
через напускное устройство 1 поступает на горизонтальную
ветвь движущейся бесконечной сетки 9, поддерживаемой от
провисания рядом валиков, называемых регистровыми. На быст-
роходной бумагоделательной машине первые по ходу сетки
валики 2 обычно имеют на своей поверхности желобки. После-
дующие регистровые валики 4 имеют гладкую поверхность.
Между валиками помещены дефлекторы 3 — пластины, пре-
дотвращающие забрасывание регистровыми валиками воды
на нижнюю сторону сетки. Вода проходит через ячейки сетки
в подсеточный желоб, откуда поступает в сборник регистровой
воды, используемой в дальнейшем в технологическом потоке
в качестве оборотной воды для разбавления бумажной массы.
На сетке же образуется влажный слой волокон, подвергаемый
дальнейшему обезвоживанию на отсасывающих ящиках 5,
в которых с этой целью создается вакуум. Вода отсасываю-
щих ящиков собирается также в соответствующем месте тех-
нологического потока в качестве оборотной.
После отсасывающих ящиков находящееся на сетке влаж-
ное бумажное полотно содержит еще очень много влаги, часть
которой удаляется через перфорированную рубашку отса-
сывающего вала 6, называемого гауч-валом. Внутри отсасыва-
ющего вала создается более глубокий вакуум, чем в отсасы-
вающих ящиках. Далее бумажное полотно непрерывно снима-
ется с сетки (на схеме не показано) и переходит для по-
следующего обезвоживания и уплотнения в прессовую часть
машины. Сетка же через поворотный сетковедущий вал
138
7 и несколько сетковеду-
щих валиков 8 образует
оборотную ветвь и у груд-'
ного вала 10 вновь перехо-
дит в горизонтальное поло-
жение. Движение сетки осу-
ществляется от приводного
вала, которым обычно яв-
ляется гауч-вал, а иногда
и поворотный сетковедущий
вал 7. Все регистровые и
сетковедущие валики при-
водятся в движение от
сетки.
Рассмотрим более по-
дробно устройство деталей
сеточного стола. Сеточная
часть бумагоделательной
машины начинается с
грудного вала. При-
мерно над ним располо-
жена выпускная щель на-
порного ящика. На груд-
ном валу обратная ветвь
сетки переходит в прямую
ветвь, непрерывно воспри-
нимая при этом из выпуск-
ной щели бумажную массу
в количестве, соответствую-
щем при заданной скоро-
сти движения сетки виду
изготовляемой бумаги.
При работе машины по-
верхность грудного вала
непрерывно промывается
водой из спрыска и очища-
ется шабером от пристав-
ших волокон. Для того
чтобы при своем вращении
грудной вал не нагнетал
увлекаемый им воздух в бу-
мажную массу и для уда-
ления воздуха из ячеек
сетки, иногда у грудного
вала устанавливают ваку-
умную камеру, как пока-
зано на рис. 41. Вакуум
в камере поддерживается на
уровне 400—500 Па.
Рис. 40. Схема типичной сеточной части столовой бумагоделательной машины:
напускное устройство; 2 — рифленые регистровые валики; 3 — дефлекторы; 4 — гладкие регистровые валики; 5 — отсасывающие ящики;
1 отсасывающий гауч-вал; 7— поворотный сетковедущий вал; 8—сетковедущий валик; 9 сетка; 10 грудной вал
139
Так как в самом начале сеточного стола сетка не покрыта
еще слоем волокон, задерживающим через нее фильтрацию
воды, на этом уч-астке сеточного стола скорость удаления воды
из бумажной массы велика, чему способствует и относительно
большой (от 0,4 до 1,0 м) диаметр грудного вала, необходи-
мый для предотвращения крутого перегиба сетки и вследствие
Рис. 41. Вакуумная камера у груд-
ного вала:
/ — вакуумная камера; 2 — лабиринтовое
уплотнение; 3—грудной вал
этого быстрого ее износа.
При выработке санитарно-
бытовых видов бумаги из
массы садкого помола основ-
ное. требование к изготовляе-
мой бумаге заключается в по-
лучении пухлого бумажного
полотна с высокой впитываю-
щей способностью. При этом
не предъявляются особые тре-
бования к равномерности про-
света бумаги. Для ускорения
обезвоживания бумажной
массы в этом случае может
быть использован грудной вал
отсасывающего типа с двумя
вакуумными камерами и с уда-
лением воды из бумажной
массы через отверстия ру-
башки вала.
В большинстве же случаев в начале сеточного стола стре-
мятся не ускорить, а замедлить процесс обезвоживания. Это
особенно необходимо осуществлять на быстроходных бумаго-
делательных машинах, когда из-за чрезмерно сильного обезво-
живания через сетку удаляется значительное количество прок-
леивающих, наполняющих и окрашивающих веществ, а также
мелких волокон, что приводит к ухудшению качества изго-
товляемой бумаги и увеличению промоя используемых веществ.
Одним из средств для замедления обезвоживания в начале
сеточного стола служит установка между грудным валом и
первым регистровым валиком формующей доски или
формующего ящика шириной 400—800 мм. Это устрой-
ство одновременно предотвращает провисание сетки на указан-
ном участке сеточного стола.
Скорость обезвоживания бумажной массы над формующим
ящиком можно регулировать, изменяя количество воды, отво-
димой из ящика. На рис. 42 показана установка формующей
доски (ящика), регистровых валиков и отражателей воды,
препятствующих ее забрасыванию на нижнюю сторону сетки
вращающимися регистровыми валиками. Планки формующего
ящика изготовляют из высокомолекулярного полиэтилена,
оксидной керамики или дерева (металла), облицованных теф-
лоном или резиной, корпус ящика — из нержавеющей стали.
140
На участке между формующим ящиком и первым отса-
сывающим ящиком устанавливаются регистровые валики,
поддерживающие горизонтальную часть сетки от провисания
и способствующие обезвоживанию бумажной массы. Схема
работы регистрового валика показана на рис. 43. Как видно
Рис. 42. Формующий ящик, регистровые валики и отражатели (дефлекторы):
1 — формующий ящик; 2 — регистровый валик; 3 —сдвоенный отражатель; 4, 5 —оди-
нарные отражатели
из рисунка, отсос воды происходит между валиком и сеткой
на участке ее схода с валика. Этот отсос происходит под дей-
ствием вакуума, создаваемого вращающимся валиком, а также
Рис. 43. Схема работы регистрового валика:
/ — регистровый валик; 2 — пленка воды; 3 —сетка; -/ — слой бумажной массы; 5 —
противодавление; 6 — направление движения сетки; 7 — отсасывающее действие; 8 — уда-
ляемая вода
под действием сил сцепления воды с поверхностью регистрового
валика. При входе же сетки на регистровый валик создается
зона повышенного давления.
Валики изготовляются обычно из стальных труб и имеют
облицовку медной рубашкой или резиной. Резиновая обли-
141
цовка способствует хорошему смачиванию валика водой и
предохраняет его от коррозии. Диаметр валиков зависит от
ширины машины и находится в пределах от 80 до 500 мм.
Для замедления обезвоживания в начале сеточного стола,
кроме формующей доски (ящика), применяют также установку
нескольких первых регистровых валиков, имеющих боковую
поверхность не гладкую, а с желобками. Вследствие захвата
желобками воздуха снижа-
Рис. 44. Положительные и отрица-
тельные давления на поверхности ре-
гистрового валика в зависимости от
скорости сетки, м/мин:
а—152; 6 — 304; в —456; г — 609; <3 — 762
ется вакуум в зоне схода
сетки с валика и уменьшается
количество воды, отводимой
с сетки.
При высокой скорости бу-
магоделательной машины и
в особенности при большом
диаметре регистровых вали-
ков последние могут вызвать
дефекты формования бумаж-
ного полотна вследствие
всплесков массы на валиках
в зоне повышенного давления,
а также из-за интенсивного
удаления мелких волокон, про-
клеивающих веществ и напол-
нителей. На рис. 44 показано
сравнение величин возникаю-
щего давления и вакуума у ре-
гистрового валика при раз-
личной скорости бумагодела-
тельной машины. Из рисунка
видно, что давление, оказы-
ваемое на бумажное полотно
водой, с нижней стороны сетки
над верхней точкой регистро-
вого валика резко снижается
и переходит в высокий по ве-
личине, но кратковременно
действующий вакуум, который и приводит к потере мелких во-
локон, проклеивающих веществ и наполнителей. Чем выше ско-
рость бумагоделательной машины, тем больше перепады соот-
ветствующего давления и вакуума.
- Для устранения вредного влияния, оказываемого регистро-
выми валиками на бумажное полотно, заменяют часть реги-
стровых валиков (или все) регистровыми планками, на-
зываемыми также гидропланками, над которыми отсут-
ствуют заметные всплески массы. Регистровые планки устанав-
ливают также группами, составляющими ящик. В некоторых
случаях в таких ящиках создают вакуум.
На рис. 45 схематично показаны регистровый валик, ящик
142
из регистровых планок («мокрый» ящик) и вакуумный
ящик. Там же показаны диаграммы изменения давления
и вакуума над этими обезвоживающими устройствами. Над
регистровой планкой отсутствует высокое давление и имеется
низкий, но относительно длительно действующий вакуум. Это
способствует лучшим условиям отлива и меньшему провалу
через сетку мелких волокон, проклеивающих веществ и частиц
наполнителя.
Рис. 45. Обезвоживающие устройства на сеточной части бумагоделательной
машины:
1 — регистровый валик; б — «мокрый» ящик; в — вакуумный ящик; г — вакуумная линия
Заменяя регистровые валики на бумагоделательной машине
регистровыми планками, можно получить бумагу с более рав-
номерными показателями массы 1 м2 и влажности. Уменьшается
и облачность просвета. Применение регистровых планок спо-
собствует устранению полос на полотне бумаги, которые иногда
обнаруживаются при наличии регистровых валиков. Количе-
ство воды, удаляемой на одной регистровой планке, составляет
в среднем примерно 60 % и может достигать даже на быстро-
ходной бумагоделательной машине до 75 % от количества воды,
удаляемой регистровым валиком. Таким образом, замена одного
валика на одну планку дает замедление процесса обезвожи-
вания. Однако на одной и той же длине сеточного стола может
быть установлено большее число планок, чем регистровых ва-
ликов, что позволяет увеличить общее обезвоживание бумаж-
ного полотна. В этом случае может быть достигнута интенси-
фикация процесса обезвоживания, так как вместо одного ре-
гистровогб валика можно установить не менее двух планок.
При выработке массовых видов бумаги обычное располо-
жение планок таково, что в начале стола они находятся друг
от друга на сравнительно большом расстоянии, которое далее
по длине сеточного стола сокращается. В случае надобности
дальнейшей интенсификации обезвоживания гидропланки
объединяют в мокрые или вакуумные ящики. Подобное распо-
143
ложение гидропланок связано с тем, что в начале сеточного
стола обезвоживающее действие гидропланок должно быть
менее интенсивным, чем в районе, прилегающем к отсасыва-
ющим ящикам.
При выработке полотна из длинноволокнистой массы сад-
кого помола регистровые планки располагают относительно
близко друг к Другу под углом 1—2° к плоскости сетки. В слу-
Рис. 46. Профили гидропланок и их основные конструктивные элементы:
1\ — плоская поверхность; Z2 — наклонная поверхность; /3 — направляющая поверхность;
а — угол наклонной поверхности; р— угол направляющей поверхности; 1 — основа; 2 —
вкладыш из трудиоизиашиваемого материала
чае изготовления бумаги из коротковолокнистой .'массы жир-
ного помола рекомендуется располагать планки на большем
удалении друг от друга и под углом 3—5° к плоскости сетки.
Выбор оптимального расположения гидропланок и их конструк-
тивных параметров определяется в каждом случае местными
условиями и в первую очередь видом изготовляемой бу-
маги, скоростью бумагоделательной машины и размерами се-
точного стола.
Некоторые типичные конфигурации гидропланок представ-
лены на рис. 46. Их изготовляют из высокомолекулярного
полиэтилена низкого давления или из керамики. Иногда в зоне
сильного износа применяют гидропланки, в которых имеется
вкладыш из износоустойчивого материала, например из окиси
кремния или специального кислотоупорного металлического
сплава (гидропланки д и е на рис. 46). Такие гидройланки
применяются на быстроходных бумагоделательных машинах
и при выработке бумаги с содержанием минерального напол-
нителя, оказывающего абразивное воздействие на материал
гидропланок.
Практика показала, что наилучшая структура бумаги дости-
гается на бумагоделательных машинах с сетками из синтети-
ческого материала и гидропланками при относительно низкой
концентрации бумажной массы и быстром, но плавном ее
144
обезвоживании. Рекоменду-
ется для удержания мелочи
применять установку гидро-
планок пакетами (из 10 и
более планок), причем' с по-
степенно увеличивающимся
углом к сетке по ходу ма-
шины.
Вакуумные ящики, состоя-
щие из регистровых планок,
рекомендуется применять при
выработке бумаги повышен-
ной массы 1 м2 с установкой
их в конце регистровой части
сеточного стола перед обыч-
ными отсасывающими ящи-
ками. Наблюдениями установ-
лено, что вакуумные ящики
в сравнении с регистровыми
валиками обеспечивают более
равномерное распределение
в листе наполнителя и тонких
фракций волокон. Лучшие ре-
зультаты были получены при
работе ящиков с низким ва-
куумом (не более 7 кПа). На
рис. 47 показан сеточный стол
бумагоделательной машины,
оснащенный «мокрыми» и ва-
куумными ящиками из гидро-
планок и отсасывающими ящи-
ками. На рис. 48 представ-
лены рекомендации ЦНИИ-
буммаша по выбору числа
гидропланок (а) и шага
между ними (б) для выра-
ботки разных видов бумаги
при различной скорости. В на-
стоящее время гидропланки
применяются на различных
бумагоделательных машинах,
работающих в широком ди-
апазоне скоростей.
В бумаге машинной выра-
ботки большая часть волокон
ориентирована в направлении
хода выработки бумаги на бу-
магоделательной машине, что
в известной степени опреде-
Рис. 47. Сеточный стол, оснащенный мокрыми и вакуумными ящиками, гидропланками и отсасывающими ящиками,
грудной вал; 2 —формующий ящик; 3 — «мокрый» ящик; 4 — вакуумный ящик; 5 — регистровый валик; 6 — ровнитель; 7— отсасывающий
ящик; 8 — отсасывающий гауч-вал; 9 — ведущий вал; /й, 13 — сетковедущие валики; 11 — сетконатяжка; 12 — сеткоправка, 14 сетка
145
ляет анизотропность ее свойств: большое сопротивление раз-
рыву и впитывающую способность бумаги в ее машинном на-
правлении и большую растяжимость, а также деформацию бу-
маги при ее намокании — в поперечном направлении. Указан-
Число гидропланок
S
числа гидропланок (а) и шага между ними (б) в на-
от скорости машины при выработке бумаги:
н типографской № 3; 3 — мешочной; 4 — для гофрирования и
картона; 5 — тонкой высокосортной
Рис. 48. Зависимость
чале стола
1 — газетной; 2 — пнсчей
ящика и увеличивается на сетке бумагоделательной машины
из-за различия в скорости сетки и оседающих на ее поверхность
волокон.
Поперечная тряска начала сеточного стола способ-
ствует повороту части волокон в поперечное к ходу машины
направление, благодаря чему получается бумага с менее выра-
женным различием в показателях механической прочности
листа в его поперечном и машинном направлениях, чем
у бумаги, изготовленной на машине, где отсутствует попереч-
ив
ная тряска сеточного стола. Очевидно, что тряска будет эффек-
тивно работать лишь тогда, когда она приложена к той зоне
сеточного стола, где в образующемся бумажном полотне
имеется еще достаточно воды, обеспечивающей подвижность
волокон и возможность их поворота. Поэтому осуществлять
тряску в районе отсасывающих ящиков не имеет смысла. Счи-
тается, что при скорости машины более 250 м/мин существу-
Рис. 49. Схемы трясочных устройств сеточного стола:
а — грудного вала; б — однозональная; в — двухзональная
ющие в настоящее время системы трясочных устройств
(эксцентриковые и вибрационные) работают неэффективно,
так как на быстроходных бумагоделательных машинах про-
цесс обезвоживания протекает настолько быстро, что трясочные
устройства просто не успевают осуществить поворот волокон.
На рис. 49 изображены схемы действия основных приме-
няемых трясочных устройств. При поперечной тряске одного
грудного вала (рис. 49, а) снижение величины амплитуды
происходит на очень коротком участке сеточного стола. 'При
однозональной системе тряски (рис. 49,6), когда ее действию
подвергаются грудной вал и начальная часть рамы сеточного
стола, снижение величины амплитуды происходит на большей
величине длины сеточного стола. При двухзональной тряске
(рис. 49, в) можно регулировать параметры тряски в каждой
зоне. На рисунке сплошными линиями показано изменение
147
величины амплитуды тряски в условиях одинаковой начальной
величины амплитуды в каждой зоне тряски и пунктирными
линиями — изменение величины амплитуды в условиях, когда
начальная амплитуда тряски во второй зоне превышает началь-
ную амплитуду тряски в первой зоне.
Первые два типа тряски (в особенности тряска одного
грудного вала) малоэффективны. - Двухзональная тряска
с двумя самостоятельно регулируемыми трясочными механиз-
мами может существенно улучшить качество изготовляемой
бумаги (равномерность просвета и снижение анизотропии
свойств бумаги по ее направлениям) при выработке бумаги
(особенно тонкой) на бумагоделательных машинах, работаю-
щих при сравнительно невысокой скорости.
Механизмы тряски, устанавливаемые на приводной стороне
бумагоделательной машины, приводятся в движение от двига-
теля с регулируемым числом оборотов. Действие поперечной
тряски несколько снижает срок службы машинной сетки.
. После регистровой части сеточного стола бумажное полотно
с содержанием сухого вещества 2—4 % поступает на сетке
к расположенным под ней отсасывающим ящикам, в ко-
торых создается вакуум. Назначение этих ящиков — интенси-
фицировать процесс обезвоживания бумажного полотна, так как
при сухости более 4% оно с заметным затруднением обезвожи-
вается, что повлекло бы за собой существенное удлинение се-
точного стола.
В зависимости от вида вырабатываемой бумаги и скорости
бумагоделательной машины число устанавливаемых на машине
отсасывающих ящиков составляет от 2 до 12. При использова-
нии для выработки бумаги массы садкого помола (санитарно-
гигиенические и впитывающие виды бумаги) устанавливают
от 2 до 4 отсасывающих ящиков. При выработке широкого
ассортимента бумаги для печати (в том числе и газетной),
а также писчей бумаги число отсасывающих ящиков состав-
ляет 7—8, а при выработке мешочной бумаги 8—10. Если
используется масса жирного помола (жиронепроницаемые
виды бумаги, конденсаторная бумага), число отсасывающих
ящиков на бумагоделательной машине находится в пределах
от 8 до 12.
Величина вакуума по ходу движения бумаги повышается
от ящика к ящику и зависит в первую очередь от вида выра-
батываемой бумаги, числа установленных отсасывающих ящи-
ков и скорости бумагоделательной машины. При этом величина
вакуума при выработке газетной и мешочной бумаги в первом
ящике составляет 2—5 кПа и в последних обычно не превы-
шает 25—34 кПа. При выработке же конденсаторной бумаги
вакуум в отсасывающих ящиках изменяется в пределах от 0,5
до 3,4 кПа. Вакуум в первых отсасывающих ящиках создается
с помощью барометрической трубы, а в остальных ящиках
с помощью водокольцевого вакуум-насоса или турбовоздухо-
148
149>
дувки, применяемой на современной высокопроизводительной
бумагоделательной машине.
Устройство отсасывающего ящика показано на рис. 50.
Крышка представляет собой сплошную перфорированную
доску с отверстиями, расположенными в шахматном порядке,
либо состоит из брусков шириной 20—40 мм, установленных
на таком же расстоянии друг от друга. Материалом крышки
ящика служат твердые породы древесины (бук, дуб, клен),
пропитанные парафином или фенольными смолами, или же
текстолит, тефлон, высокомолекулярный полиэтилен, керамика
и другие материалы с низким коэффициентом трения между
крышкой и машинной сеткой. Ширина отсасывающих ящиков
200—300 мм, а длина их на '500—600 мм больше ширины сетки.
Боковые перегородки 5 путем их перемещения регулируют
ширину зоны отсоса соответственно ширине бумажного
полотна на сетке. Для предотвращения подсоса воздуха в про-
странстве между перегородками и торцами ящика (карманы)
заливается вода, создающая гидравлический затвор. Патру-
бок 1 гибким шлангом соединяется с трубопроводом вакуум-
насоса.
Отсасывающие ящики устанавливают вплотную друг
к другу, благодаря чему создается непрерывная зона отсасыва-
ния и более эффективное обезвоживание бумажного полотна,
•чем в случае если бы ящики размещались на некотором рас-
стоянии один от другого. Только при установке над сеткой ров-
нителя (о нем будет сказано ниже) отсасывающие ящики
устанавливают группами, между которыми над сеткой помеща-
ется ровнитель.
Основное количество (~70%) электроэнергии, затрачива-
емой на провод сетки, расходуется на ее движение по отсасы-
вающим ящикам. Именно поэтому по возможности стремятся
уменьшить трение сетки о поверхность отсасывающих ящиков.
С этой целью и выбирают соответствующий материал для кры-
шек ящиков. Превышение заданной величины вакуума в ящи-
ках приводит не только к увеличению расхода энергии на при-
вод сетки и ухудшению качества изготовляемой бумаги, но и
трозит разрывом сетки. Поэтому должен быть обеспечен конт-
роль за показаниями вакуумметров, установленных у каждого
-отсасывающего ящика.
Иногда для уменьшения неравномерного износа крышек
•отсасывающих ящиков и сетки ящикам придают колебательное
движение в направлении оси ящика. Получила практическое
применение установка отсасывающих ящиков по системе рото-
•бельт (рис. 51). При этой системе три неподвижно укреплен-
ных ящика объединены бесконечной перфорированной резино-
вой лентой 3, приводимой в движение от сетки. На бумагоде-
лательных машинах, работающих при скорости 400—700 м/мин,
резиновую ленту для предотвращения ее чрезмерной вытяжки
армируют стальными тросиками и снабжают самостоятельным
150
приводом. Система ротобельт полностью исключает трение
сетки о крышки отсасывающих ящиков, благодаря чему срок
службы сетки возрастает в 1,5—2 раза, а расход энергии на
привод сетки сокращается на 30—50%. Наибольший износ
сетки и крышек отсасывающих ящиков имеет место на послед-
них ящиках, работающих при более высоком вакууме и в худ-
ших условиях водяной смазки между трущимися поверхностями.
Рис. 51. Установка отсасывающих ящиков по системе ротобельт:
/ — сетка; 2 — обычные отсасывающие ящики; 3 — перфорированная резиновая лента; 4—
металлическая крышка ящиков; 5 — натяжной валик
Поэтому именно последние ящики устанавливают по системе
ротобельт. Однако в некоторых случаях все отсасывающие
ящики устанавливают по этой системе.
Для надлежащей работы водокольцевых вакуум-насосов и
турбовоздуходувок, а также для сокращения расхода электро-
энергии при создании в отсасывающих ящиках вакуума необ-
ходимо предварительное отделение воды от воздуха. На рис. 52
показаны две схемы отделения воды от воздуха: при использо-
вании водокольцевого вакуум-насоса (рис. 52,а) и турбовозду-
ходувки (рис. 52,6). Как видно из рисунка, вода с воздухом
поступает в барометрическую трубу 10 или в циклон 8, также
соединенный барометрической трубой со сборником оборотной
воды 9, куда вода поступает самотеком. Воздушный коллек-
тор 4 либо непосредственно соединяется с вакуумом-насосом
(рис. 52,а), либо соединяется с турбовоздуходувкой через;
дополнительные циклоны-водоотделители (рис. 52,6).
Производительность вакуум-насоса для отсасывающих ящи-
ков устанавливают по количеству отсасываемой насосом мокро-
воздушной смеси. При этом количество удаляемой воды опре-
деляется, исходя из данных сухости бумажного полотна, до и
после отсасывающих ящиков. Количество же воздуха в смеси
определяют с известным запасом, считая его по объему 5—
10-кратным по отношению к воде. Проектные организации упро-
щенно принимают расход воздуха на каждый метр ширины
сетки и метр рабочей скорости машины от 14 до 18 л^мин.
151
S'
Рис. 52. Отвод воды и воздуха из отсасывающих ящиков при использовании:
а — водокольцевого вакуум-насоса; б — турбовоздуходувки; 1 — отсасывающий ящик; 2,
5 — вакуумметры; 3 — регулятор вакуума; 4 — воздушный коллектор; 6 — трубопровод к
вакуум-насосу; 7 — вакуум-насос; 8 — цнклоиы-водоотделнтели; £ —сборник оборотной
воды; 10 — барометрическая труба
Получив цифру требуемой производительности вакуум-насоса,,
по соответствующему каталогу выбирают два насоса на нуж-
ную производительность, один из которых является резервным.
Для придания бумажному полотну равномерной и уплот-
ненной структуры с более ровной поверхностью и меньшим
различием в гладкости сторон бумажного полотна на сетке
бумагоделательной машины устанавливают ровнитель (эгу-
тер). Он представляет собой полый валик, обтянутый более гру-
бой сеткой, чем сетка бумагоделательной машины, т. е. сеткой
с меньшим числом проволок на единице длины сетки. Благо-
даря этому бумажное полотно с сетки машины не прилегает
к поверхности ровнителя, чем предотвращаются обрывы
полотна. Сетка ровнителя изготавливается из бронзы или нер-
жавеющей стали.
. Ровнитель с рельефной поверхностью сетки служит для
изготовления бумаги с водяным знаком. При этом выпуклые
места сетки выдавливают на поверхности влажного бумажного
полотна соответствующий отпечаток, видимый при рассмотре-
нии бумаги на просвет (в проходящем свете). Если на сетке
ровнителя на некотором расстоянии друг от друга по перифе-
рии или образующей ровнителя укреплены проволоки, высту-
пающие над поверхностью сетки, то при использовании такого-
ровнителя на бумагоделательной машине вырабатывается так
называемая бумага верже с продольными и (или) соответ-
ственно поперечными линиями водяного знака. Если водяной
знак должен быть получен в виде какого-либо рисунка, то рису-
нок знака на сетке ровнителя должен быть несколько вытяну-
тым по ширине с учетом поперечной усадки бумажного полотна
в сушильной части машины. Одновременно следует предусмот-
реть и вытяжку полотна, имеющую место при его прохождении
через бумагоделательную машину. Водяной знак получается
наиболее четким, если бумага изготовляется из коротковолок-
нистой массы жирного помола.
Место установки ровнителя — после первых двух-трех отса-
сывающих ящиков, где относительная сухость бумажного»
полотна составляет 6—7%. Это место определяется состоянием
бумажного полотна, при котором оно не раздавливается под
действием ровнителя и вместе с тем обладает достаточной
пластичностью, обеспечивающей надлежащую работу ровни-
теля. Обычно он приводится в движение трением от сетки, но
на широких и быстроходных бумагоделательных машинах ров-
нитель имеет самостоятельный привод. Провисанию сетки под
ровнителем препятствуют два регистровых валика, устанавли-
ваемых под сеткой по обе стороны от ровнителя, либо, что
лучше, отсасывающий ящик устанавливают иногда так, как
показано на рис. 53. Ящик состоит из двух камер шириной по
100—150 мм каждая. Сначала подводят воду, которой регули-
руют влажность бумажного полотна, вступающего в зону дей-
ствия ровнителя. Во второй камере создается небольшой ва-
153-
куум, который служит для отвода отжатой ровнителем воды и
для присоса бумажного полотна к сетке машины и предотвра-
щения таким образом прилипания полотна к поверхности ров-
нителя. Диаметр ровнителя в зависимости от скорости бумаго-
делательной машины и массы 1 м2 вырабатываемой бумаги
имеет размер от 300 до 1100 мм. Чем выше скорость машины и
меньше масса 1 м2 изготовляемой бумаги, тем большим должен
Рис. 53. Схема установки ров-
нителя над отсасывающим
ящиком:
1—ровнитель; 2 — регистровые ва-
лики; 3 — вакуумная камера; 4 — во-
дяная камера
быть диаметр ровнителя.
Для непрерывной очистки ров-
нителя от приставших к его поверх-
ности пузырьков пены и сгустков
волокон его оборудуют водяным
спрыском. Подаваемая в спрыск
вода должна быть хорошо очищена
фильтрацией. Внутри ровнителя
устанавливают также паровой
спрыск. Струю пара ориентируют
в место отрыва бумажного полотна
от поверхности ровнителя, благо-
даря чему облегчается отделение
полотна и разрушаются воздушные
пузыри. Кроме того, паровой спрыск
используют для эффективной очи-
стки ровнителя в особенности при
применении бумажной массы с по-
вышенной смолистостью.
Для обрезки неровных краев бумажного полотна после отса-
сывающих ящиков установлены отсеч-ки, отделяющие с каж-
дой стороны полотна водяной струей под давлением 390—
440 кПа кромки шириной по 10—30 мм. Кроме того, в конце
сеточного стола имеется передвижной по ширине машины
водяной нож, предназначенный для отрезания с лицевой
(рабочей) стороны бумагоделательной машины узкой полосы
бумажного полотна. Эта узкая лента используется для облег-
чения заправки всего полотна через секции бумагоделательной
машины. По мере заправки водяной нож перемещают с лицевой
стороны машины на приводную и этим постепенно увеличивают
ширину заправляемой полосы вплоть до того, как полотно
начнет проходить через машину по всей ее ширине. На совре-
менных быстроходных бумагоделательных машинах включе-
ние водяного ножа осуществляется автоматически по сигналу
фотоэлементов, при обрыве бумажного полотна.
Сеточный стол заканчивается отсасывающим гауч-
валом. Ранеетауч-вал был сплошной и на сетке над ним по-
мещался верхний вал, обтянутый шерстяным чулком. Бумажное
полотно проходило на сетке между этими валами, образующими
гауч-пресс, уплотнялось и из него выжималось некоторое коли-
чество влаги, что повышало сухость бумажного полотна, посту-
пающего в прессовую часть бумагоделательной машины. В на-
154
стоящее время подобный гауч-пресс не применяется и заменен
гауч-валом отсасывающего типа, что позволило повысить произ-
водительность бумагоделательной машины, облегчить ее обслу-
живание и уменьшить число обрывов бумажного полотна
на машине.
Отсасывающие гауч-валы бывают камерные и ячейковые
(рис. 54). Однокамерный отсасывающий гауч-вал (см. рис.
Рис. 54. Виды гауч-валов:
а — отсасывающий однокамерный гауч-вал; б —уплотнение камеры; в — отсасывающий
двухкамерный гауч-вал; г — отсасывающий ячейковый вал; / — цилиндр; 2 — отверстия
в цилиндре; 3 — вакуум-камера; 4— прокладка; 5 — резиновая шина (шланг); 6 — спрыск;
7 — прижимной валик; 8 — корпус вала; 9 — ячейки
54, а), применяемый на бумагоделательных машинах при их
скорости до 250 м/мин, состоит из вращающегося цилиндра 1
с отверстиями 2 диаметром 7—8 мм, раззенкованными до диа-
метра 13—14 мм, для увеличения площади отсоса и устранения
маркировки (отпечатка на бумаге) и неподвижной .отсасыва-
ющей камеры 3, соединенной с вакуум-насосом. Камера прижи-
155
мается к внутренней стенке цилиндра пружинами. Между каме-
рой и цилиндром имеются графитовые уплотнения, прижимае-
мые в современных конструкциях пневматически к внутренней
стенке цилиндра (см. рис. 54,6).
Двухкамерный отсасывающий вал (см. рис. 54, в) применя-
ется на машинах, работающих при скорости свыше 200 м/мин.
Над валом на сетке устанавливается обрезиненный прижим-
ной валик, уплотняющий бумажное полотно и способствующий
повышению его сухости на 1—1,5%. Установка такого валика
приводит к уменьшению мощности вакуум-насоса. Впрочем,
такой же валик устанавливают и над камерой однокамерного
отсасывающего вала. Вместо одной широкой камеры в одно-
камерном отсасывающем устройстве в двухкамерном имеется
одна широкая камера и другая ’ узкая. Благодаря этому воз-
можно осуществить постепенное повышение величины вакуума,
доходящей в узкой камере до 80 кПа. В камере однокамерного
гауч-вала величина вакуума обычно поддерживается на уровне
от 33 до 73 кПа в зависимости от вида вырабатываемой бумаги
и скорости бумагоделательной машины. Для уменьшения шума,
возникающего при работе отсасывающего вала, рекомендуется
отверстия в рубашке вала располагать не по образующей
вала, а по спирали.
Ячейковый отсасывающий гауч-вал (см. рис. 54, а) имеет
полый чугунный корпус с ячейками и перфорированную брон-
зовую рубашку. С торцов вала неподвижно установлено по
одной отсасывающей головке, соединенной с вакуум-насосом.
Во время вращения вала соответствующие ячейки соединяются
с отсасывающими головками и под влиянием вакуума в ячей-
ках происходит обезвоживание бумажного полотна, находяще-
гося на сетке над этими ячейками. Хотя ячейковые валы по
сравнению с камерными имеют некоторые преимущества (более
простая конструкция и меньшее потребление электроэнергии),
тем не менее они получили ограниченное применение: их ис-
пользуют в основном на целлюлозных пресспатах и тихоходных
бумаго- и картоноделательных машинах, так как при высокой
скорости работы машины (более 200 м/мин) из ячеек вала
плохо удаляется вода.
Производительность вакуум-насоса для отсасывающего
гауч-вала рассчитывается таким же образом, как и для вакуум-
насоса отсасывающих ящиков. При этом количество удаляемой
воды определяют по заданной сухости бумажного полотна
до и после отсасывающего гауч-вала. Количество же воздуха
в мокровоздушной смеси по отношению к воде при выработке
бумаги из целлюлозы невысокой степени помола на бумагоде-
лательных машинах средней скорости приближенно принима-
ется 100—200-кратное и 300—400-кратное при выработке бумаги
с содержанием древесной массы на быстроходных бумагоде-
лательных машинах. Для контроля могут быть использованы
данные проектных организаций, согласно которым принимается
156
Рис. 55. Схема вакуум-пересасываю-
щего устройства:
1 — сетка; 2 — прижимной валик; 3 — ва-
куум-пересасывающий вал; 4 — поворотный
сетковедущий вал; 5 — отсасывающий гауч-
вал
объем удаляемого воздуха 45—50 л/мин на каждый метр ши-
рины сетки и 1 м скорости бумагоделательной машины при ее
скорости ниже 300 м/мин и 50—75 л/мин при скорости машины
более 300 м/мин. Так как в мокровоздушной смеси содержится
относительно мало воды, для удаления этой смеси устанавли-
вают водокольцевые насосы без водоотделителей.
В зависимости от вида изготовляемой бумаги и свойств
исходной бумажной массы сухость бумажного полотна после
гауч-вала достигает 16—22%.
При этой его сухости на тихо-
ходных (до 150 м/мии) бума-
годелательных машинах сня-
тие бумажного полотна с сетки
я перевод его в прессовую
часть машины осуществляют
на узкой (50—70 мм) полосе
полотна вручную или с по-
мощью струи сжатого воздуха
под давлением 380—580 кПа.
На быстроходных бумаго-
делательных машинах, . а
также при выработке тончай-
ших видов бумаги (например,
конденсаторной), такой спо-
соб перевода бумажного по-
лотна в прессовую часть ма-
шины затруднен и для этой
цели применяют метод вакуум-пересоса (рис. 55). Как видно из
рис. 55, на сеточном столе устанавливают поворотный сеткове-
цущий вал 4, являющийся вторым приводным валом сетки.
К наклонному участку сетки примыкает находящийся в сукне
вакуум-пересасывающий вал 3, в котором создается вакуум
40—53 кПа. Под воздействием вакуума бумажное полотно пе-
ресасывается с сетки на нижнюю поверхность съемного сукна
и таким образом транспортируется в прессовую часть бумаго-
делательной машины. При установке пересасывающего вала
с двумя вакуумными камерами в первой из них для отрыва бу-
мажного полотна с сетки и передачи его на сукно создается ва-
куум 59—69 кПа, а во второй для удерживания полотна на
съемном сукне величина вакуума составляет 39—49 кПа.
Под гауч-валом имеется гауч-мешалка, представля-
ющая собой оборудованную размешивающим устройством
емкость, в которую непрерывно поступают отсекаемые кромки
бумажного полотна. Туда же поступает весь так называемый
мокрый брак — срывы мокрой бумаги из прессовой части
машины, вся масса с сетки при обрыве бумажного полотна,
а при его заправке — все полотно, кроме заправляемой узкой
ленты. Все содержимое гауч-мешалки используется в компози-
ции бумаги в качестве оборотного брака.
157
Для перекачивания бумажной массы из гауч-мешалки
во время нормальной работы бумагоделательной машины,
когда перекачивается лишь масса кромок бумажного полотна,
необходим насос небольшой производительности. Однако
во время обрывов бумажного полотна гауч-мешалка быстро
наполняется бумажной массой, и возникает надобность в насосе
большой производительности, который нецелесообразно исполь-
Рис. 56. Тийы сеток:
а — одинарная; б — двойная; в — тройная; г — крученая; д — иолусаржевая
зовать при нормальной работе бумагоделательной машины.
Поэтому у гауч-мешалки высокопроизводительной быстроход-
ной бумагоделательной машины можно автоматизировать про-
цесс перекачивания массы с установкой двух насосов: одного
большой и другого малой производительности. При нормальной
работе машины включен только насос малой производительно-
сти. При обрыве бумажного полотна верхний уровень массы
в мешалке служит датчиком для включения насоса большой
производительности. Этот насос отключается как только масса
достигнет в гауч-мешалке определенной нижней отметки.
Сетка, на которой бумажное полотно непрерывно форму-
ется и обезвоживается до сухости 16—22%, вместе с тем
выполняет на сеточном столе и функцию конвейера слоя
бумажной массы, а затем сформированного полотна бумаги.
Она изготовляется из металлической проволоки или из нитей
синтетических волокон. Сетки ткутся на металлоткацких стан-
ках й имеют продольные нити (нити основы), воспринимающие
основную нагрузку при натяжении и работе сеток, и попереч-
ные нити (нити утка). В металлических сетках бумагоделатель-
ных машин нити основы обычно изготовляют из эластичного и
прочного материала (фосфористой бронзы), нити же утка —
из сплава полутомпак, содержащего 80 % меди и 20 % цинка.
Сетки характеризуются типом, структурой и номером ткани.
По типу ткани (рис. 56) сетки бывают одинарные, двойные,
тройные и крученые. По структуре ткани и характеру пере-
плетения различают простую саржевую (миткалевую) и
полусаржевую (киперную) ткань. Номером ткани сетки счи-
тается число нитей основы (или число ячеек между ними)
на одном линейном сантиметре. У двойных и тройных сеток
158
номер сетки обозначается дробью: числитель обозначает число
двоек или троек проволок основы, а знаменатель — число нитей
основы на одном линейном сантиметре.
При надлежащей прочности сетки одновременно должны
отличаться высокой и равномерной водопропускной способ-
ностью. Вместе с тем волокна при обезвоживании бумажного
полотна должны задерживаться на сетке, а ее ткань не должна
оставлять отпечаток (маркировки) на бумажном полотне.
В особо ответственных случаях во избежание маркировки на
бумажном полотне наружную поверхность сетки шлифуют
с глубиной шлифования 0,02—0,03 мм. В условиях обычной
величины pH среды бумажной массы сетки не должны подвер-
гаться коррозии.
Одинарные сетки применяются для выработки бумаги
широкого ассортимента с массой 1 м2 от 25 до 120 г (газетной,
типографской, офсетной, писчей, оберточной и др.).
Тройные сетки используют при выработке тонких видов
бумаги: конденсаторной, папиросной, сигаретной, основы копи-
ровальной и других с массой 1 м2 5—25 г.
Крученые сетки применяют при выработке упаковочных
видов бумаги и картона, а также на пресспатах. Различные
виды бумаги для печати, а также газетная и писчая бумага
вырабатываются с использованием сеток номеров 24—28. Упа-
ковочные виды бумаги с массой 1 м2 1Q0—200 г изготовляют на
сетках номеров 16—24.
Производство картона и целлюлозной папки осуществля-
ется с использованием сеток номеров 8—16, а производство вы-
сококачественных видов бумаги с массой 1 м2 30—60 г—на сет-
ках номеров 28—32.
Для того чтобы мелкие волокна не уходили через сетку при
выработке тонких видов бумаги и из коротковолокнистой массы
применяют сетку высокого номера. Для изготовления же бумаги
с повышенной массой 1 м2' и в случаях, когда маркировка
на поверхности бумаги от сетки не имеет значения, используют
сетку низкого номера с повышенной водопропускной способ-
ностью.
Стоимость .сеток из синтетических волокон (чаще всего
полиэфирных) более чем в 2 раза превышает стоимость соответ-
ствующих металлических сеток. Однако срок их службы в 4—6,
а иногда и в 10 раз превышает срок службы металлических се-
ток. В. отличие от металлической сетки, концы которой соеди-
няют с помощью электропайки или электросварки, синтетиче-
ская сетка может быть изготовлена бесшовной. Металлическая
сетка значительно тяжелее (в 7—8 раз) синтетической и ее
труднее одевать на сеточный стол. Сетки из синтетических воло-
кон не имеют присущих металлическим сеткам таких дефектов,
как образование вмятин и бугорков, растрескивание кромок
и т. п. При повреждениях эти сетки легко починить. Очень су-
щественно, что применение синтетических сеток не вызывает
159
маркировку на поверхности бумаги и дает возможность полу-
чить более равномерный ее просвет.
При установке на бумагоделательной машине синтетиче-
ской сетки вместо металлической повышаются требования
к чистоте поверхности сетки и ее промывке. В системе промывки
сетки должен быть водяной спрыск высокого давления, кото-
рый, однако, во избежание порчи сетки не должен включаться
во время ее остановки. Поэтому приводы насоса высокого
давления воды, подаваемой в спрыск, и сетки должны быть
сблокированы. Так как синтетические сетки при работе вытя-
гиваются больше металлических, необходимо при установке син-
тетических сеток увеличивать число сетконатяжных устройств
и осуществлять постоянный контроль за натяжением сетки или
же устанавливать специальные устройства для автоматического
регулирования натяжения сетки.
Когда в процессе эксплуатации сетки ее ткань становится
до такой степени изношенной, что вызывает нарушение нормаль-
ной работы машины и появление брака бумаги, сетку следует,
если возможно, чинить или заменять новой. Эта работа плани-
руется и осуществляется заранее до видимого нарушения тех-
нологического режима производства с одновременным проведе-
нием других ремонтных планово-предупредительных работ.
Длительность операции по замене изношенной сетки в пер-
вую очередь зависит от конструкции сеточного стола бумаго-
делательной машины. На тихоходных машинах с простейшей
конструкцией сеточного стола операция по смене сетки осуще-
ствляется вручную и длится 6 ч и более. При замене сетки
в этом случае необходимо снять старую сетку и демонтировать
все узлы внутри сеточного стола (грудной вал, отсасывающие
ящики, все сетковедущие и регистровые валики, желоба под-
сеточной воды). Остается на месте лишь гауч-вал, у которого
с рабочей стороны машины снимается подшипник, что позво-
ляет на гауч-вал завести новую сетку и установить на место
ранее снятый подшипник. Далее сетку разматывают до места
установки грудного вала, который затем соответствующими
средствами вводится в сетку. После установки регистровых
валиков в нее заводятся все остальные валики. Все работы
по установке новой сетки должны производиться крайне осто-
рожно, с тем чтобы ее не повредить. Старую сетку также сни-
мают осторожно, так как ее обычно используют в дальнейшем
на сгустителе или других аппаратах.
С увеличением скорости машины износ сетки идет более
интенсивно и сетку значительно чаще нужно менять. В связи
с этим для ускорения операции смены сетки конструкция сеточ-
ного стола усложняется. Выдвижной сеточный стол дает воз-
можность не только ускорить смену сетки, но и существенно
снизить трудоемкость этой операции. При смене сетки такой
стол не разбирают, а целиком с помощью специальных приспо-
соблений выдвигают на рабочую сторону машины, оставляя
160
на месте лишь гауч-вал, который консольно вывешивается
с приводной стороны. Новую сетку надевают на гауч-вал и
затем, после ее размотки до грудного вала, сеточный стол
вдвигается на место. При выдвижном сеточном столе опера-
ция смены сетки длится 2—3 ч.
Еще меньше времени (1—1,5 ч) занимает смена сетки при
наличии надвижного устройства для надевания сетки. В этом
случае новая сетка растягивается на этом устройстве еще
до остановки машины, а ее сеточный стол остается неподвиж-
ным и вывешенным консольно. Надвинуть сетку на сеточный
стол большого труда не представляет.
Ширина сетки должна быть больше необрезной ширины
бумаги на накате бумагоделательной машины с учетом попереч-
ной усадки бумажного полотна в сушильной части машины,
отсекаемых у грудного вала кромок (по 25—50 мм с каждой
стороны полотна), ширины устройства для ограничения раз-
лива массы по ширине сетки (при декельных ремнях—по 30 —
50 мм и ограничительных пластинах — по 5—10 мм с каждой
стороны сетки), а также ширины свободных кромок сетки
(20—50 мм с каждой стороны сетки). Учитывая значительные
различия в величине поперечной усадки бумажного полотна
при выработке разных видов бумаги, в ширине устройств,
ограничивающих разлив массы на сетке машины, и т. д., ширина
сетки должна быть больше обрезной ширины бумаги на 250—
500 мм. Ширина сетки Шс, мм, может быть определена по фор-
муле
Шс = - 10°—+ 150, (18)
100-у
где В — необрезная ширина бумаги на накате, мм; у — вели-
чина поперечной усадки бумаги в сушильной части бумагоде-
лательной машины, %.
Практически на стандартных машинах с обрезной шириной
бумаги 4200 мм применяют сетки с шириной 4650—4850 мм.
При обрезной ширине бумаги (картона) 6300 мм ширина сетки
составляет 6950—7000 мм. Обрезной ширине бумаги 6720 мм
соответствует ширина сетки 7250—7300 мм и обрезной ширине
бумаги 8400 мм (при ее двухсеточном формовании) соответ-
ствует ширина сеток 9050—9250 мм. Предполагается в целях
упрощения и унификации изготовления сеток применительно
к стандартным бумагоделательным машинам принять ширину
сеток одинаковой независимо от вида вырабатываемой бумаги.
Длина сетки Ес, мм, обычно составляет:
Ес = (2,15—2,25)/, (19)
где I — длина сеточного стола (расстояние между осями груд-
ного вала и гауч-вала), мм.
6 Заказ № 2948 161
Сетконйтяжные устройства служат для натяжения
сетки бумагоделательной машины. Чтобы приводить в движе-
ние от сетки грудной вал и все сетковедущие валики, сетка
не должна провисать и в то же время ее натяжение не должно
превышать определенного предела, приводящего к сокращению
срока ее службы и ухудшению фильтрующей способности. Тре-
буемая степень натяжения сетки зависит от ее структуры и
скорости машины. При этом натяжение следует увеличивать
с уменьшением номера сетки и увеличением скорости ее движе-
ния. Натягивают сетку с помощью одного или двух сеткона-
тяжных валиков, устанавливаемых на нижней ветви сетки.
При регулировании натяжения сетки оба подшипника натяж-
ного валика (по одному с каждой стороны сеточного стола)
перемещаются по вертикали: вверх и вниз. Это осуществляется
либо вручную, либо гидравлическим или пневматическим спо-
собами. Современные бумагоделательные машины оборудуются
комбинированными натяжными устройствами: винтовым при-
способлением для предварительного натяжения сетки после ее
установки на машине и пневматическим устройством для ре-
гулирования натяжения сетки в процессе ее работы.
Сеткоправка служит для регулирования движения
сетки бумагоделательной машины в поперечном направлении.
В процессе работы бумагоделательной машины сетка может
смещаться на лицевую или приводную сторону машин из-за
неправильной (непараллельной) установки сетковедущих вали-
ков или отсасывающих ящиков, неравномерного натяжения
сетки по ее ширине, неравномерности ткани сетки и по другим
причинам. Если при таком смещении сетки она станет задевать
своей кромкой боковые стойки сеточного стола, то это может
привести к ее порче. Для предотвращения подобного переме-
щения сетки служит правительный валик, управляемый
вручную или автоматически. Подшипник этого валика на при-
водной стороне машины закреплен шарнирно, тогда как под-
шипник того же валика на лицевой стороне машины может
перемещаться в горизонтальной плоскости вправо или влево
на 100—150 мм от своего среднего положения. При изменении
положения этого подшипника в ту или иную сторону от сред-
него правительный валик оказывается расположенным не парал-
лельно по отношению к другим сетковедущим валикам, что
заставляет сетку соответственно перемещаться, компенсируя
ее нежелательное смещение. Из практики хорошо известно, что
если правительный валик находится под углом к направлению
хода сетки, то сетка перемещается всегда в ту сторону, где она
раньше соприкасается с валиком, т. е. раньше находит на него.
Поэтому основное правило правки сетки сводится к следу-
ющему: чтобы сместить сетку на приводную сторону, нужно
передвинуть лицевой подшипник правительного валика по ходу
машины; чтобы заставить сетку перемещаться на лицевую
сторону, следует передвинуть лицевой подшипник против хода
162
машины. При ручной правке сетки (рис. 57) эти операции
осуществляются соответствующим поворотом маховика. Авто-
матическое регулирование правки сетки осуществляется с уче-
том того же правила, но с применением специального гидрав-
лического или пневматического устройства.
Об относительной эффективности работы сеточных столов
разных бумагоделательных машин при выработке одного и
Рис. 57. Механизм ручной правки сетки:
1 — правительный валик; 2— подшипник валика с лице-
вой стороны; 3 — корпус механизма правки сетки; 4 —
подшипник валика с приводной стороны; 5 — гайка; 6 —
винт; 7 — маховик
того же вида бумаги можно судить по
их удельной производительно-
сти, т. е. по количеству килограммов
бумаги, снимаемой за I ч с 1 м2 пло-
щади сеточного стола. Подобный метод
суждения об эффективности работы раз-
личного оборудования по его удельной
производительности широко принят
в технике.
Для определения удельной произво-
дительности сеточного стола кроме вели-
чины выработки бумаги за 1 ч работы
бумагоделательной машины нужно знать
еще и величину площади сеточного стола.
Чтобы каждый раз не было при прове-
дении расчетов произвольных толкова-
ний относительно того, какую часовую
производительность сеточного стола при-
нимать в расчете (по необрезной шири-
не бумажного полотна, с учетом холо-
стого хода бумагоделательной машины,
величины брака бумаги или без учета
этих величин) и как определять площадь
сеточного стола (какую величину при-
нимать за ширину сеточного стола), ус-
ловно рекомендуется рассчитывать вели-
чину съема бумаги с 1 м2 площади се-
точного стола за 1 ч по формуле
Р = 0,06vq/l,
(20)
где v — скорость машины, м/мин; q— масса 1 м2 бумаги, г;
I — длина сеточного стола, м.
Если числитель и знаменатель в правой части формулы
умножить на величину Д (необрезную ширину бумаги
на накате, м), то формула примет вид:
P = O,O6Btx7/B/. (21)
6*
163
Таким образом, видно, что числитель дроби представляет
собой максимальную (без учета холостого хода машины и
брака бумаги) производительность сеточного стола за 1 ч,
а знаменатель—площадь сеточного стола, у которого ширина
принята равной необрезной ширине бумаги на накате.
С применением указанной выше формулы исключается воз-
можное различие в результатах определений удельной произво-
дительности сеточного стола из-за разных подходов к опреде-
7. ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ СЪЕМЫ БУМАГИ С 1 М2
СЕТОЧНОГО СТОЛА ПРИ ВЫРАБОТКЕ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ БУМАГИ
Бумага Скорость бумаго- делатель- ной машины, м/мин Съем бумаги с 1 м2 сеточного стола, кг/(м2-ч) Бумага Скорость бумаго- делатель- ной машины, м/мин Съем бумаги с 1 м2 сеточного стола, кг/(м*ч)
Газетная, 500 100 Папиросная, 100 12
50—52 г/м2 600 120 14—16 г/м2 150 15
700 130 200 20
800 150 250 25
900 160
Мешочная, 300 95 Офсетная, 100 75
70—80 г/м2 400 125 120—140 г/м2 150 80
500 135 250 90
700 160 400 100
Писчая без дре- 100 35 Бумага для гоф- 100 100
весной массы, 150 65 рирования, 150 110
70—80 г/м2 200 72 100—150 г/м2 200 120
300 85 550 175
500 100
Для печати без 150 70 Оберточная суль- 100 80
древесной массы, 250 80 фатная, 150 85
70—80 г/м2 300 85 70—90 г/м2 200 90
500 100 500 120
Односторонней 100 40 Конденсаторная,
гладкости, 150 50 г/м2:
20—45 г/м2 450 65 6—7 40 2,5
600 75 8—12 70 6
14—27 90 8
лению производительности бумагоделательной машины и пло-
щади ее сеточного стола.
Величина съема бумаги с 1 м2 площади сеточного стола
за 1 ч работы зависит от вида вырабатываемой бумаги и ско-
рости бумагоделательной машины. При этом съем бумаги
увеличивается с увеличением в композиции бумаги легко обез-
воживаемых волокон садкого помола и древесной массы, а также
с увеличением скорости бумагоделательной машины. Практи-
ческие данные о величине удельной производительности сеточ-
ного стола при выработке разных видов бумаги и при разной
скорости бумагоделательной машины приведены в табл. 7.
164
Эти данные следует рассматривать как весьма ориентиро-
вочные, так как удельная производительность сеточного стола
зависит кроме вида бумаги и скорости машины от наличия и
расположения на сеточном столе различных обезвоживающих
элементов (регистровых валиков, гидропланок и др.). Тем
не менее сопоставление данных для какой-либо отдельной
бумагоделательной машины с соответствующими данными,
приведенными в табл. 7, дает возможность сделать вывод
о том, достигнут ли на машине практически наблюдаемый
уровень удельной производительности и не требуется ли уси-
лить сеточный стол рассматриваемой машины дополнитель-
ными обезвоживающими элементами.
Об отливе бумажного полотна на сеточном столе бумагоде-
лательной машины дополнительные данные приведены в кни-
гах [5, с. 323—382; 15, с. 520—558; 23, с. 80—98].
§ 37. ОСНОВЫ ТЕОРИИ И ПЕРЕМЕННЫЕ ФАКТОРЫ
ПРОЦЕССОВ ФОРМОВАНИЯ И ОБЕЗВОЖИВАНИЯ
БУМАЖНОГО ПОЛОТНА
Процесс формования и обезвоживания бумажного полотна
на сеточном столе бумагоделательной машины весьма сложен,
что и является причиной отсутствия до сих пор строгого мате-
матического описания этого процесса. Сложность его обуслов-
лена: 1) обилием оказывающих влияние на процесс перемен-
ных факторов (концентрацией массы, хлопьеобразованием;
температурой и вязкостью среды, скоростью машины, величи-
ной вакуума под сеткой и пр.); 2) сложностью состава исход-
ной бумажной массы, представляющей собой полидисперсную
систему, состоящую из жидкой фазы (воды), твердой фазы
(разнородных по размерам и свойствам волокон, частиц на-
полнителей, проклеивающих и окрашивающих веществ) и
в значительно меньшей степени газообразной фазы (пузырьков
воздуха); 3) изменением состава бумажной массы из-за уда-
ления вместе с водой мелких волокон, а также частиц напол-
няющих, проклеивающих и окрашивающих веществ; 4) суще-
ственным изменением свойств бумажной массы при ее движении
на сеточном столе (потери текучести перед поступлением на
отсасывающие ящики и структурирование с приобретением
пластичности и других характерных для структуры свойств);
5) изменением условий фильтрации по длине сеточного стола
из-за изменения толщины образующегося на сетке фильтрую-
щего осадка и изменения степени его сжимаемости под влия-
нием вакуума, создаваемого под сеткой; 6) специфическим
действием элементов сеточного стола (регистровых валиков,
гидропланок, трясочного устройства, сетки, отсасывающих ящи-
ков и гауч-вала); 7) необходимостью учета сочетания рацио-
нальных условий обезвоживания с одновременным достиже-
нием при этом нужных показателей качества изготовляемой
бумаги.
165
Указанные выше обстоятельства, свидетельствующие
о сложности процесса отлива бумаги на сеточном столе бумаго-
делательной машины, не позволили создать всеобъемлющую
теорию формования и обезвоживания бумаги, хотя попытки
создания такой теории неоднократно предпринимались с при-
влечением известных уравнений для скорости фильтрации,
а также ряда эмпирических коэффициентов и допущений.
Современная теория отлива бумаги на сеточном столе
бумагоделательной машины является совокупностью ниже
описанных и установленных к настоящему времени закономер-
ностей.
Формование полотна бумаги на сеточном столе бумагоде-
лательной машины осуществляется одновременно с процессом
обезвоживания бумажной массы, происходящим в результате
фильтрации через слой волокон и сетку. В начале сеточного
стола происходит формование тонкого слоя волокон, который
постепенно увеличивается, повышая при этом сопротивление
фильтрации.
Разные авторы по-разному оценивают зависимость от гид-
ростатического напора Н скорости v протекания воды через
осевшие слои бумажной массы. Однако практические данные
для случаев, когда напор массы постепенно снижается, лучше
всего согласуются с известным законом фильтрации Дарси или
различными его модификациями (формулы Льюиса, Козени).
В самом общем виде при некоторых допущениях эта зависи-
мость может быть представлена формулой
v = KHH, (22)
где К—коэффициент фильтрации; I — толщина фильтруемого
слоя.
С учетом вязкости у, фильтруемой воды формулу зависимо-
сти скорости фильтрации от гидростатического напора пред-
ставляют следующим образом:
ц = Я/ДТу, (23)
где R — удельное сопротивление единицы массы фильтрующе-
муся потоку воды; Т — сухая масса на единицу площади слоя
листа [5, с. 389—390].
Из формулы (23) видно, что скорость фильтрации обратно
пропорциональна удельному сопротивлению единицы массы
фильтрующему потоку и величине сухой массы на единице
площади слоя массы, т. е. будет замедляться с увеличением
толщины осадка на сетке и с увеличением степени помола ис-
пользуемой массы. Существенно влияет на сопротивление филь-
трации также степень сжимаемости массы в процессе отлива
бумажного полотна. Наименьшую степень сжимаемости обна-
руживает древесная масса (0,46), сульфатная целлюлоза об-
ладает наиболее высокой сжимаемостью (0,71), а сульфитная
целлюлоза занимает промежуточное положение (0,62). Сниже-
166
Нйе ЁяЗкбстй Боды подогревом бумажной массы способствует
ускорению процесса обезвоживания бумажной массы на сеточ-
ном столе бумагоделательной машины. Ввиду указанной выше
сложности рассмотрения процесса обезвоживания расчет обез-
воживающих элементов сеточного стола осуществляют в на-
стоящее время обычно по практически наблюдаемым вели-
чинам.
Среди переменных факторов, оказывающих влияние на про-
цесс отлива бумажного полотна, важное значение имеет кон-
центрация исходной бумажной массы. При выборе кон-
центрации массы перед отливом руководствуются следующим
общим правилом: нужно разбавлять массу в меньшей степени
при изготовлении бумаги с большей массой 1 м2 и при исполь-
зовании исходной бумажной массы с большей степенью
помола.
Смысл этого правила вполне понятен: не следует подавать
много воды в бумажную массу при ее затрудненной водоот-
даче, т. е. в случаях выработки бумаги повышенной толщины
и плотности, а также при использовании массы жирного по-
мола. К тому же усугубление при этом затруднений с обезво-
живанием бумажного полотна на бумагоделательной машине
приведет к снижению ее производительности.
Таким образом очевидно, что при выработке толстых видов
бумаги (и картона) отлив осуществляют из сравнительно бо-
лее густой массы, чем при выработке тонкой бумаги, тем
более, что равномерность просвета для толстой бумаги (и кар-
тона) не имеет существенного значения. В случаях изготов-
ления тонкой бумаги, но из массы жирного помола ^напри-
мер, при выработке конденсаторной бумаги) бумажную массу
все же сильно разбавляют, учитывая необходимость в данном
случае тщательной очистки исходной массы и получения бу-
маги однородной структуры с равномерным просветом. Нали-
чие большого количества воды содействует разъединению
скоплений волокон и получению более однородной структуры
бумажного полотна.
Не следует, однако, думать, что чем больше дать воды на
сетку, тем более равномерный просвет получит изготовляемая
бумага. В конкретных заданных условиях производства суще-
ствует определенный оптимум разбавления массы, находя-
щийся в зависимости от вида вырабатываемой бумаги, сте-
пени помола и температуры массы, скорости бумагоделатель-
ной машины и конструктивных особенностей сеточного стола
машины.
При избытке будет ощущаться перегрузка сеточного стола;
процесс осаждения волокон переместится ближе к концу стола,
что может привести к ухудшению просвета изготовляемой
бумаги.
При недостатке воды не полностью используется площадь
сеточного стола; малое количество воды в массе сопровожда-
ет
ется хлопьеобразованием и изготовлением бумаги облачного
просвета.
В табл. 8 приведены данные определений концентрации
массы при отливе некоторых видов бумаги.
Представляют большой интерес работы по отливу бумаги
из массы повышенной концентрации (3—4%). Непростая за-
дача изготовления в этих условиях качественной бумаги вме-
сте с тем весьма заманчива из-за экономических преимуществ
8. КОНЦЕНТРАЦИЯ МАССЫ ПРИ ОТЛИВЕ БУМАГИ
(ПРАКТИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ)
Бумага Концентра- ция массы» % Бумага Концентр а- цня массы» %
Алигнин, тонкие сани- тарно-гигиенические виды бумаги 0,1—0,15 Тонкая упаковочная, 40 г/м2 0,,45—0,5
Конденсаторная толщи- ной, мкм: 5 0,1 Газетная, 51 г/м2 Типографская № 1, г/м2: 0,55—0,7
6-8,5 0,12—0,2 60 0,6—0,7
9,6—12 0,22—0,28 70 0,7—0,8
15 0,28—0,33 80 0,85—0,95
Папиросная, 16 г/м2 0,25—0,29 Офсетная № 2, 100 г/м2 0,9—1,1
Основа для парафини- рования, г/м2: 22 35 0,28—0,32 0,35—0,4 Картографическая, 120 г/м2 1,0—1,25
метода использования при отливе бумаги высокой концентра-
ции исходной бумажной массы (сокращение расхода энергии
на обезвоживание, уменьшение объемов бассейнов, сокращение
длины сеточного стола, снижение объемов сточных вод и пр.).
Основные сложности в решении поставленной задачи сводятся
к осуществлению надлежащего сортирования массы высокой
концентрации и предотвцашению облачного пцосвета бумаги.
Дело в том, что с возрастанием концентрации массы уве-
личивается количество волокон в единице объема массы, что
повышает вероятность хлопьеобразования (флоку-
ляции). Образование же хлопьев волокон при отливе бумаги
ведет к существенному ухудшению ее качества, выражающе-
муся в неравномерности просвета бумаги и, следовательно,
в неравномерности свойств участков бумажного полотна. Бо-
лее тонкие просвечивающиеся участки оказываются менее проч-
ными, больше впитывают типографской краски в бумаге для
печати, создавая неравномерности печатного оттиска, оказы-
вают меньшее сопротивление прохождению электрического тока
в электроизоляционной бумаге. В бумаге с неравномерным
просветом легче возникают локальные внутренние напряжения,
вызывающие коробление поверхности бумаги.
168
Эффективность сортирования бумажной массы при ее кон-
центрации 3—4 % решается с использованием для этой цели
специальных аппаратов (центрисортеров). Получение бумаги
с равномерным просветом при использовании высокой концен-
трации исходной массы решается с применением специальной
конструкции напорного ящика, в котором масса подвергается
значительному диспергированию, высоким усилиям сдвига,
препятствующим образованию крупных хлопьев, и последую-
щему образованию выходящего на сетку потока с минималь-
ными микронеоднородностями структуры.
Практические испытания разработанного способа при вы-
работке бумаги разной композиции и с различной массой 1 м2
показали полную возможность получения пухлого бумажного
полотна равномерного просвета с высоким сопротивлением
расслаиванию, но с пониженными показателями сопротивле-
ний бумаги разрыву и продавливанию. Из-за повышенной по-
ристости бумажное полотно легко обезвоживалось на сеточном
столе, в прессовой и в сушильной частях бумагоделательной
машины. Дальнейшая задача отлива бумаги из массы высокой
концентрации заключается в повышении основных показате-
лей механической прочности изготовляемой бумаги. Решение
этой задачи откроет широкие возможности практического при-
менения такого способа изготовления бумаги.
Вероятность хлопьеобразования, как указывалось выше,
увеличивается с увеличением длины волокон, используемых
при отливе бумаги. Именно поэтому добавка в композицию бу-
маги коротких волокон из лиственной древесины и соломы,
а также волокон древесной массы способствует уменьшению
хлопьеобразования и облегчает возможность изготовления бу-
маги с равномерным просветом. Хлопьеобразование более за-
метно у тонких волокон и менее заметно у толстых. При всех
прочих равных условиях волокна беленой целлюлозы обладают
несколько меньшей склонностью к хлопьеобразованию, чем во-
локна небеленой целлюлозы, и из них относительно легче по-
лучить бумагу равномерного просвета.
Устанавливаемые в напорных ящиках распределительные
устройства пластинчатого типа, а также перфорированные
плиты и вращающиеся валики с перфорированной поверхно-
стью в известной степени предотвращают поступление на сетку
бумагоделательной машины крупных хлопьев волокон. Вместе
с тем эти устройства создают в потоке массы микротурбулент-
ность, способствующую выравниванию концентрации массы во
всем ее объеме.
При этом очень важно, правильно расположить указанные
устройства в напорном ящике, правильно выбрать скорость вра-
щения перфорированных валиков и площадь их отверстий
с тем, чтобы предотвратить возможное скопление волокон на
поверхности распределительных устройств и захват волокон
кромками отверстий вращающихся валиков. При соблюдении
169
этих условий распределительные устройства сами могут ока-
заться источником хлопьеобразования.
Скорость движущегося потока бумажной
массы оказывает существенное влияние на процесс хлопье-
образования. Чем выше скорость, тем интенсивнее разделяются
уже образовавшиеся пучки волокон и тем в меньшей степени
обнаруживается хлопьеобразование. Поэтому во избежание
Рис. 58. Зависимость степени хлопье-
образования от концентрации воло-
кон и скорости потока:
1 — 120 м/мин; 2 — 84 м/мин
хлопьеобразования отлив бу-
маги желательно осущест-
влять в возможно короткий
промежуток времени с сохра-
нением турбулентного режима
движения массы непосред-
ственно при отливе. Этот вы-
вод объясняет часто наблю-
даемый в производственных
условиях эффект лучшего ка-
чества отлива бумажного по-
лотна, например газетной бу-
маги, при повышенной скоро-
сти бумагоделательной ма-
шины (а следовательно, при
большей скорости обезвожи-
вания) по сравнению с качеством отлива того же вида бумаги
при низкой скорости процесса. Так, сравнение образцов бумаги,
изготовленных при скоростях машин от 200 до 850 м/мин пока-
зывает, что с увеличением скорости машины структура газетной
бумаги улучшается, так как на сетке имеет место меньшее
хлопьеобразование волокон. Для достижения этого эффекта
важно, чтобы при высокой скорости работы бумагоделательной
машины отрицательные явления (например, всплески массы на
сетке над регистровыми валиками) не преобладали над дей-
ствием положительного фактора — ускоренного процесса обез-
воживания, при котором вероятность хлопьеобразования ми-
нимальна.
На рис. 58 показана полученная в лабораторных условиях
зависимость степени хлопьеобразования от концентрации во-
локон и скорости их движения. Степень хлопьеобразования
условно выражена в милливольтах показаний специально скон-
струированного прибора, определяющего интенсивность сил
сдвига в суспензии. Из рис. 58 видно, что хлопьеобразование
уменьшается с уменьшением концентрации волокон и увеличе-
нием скорости их движения.
При исследовании влияния степени помола бумаж-
ной массы на хлопьеобразование волокон установлено, что
в начальный период процесса размола склонность волокон
к хлопьеобразованию уменьшается, соответственно и просвет
бумаги становится более равномерным. На следующей стадии
размола волокон их хлопьеобразование усиливается и просвет
179
бумаги стано&йтсЯ менее равномерным. Объяснение замечен-
ной закономерности заключается в том, что в начальный пе-
риод размола преобладающее влияние на хлопьеобразование
волокон оказывает их укорочение, а в последующий период
сказывается преобладающее влияние других переменных фак-
торов: фибриллирования волокон, увеличения их удельной по-
верхности, уменьшения скорости обезвоживания и увеличения
времени обезвоживания.
Снижение жирности помола бумажной массы облегчает про-
цесс обезвоживания. Однако этот путь интенсификации от-
лива бумаги не всегда может быть рекомендован, так как
иногда он может привести к нежелательному изменению
свойств вырабатываемой бумаги.
Влияние температуры массы на ее склонность
к хлопьеобразованию относительно невелико. Оно больше ска-
зывается при малых скоростях течения потока. При этом
следует иметь в виду влияние температуры на скорость обез-
воживания: как известно, с повышением температуры уменьша-
ется вязкость воды и поэтому скорость обезвоживания увели-
чивается, что интенсифицирует процесс отлива бумаги. Од-
нако подогрев массы требует повышенного расхода тепла.
Кроме того', при использовании жесткой производственной
воды возможно выпадение солей жесткости.
При выработке бумаги, содержащей древесную массу, полу-
чаемую с рядом расположенного древесно-массного завода,
должна быть обеспечена хорошая теплоизоляция массопрово-
дов. Это позволяет в значительной степени сохранить тепло,
поступающее с потоками древесной массы. С той же целью
максимального повышения температуры бумажной массы, по-
даваемой на сетку бумагоделательной машины, целесообразно
применение по возможности наиболее замкнутого цикла исполь-
зования оборотной воды при минимальном использовании хо-
лодной свежей воды. Одновременно при замкнутом цикле
использования оборотной воды снижаются промой волокон и
наполнителя, уменьшается загрязнение водоемов сточными во-
дами, облегчается работа улавливающей аппаратуры и сокра-
щаются при выработке бумаги удельные расходы воды, волок-
нистых полуфабрикатов и наполнителя.
Из химикатов, применяемых в производстве бумаги, неко-
торые способствуют хлопьеобразованию (например, животный
клей, полиакриламид, полиэтиленимин и т. д.), другие сни-
жают хлопьеобразование (растительные слизи и камеди, поли-
фосфаты, среди которых тринатрийфосфат оказался наиболее
эффективным средством), третьи не оказывают заметного
влияния на хлопьеобразование (наполнители, пластификаторы,
оптические отбеливатели). Действие веществ, снижающих
хлопьеобразование, основано на уменьшении поверхностной ак-
тивности волокон. Дефлокуляцию объясняют адсорбцией на
поверхности волокон добавляемого стабилизатора (например,
171
растительной слизи), который своими полярными группами
(—СООН; —ОН) соединяется с молекулами воды, образуя
комплексы. Энергия образования комплексов превышает силы
сцепления волокон друг с другом. На поверхности волокон об-
разуется гидратная пленка, действующая как смазка.
Изменение вязкости жидкой фазы суспензии оказывает
влияние также на хлопьеобразование. Увеличение вязкости
дисперсной среды в движущемся потоке бумажной массы спо-
собствует уменьшению эффекта хлопьеобразования. Однако
при отливе бумажного полотна увеличение вязкости жидкой
фазы суспензии замедляет процесс обезвоживания и, следова-
тельно, приводит к получению бумаги неравномерного
просвета. Таким образом, отсутствие хлопьеобразования в дви-
жущемся потоке волокнистой суспензии хотя и является важ-
ным условием, но недостаточно для получения бумаги с рав-
номерным просветом. Свойства готовой бумаги (в том числе
и равномерного просвета) определяются результирующим
влиянием отдельных противоположно действующих факторов,
что необходимо учитывать при отливе бумаги.
Рассматривая вопросы хлопьеобразования (флокуляции)
при отливе бумаги необходимо разграничить понятия фло-
куляции и коагуляции. Флокуляция характеризуется
соединением отдельных макромолекул высокомолекулярных
веществ с образованием рыхлых хлопьевидных осадков — фло-
кул с размерами, выраженными в миллиметрах. Таким обра-
зом, агрегация волокон целлюлозы в отдельные сгустки под
влиянием внешних условий является проявлением процесса
флокуляции. Под коагуляцией следует понимать процесс из-
менения степени дисперсности коллоидных частиц за счет сли-
пания с образованием частиц, размеры которых можно харак-
теризовать в микрометрах. Таким образом, агрегацию частиц
канифольного клея, минеральных наполнителей и красителей
под действием электролитов (например, сернокислого алюми-
ния) следует отнести к процессам коагуляции без образова-
ния при этом между частицами длинных полимерных мости-
ков. При флокуляции же под влиянием полимеров с длинной
молекулярной цепью (например, полиакриламида или полиэти-
ленимина) частицы соединяются в хлопья соответствующей
мостиковой связью.
При действии сернокислого алюминия на суспензию расти-
тельных волокон трехвалентные положительно заряженные
ионы алюминия нейтрализуют отрицательный потенциал во-
локон. В изоэлектрической точке, в которой электрокинетиче-
ский потенциал волокон близок к нулю, хлопьеобразование
протекает наиболее интенсивно. Считается, что максимальное
хлопьеобразование наблюдается при электрокинетическом по-
тенциале в пределах от +3 до •—3 мВ". При этом на резуль-
таты наблюдений оказывают влияние многочисленные пере-
менные факторы и в том числе: температура, pH среды, время
172
воздействия сернокислого алюминия на волокнистую суспен-
зию, наличие в воде различных примесей и электролитов.
Выше указывалось, что хлопьеобразование при поступле-
нии массы на сетку машины обычно считается нежелатель-
ным явлением, так как способствует неравномерному осажде-
нию волокон и получению бумаги с облачным просветом. Од-
нако рыхлые хлопья, полученные благодаря флокулирующему
действию полиакриламида и полиэтиленимина и состоящие из
мелких волокон и частиц наполнителя, отличаются по своим
свойствам от пучков (сгустков) длинных волокон. Рыхлые и
мелкие хлопья делают просвет бумаги в ряде случаев более
равномерным благодаря повышенному удержанию в бумаге
мелочи, заполняющей пространства между длинными волок-
нами. Такие рыхлые флокулы под влиянием силы тяжести бы-
стро осаждаются на сетке, образуя пористый слой, легко про-
пускающий воду.
Флокулирующее действие полимеров может быть сведено
к минимуму, если образующиеся при этом флокулы до их по-
ступления на сетку будут разбиты при перемешивании массы.
Поэтому полимер в количестве 0,25—0,5 % к массе волокон
нужно вводить за 15-—40 с до выхода массы на сетку, и после
обеспечения его равномерного распределения в массе послед-
нюю уже не следует интенсивно перемешивать. С примене-
нием указанных полимеров помимо улучшения равномерности
просвета вырабатываемой бумаги, повышения удержания мел-
ких волокон и наполнителя достигается также повышение ос-
новных показателей механической прочности бумаги.
Влияние химического состава волокон на их
способность к обезвоживанию характеризуется результатами
наблюдений, показавших, что способность растительных воло-
кон к обезвоживанию возрастает с понижением содержания
в технической целлюлозе гемицеллюлоз и с увеличением со-
держания лигнина.
Работами многих исследователей установлено, что отса-
сывающее действие регистровых валиков на
быстроходных бумагоделательных машинах возрастает с уве-
личением скорости машины пропорционально квадрату ее ско-
рости. По этой причине с увеличением скорости сетки наблю-
дается повышение съема бумаги с 1 м2 площади сеточного
стола и лишь небольшое (на 1—1,5 м) увеличение длины се-
точного стола у машин, вырабатывающих газетную бумагу
при скорости 760 м/мин, по сравнению с машинами, выпускаю-
щими такой вид бумаги при скорости 350—380 м/мин. Произ-
веденные замеры показали, что в среднем регистровый валик
забрасывает обратно на сетку примерно 3,3,% воды, прохо-
дящей вокруг него; 23,9 % удаляется валиком (регистровая
вода) и 72,8 % воды проходит под сеткой, удерживаясь по-
следней, к следующему регистровому валику. Приведенные
цифры нельзя, однако, считать абсолютными: они будут изме-
173
мяться в зависимости от измёнения диаметра регистрового ва-
лика, величины промежутков между ними, скорости машины,
композиции бумажной массы и от других факторов. При этом
количество воды, удаляемой регистровым валиком, прямо про-
порционально его диаметру.
Из изложенного выше видно, что установка гидропланок
взамен регистровых валиков является универсальным средст-
вом регулирования степени обезвоживания бумажной массы
на сеточном столе бумагоделательной машины: замена одного
регистрового валика одной гидропланкой приводит к замедле-
нию процесса обезвоживания, а установка вместо одного ре-
гистрового валика нескольких гидропланок интенсифицирует
этот процесс. Желобчатый валик, устанавливаемый в начале
сеточного стола для замедления процесса обезвоживания на
этом участке, по интенсивности обезвоживания действия яв-
ляется промежуточным между обычным регистровым валиком
и гидропланкой.
Действие поперечной тряски на волокна осущест-
вляется двумя регулируемыми параметрами: числом колеба-
ний в минуту (частотой) и амплитудой колебаний. Обычно
число колебаний регулируют в пределах от 100 до 600 двой-
ных колебаний в минуту, а амплитуду — в пределах
3—6 мм.
Основные общие правила регулирования работы трясоч-
ного устройства сводятся к следующему:
1. Число колебаний тряски необходимо увеличить с увели-
чением скорости машины и с повышением садкости массы.
С увеличением скорости машины время прохождения во-
локнами зоны тряски сеточного стола сокращается. Это тре-
бует повышения числа колебаний тряски для эффективного
поворота волокон путем более частых во времени на них воз-
действий.
Тряска сеточного стола несколько замедляет процесс обез-
воживания бумажного полотна. Это замедление обезвожива-
ния повышением числа колебаний тряски допустимо при
садкой и недопустимо при жирной массе, и без того трудно
обезвоживающейся. Кроме того, садкая масса, особенно длин-
новолокнистая, имеет склонность к хлопьеобразованию и для
его предотвращения в осаждающемся потоке волокон создают
микротурбулентности путем увеличения числа колебаний тряски.
2. Амплитуду тряски следует увеличивать с увеличением
длины волокон, из которых изготовляется бумага.
Длинные волокна повернуть труднее, нежели короткие. Для
этого требуется большее плечо воздействия на волокна. Именно
поэтому при выработке бумаги из относительно длинных во-
локон увеличивают амплитуду тряски иногда даже до 10—
12 мм с одновременным уменьшением при этом числа колеба-
ний до 100—200 в минуту. Вообще величину числа колебаний
и амплитуды устанавливают практически в процессе работы.
174
При этом с увеличением амплитуды уменьшается число коле-
баний.
Процесс обезвоживания бумажной массы под ва-
куумом над отсасывающими ящиками существенно
отличается от процесса удаления воды в регистровой части се-
точного стола и прежде всего тем, что на отсасывающих ящи-
ках довольно еще жидкая суспензия волокон превращается
во влажное бумажное полотно с уплотнением образовавшегося
на сетке слоя волокон и с изменением его фильтрующих
свойств. При этом волокна древесной массы, несмотря на от-
носительно высокую степень помола, образуют рыхлый, легко
пропускающий воду слой, тогда как волокна целлюлозы той
же степени помола образуют плотный слой, затрудняющий
через него фильтрацию воды.
При обезвоживании слоя волокон на отсасывающих ящи-
ках наблюдают два периода: начальный период (до сухости
6,5—7,5 %), в котором процесс удаления воды происходит в ос-
новном за счет сжатия волокнистого слоя и второй период (до
сухости 10—12 %, иногда 14%), в течение которого обезвожи-
вание происходит за счет кинетической энергии просасывае-
мого воздушного потока. При выработке тонкой бумаги из
массы жирного помола (например, конденсаторной или основы
копировальной) сухость бумажного полотна после отсасываю-
щих ящиков составляет обычно не более 6—8 % и о начале
второго периода обезвоживания можно судить лишь с момента
исчезновения блестящего зеркала массы над поверхностью от-
сасывающих ящиков.
Изменение сухости бумажного полотна в первый и второй
периоды обезвоживания характеризует выражение:
С1 = С2е« (24)
где Ci и С2 — начальная и конечная сухости полотна бумаги
над ящиками, кг/кг; е — основание натуральных логарифмов;
t — время обезвоживания от сухости Ci до сухости С2, с; k —
коэффициент обезвоживания, зависящий от периода обезво-
живания и свойств бумажной массы.
Скорость обезвоживания на отсасывающих ящиках возрас-
тает с уменьшением толщины листа, увеличением температуры
бумажной массы (уменьшением вязкости воды) и повышением
степени разрежения в ящиках. При этом, однако, лучше увели-
чивать число ящиков при меньшей их ширине, чем повышать
разрежение в них.
Как правило, разрежение в ящиках постепенно повышают
от ящика к ящику, но в первую очередь следует руководство-
ваться соображениями технологического характера. Слишком
высокое разрежение приводит к чрезмерному процессу через
сетку мелких волокон и частиц минерального наполнителя,
а также к повышенной маркировке (отпечатка) на поверх-
ности бумаги плетения машинной сетки; при этом возрастает
175
расход энергии на привод сетки. Кроме того, с повышением
разрежения возрастает воздухопроницаемость бумаги, что при-
водит к необходимости при выработке конденсаторной бумаги
несколько снижать вакуум в последних отсасывающих ящи-
ках во избежание ухудшения диэлектрических свойств бумаги.
Обезвоживание бумажного полотна, находящегося
над отсасывающим гауч-валом, происходит под
действием вакуума в камерах вала. При применении прижим-
ного валика к этому воздействию добавляется воздействие от
удельного давления прижима. Вакуум в камерах отсасываю-
щего вала выше, чем в отсасывающих ящиках, и уже только
это приводит к дальнейшему повышению сухости бумажного
полотна. По мере повышения сухости полотна упрочняется его
структура, что позволяет осуществлять более сильное на нее
воздействие без опасения раздавления полотна. Этот принцип
постепенного усиления воздействия на образующееся бумаж-
ное полотно, но без разрушения его структуры, сохраняется
на всех последовательных участках бумагоделательной ма-
шины.
Действительно, первоначальное обезвоживание только под
влиянием гидростатического столба бумажной массы усилива-
ется в дальнейшем действием регистровых валиков (или гид-
ропланок), затем следует обезвоживание под влиянием
повышающейся от ящика к ящику величины вакуума в отсасы-
вающих ящиках и более высокой величины вакуума после-
довательно в отсасывающих камерах гауч-вала. Как будет по-
казано ниже, в прессовой части бумагоделательной машины
удельное давление между валами пресса повышается от пресса
к прессу и только после того, как дальнейшее обезвоживание
полотна механическим путем оказывается уже невозможным,
оно происходит путем испарения воды в сушильной части бу-
магоделательной машины.
На рис. 59 показаны схемы процесса обезвоживания бумаж-
ного полотна над однокамерным отсасывающим гауч-валом и
гауч-валом с прижимным валиком по И. Д. Кугушеву. Пря-
мыми стрелками показано направление движения воды, вол-
нистыми— воздуха. Наверху показана диаграмма давления на
бумажное полотно. При обезвоживании над однокамерным
отсасывающим гауч-валом (см. рис. 59, а) процесс обезвожива-
ния может быть разделен на четыре последовательных зоны,
которые характеризуются: 1 — выжиманием воды; 2— стабили-
зацией процесса сжатия; 3 — фильтрацией воздуха; 4 — обрат-
ной миграцией влаги. На диаграмме показано давление воздуха
на бумажное полотно. В конце четвертой стадии во время от-
крывания отверстия снизу в его полость врывается воздух.
Обратное впитывание воды бумажным полотном после про-
хождения камеры вала происходит в результате действия сле-
дующих причин: центробежных сил, выбрасывающих воду из
отверстий рубашки вала; прорыва воздуха в отверстия с внут-
176
a — над однокамерным отсасывающим валом; б — то же с прижимным валиком; 1, 2,
3, 4 ~ зоны обезвоживания
ренней стороны рубашки после уплотнения; упругой деформации
скелета бумажной массы, образованного волокнистым мате-
риалом. Для компенсации влияния центробежных сил и про-
рыва воздуха в отверстия с Внутренней стороны рубашки при-
меняют дополнительную узкую камеру, в которую с большой
скоростью засасывается воздух через отверстия после отрыва
бумажного полотна.
На рис. 59, б показана схема обезвоживания бумажного
полотна над отсасывающим гауч-валом, снабженным прижим-
ным валиком. Под действием разрежения в камере начальная
толщина слоя /о уменьшается до h. При отсутствии прижим-
ного валика (на четвертой стадии) толщина слоя увеличилась
бы на А/1. В результате более высокого давления на слой бу-
мажной массы в зоне контакта с прижимным валиком (ва-
куум плюс удельное давление валика) из бумажного полотна
производится дополнительное выжимание влаги, и слой умень-
шается до величины /2. Для смывки волокон, которые могут
пристать к прижимному валику, его поверхность сверху ув-
лажняется спрысковой водой. Поэтому на набегающей поверх-
ности прижимного валика показан слой воды, который впиты-
вается в бумажную массу. В зоне контакта прижимного
валика просасывания воздуха не происходит, что вызывает
увеличение вакуума в камере. Просос воздуха возможен только
в первой и третьей зонах. Третья зона не обязательно дол-
жна быть равной первой или второй по длине. Она -может
быть и меньше и необходима для просасывания воздуха
с целью удаления воды из ячеек сетки и полости зенковки по-
верхности вала. Одновременно с этим под действием упругих
сил скелета волокнистого материала происходит миграция от-
жатой воды в бумажное полотно, в результате чего толщина
слоя увеличивается на отрезок Д/2. То же наблюдается и
в конце камеры, где проникновению воды способствует внезап-
ное заполнение полости отверстия воздухом- с внутренней сто-
роны рубашки вала.
По вопросам теории и переменных факторов обезвожива-
ния бумажного полотна сведения приведены в книгах [5,
с. 382—390; 6, с. 284—311; 20, с. 89—123].
§ 38. ФОРМОВАНИЕ БУМАГИ МЕЖДУ ДВУМЯ СЕТКАМИ
Способ изготовления бумаги на плоскосеточных бумагоде-
лательных машинах, несмотря на широкое распространение и
значительные усовершенствования применяемого оборудова-
ния и технологии, не лишен недостатков. Они заметно прояви-
лись при работе машин с особенно высокой скоростью, а также
в связи с возросшими за последнее время требованиями к ка-
честву изготовляемой бумаги. Особенностью бумаги, изготов-
ленной на плоскосеточной бумагоделательной машине, явля-
ется некоторое различие в свойствах ее поверхностей (раз-
носторонность). Сетрчцая рторона бумаги имеет на своей
178
поверхности болеё илй Мёнеё выраженный отпёчаток от сётКй
и более выраженную ориентацию волокон в машинном направ-
лении. Из-за обезвоживающего действия регистровых валиков,
отсасывающих ящиков и валов на сеточной стороне оказыва-
ется меньше, чем на верхней, наполнителей и проклеивающих
веществ. Как правило, степень проклейки бумаги на сеточной
стороне оказывается меньше, чем на верхней. Чем выше ва-
куум в отсасывающих ящиках и отсасывающих валах, тем
большие различия могут быть отмечены в свойствах обеих сто-
рон бумажного листа.
При выработке окрашенной бумаги в связи с указанными
выше условиями технологии может наблюдаться и различие
в оттенке бумаги на верхней и сеточной ее сторонах. Разносто-
ронность бумаги проявляется и в различиях печатных свойств
сторон бумаги, а также в различиях напряжений, возникающих
при набухании волокон на сторонах листа, что может привести
к потере бумагой плоскостности и к ее одностороннему скру-
чиванию. Хотя известны меры по снижению разносторонности
бумаги (замена регистровых валиков гидропланками, возмож-
ное уменьшение величины вакуума в отсасывающих ящиках и
валах, применение некоторых полиэлектролитов для повыше-
ния удержания в бумаге мелких волокон и частиц наполните-
лей и пр.), тем не менее радикальным средством борьбы с раз-
носторонностью бумаги является использование технологии от-
лива бумаги с применением устройств формования полотна
между двумя сетками. При практическом применении таких
устройств обе стороны бумажного полотна оказываются в оди-
наковых условиях, что исключает разносторонность бумаги.
Однако использование устройств двухсеточного формования
связано не только с желанием устранить разносторонность из-
готовляемой бумаги. При применении таких устройств откры-
лись перспективы существенного повышения скорости бумаго-
делательных машин и их производительности, так как при этом
скорость фильтруемой воды и путь фильтрации значительно
сокращаются.
К сказанному следует добавить, что с применением двухсе-
точного формования отмечается улучшение печатных свойств
вырабатываемых видов бумаги для печати, уменьшение габа-
ритов сеточной части и потребляемой ею мощности, упрощение
обслуживания при эксплуатации и большая равномерность
профиля массы 1 м2 бумаг при высокой скорости работы бума-
годелательной машины.
Все эти преимущества привели к широкому распростране-
нию способа двухсеточного формования, особенно при выра-
ботке газетной бумаги, различных видой бумаги для печати,
санитарно-бытовых видов бумаги.
Из недостатков использования двухсеточного формования
бумаги отмечается меньшее удержание в бумажном полотне
мелких волокон, частиц наполнителей и проклеивающих
179
веществ и повышенная маркировка сетками обеих сторон изго-
товляемого полотна бумаги.
Сеточные части бумагоделательных машин с формованием
бумажного полотна между двумя сетками могут быть разде-
лены по своей конструкции на две группы, имеющие принци-
пиальные различия. К первой группе относятся так называе-
мые двухсеточные формующие устройства, в которых масса
Рис. 60. Схема бумагоделательной машины инверформ:
а— с одной верхней сеткой; б —с четырьмя верхними сетками; 1 — грудной вал; 2—
напорный ящик; 3— формующий цилиндр; 4 — сетка; 5 — отсасывающий гауч-вал; 6 —
отсасывающий ящик с предварительным прессом; 7 — отсасывающий шабер; 8 — отсасы-
вающий ящик; 9 — шаберное устройство верхней сетки
обычно поступает в клин между сетками. В сеточных частях
второй группы участку совместного движения сеток предшест-
вует зона односеточного формования.
Сеточные части первой группы обычно устанавливают на
новых бумагоделательных машинах, тогда как сеточные части
второй группы в большинстве случаев используют при рекон-
струкции обычных плоскосеточных бумагоделательных машин
с целью повышения их производительности и улучшения каче-
ства вырабатываемой бумаги. Различные модификации сеточ-
ных столов с двухсеточным формованием бумажного полотна
описаны ниже.
Одной из первых появившихся машин двухсеточного фор-
мования бумаги является машина инверформ (рис.60).
Как видно из рис. 60, а, бумажная масса из напорного ящика
2 поступает в зазор между верхней и нижней сетками. Обез-
180
воживание образующегося бумажного полотна осуществляется
как в сторону нижней, так и верхней сеток, что облегчает про-
цесс обезвоживания и дает возможность повысить скорость и
производительность машины. Обе стороны полотна бумаги
оказываются сеточными. На рис. 60, б показана схема машины
инверформ с четырьмя верхними сетками. На такой машине
может вырабатываться четырехслойный картон из различных
полуфабрикатов для каждого слоя (дешевых для внутренних
слоев и из беленой целлюлозы — для покровных). Машина ин-
верформ сочетает в себе преимущество плоскосеточных ма-
шин — высокую скорость работы с преимуществом круглосе-
точных машин — возможностью изготовления многослойных ви-
дов бумаги и картона. Несмотря на то, что эта машина была
успешно испытана при выработке многих видов бумаги (га-
зетной, типографской, основы для мелования и некоторых дру-
гих) , тем не менее этот вид машин практически оказался наи-
более пригодным для выработки многослойных картонов.
На рис. 61 представлены схемы установок двухсеточного
формования бумаги, получивших за последнее время широкое
распространение. При проектировании этих установок преследо-
вались задачи достижения следующих преимуществ по сравне-
нию с формующей частью плоскосеточных бумагоделательных
машин: они занимают меньше места, имеют большую произво-
дительность, обеспечивают удобное регулирование парамет-
рами технологического процесса и показателями качества про-
дукции, а также обеспечивают меньшие капитальные и экс-
плуатационные расходы.
На рис. 61, а изображена схема установки вертиформа.
Несмотря на то, что первая промышленная установка верти-
форма вступила в эксплуатацию еще в 1968 г., эти установки
после их усовершенствования успешно используются и в на-
стоящее время. Масса из напорного ящика 1 поступает в зазор
между сетками 2, образованный грудными валами сеток, и на
вертикальном пути между сетками обезвоживается с помощью
планок-дефлекторов с удалением влаги внутрь каждой сетки.
Передача образующегося между сетками бумажного полотна
на одну из них (левую на схеме) осуществляется при помощи
вакуума, создаваемого в отсасывающем ящике, после которого
полотно проходит отсасывающий гауч-вал 3 и пересасывающим
валом 4 передается на сукно прессовой части бумагоделатель-
ной машины. Благодаря движению потока массы по вертикали
и двухстороннему его обезвоживанию в середине образующе-
гося полотна бумаги в основном располагаются длинные во-
локна, а на обеих поверхностях—короткие. Это обеспечивает
получение прочной бумаги с однородными свойствами поверх-
ностей полотна бумаги.
На рис. 61, б показана схема двухсеточного формования
бумаги на установке Бел-Бей. Масса из напорного
ящика типа Конверфло поступает снизу вверх в промежуток
181
между двумя сетками, которые сходятся в зоне прохождения
по изогнутому формующему башмаку 6, поддерживающему и
направляющему их. После прохождения по башмаку сетки
проходят по отсасывающему ящику 5 и отсасывающему валу 4,
Рис. 61. Схемы установок двухсеточного формования:
а — вертиформа: / — напорный ящик; 2 —сетка; 3 — отсасывающий гауч-вал; 4 — пере-
сасывающий вал; б — Бел-Бей: 1— напорный ящик; 2— сетка; 3 — шаберы; 4 — гауч-вал;
5 — отсасывающий ящик; б — башмак; 7 — пересасывающее устройство; в — паприформер:
1 — грудной вал; 2 — напорный ящик; 3 — формующий вал; 4 — сборник оборотной воды;
5 — верхняя сетка; б — гауч-вал; 7 — сетковедущий валик; 8 — пересасывающий вал; 9 —
нижняя сетка; г — дуоформер: 1 — напорный ящик; 2 — формующий ’ вал; 3 — верхняя
сетка; 4 — сборник оборотной воды; 5 — отсасывающий шабер; 6 — гауч-вал; 7 — отса-
сывающий ящик; 8 — формующий ящик; 9 — пересасывающее устройство; 10 — нижняя
сетка; 11— грудной вал; д — симформер: 1 — напорный ящик; 2 — формующая доска; 3 —
гидропланки; 4 — верхняя сетка-, 5 — «мокрый» ящик; б — формующий башмак; 7 — от-
сасывающие ящики; 8 — гауч-вал; 9 — нижняя сетка; 10 — грудной вал
имеющему камеру, заменяющую отсасывающие ящики, н ка-
меру с повышенным вакуумом, заменяющую по своему назна-
чению гауч-вал плоскосеточной бумагоделательной машины.
Большой радиус кривизны башмака (около 2,1 м) обеспе-
чивает относительно небольшую величину давления обезвожи-
182
г
вания между сетками, которое возрастает до максимального на
отсасывающем валу. Для увеличения срока службы сеток фор-
мующий башмак изготовляют из закаленного карбида воль-
фрама.
Мощность, потребляемая приводом формующего устройства
Бел-Бей, из-за меньшего числа стационарных обезвоживающих
элементов примерно на 30 % ниже, чем у соответствующих
обычных плоскосеточных машин.
В отличие от новых конструкций машин Бел-Бей на ста-
рых машинах напорный ящик располагался вверху, что влекло
за собой ряд недостатков, среди которых в первую очередь
следует отметить необходимость установки для напорного
ящика высоких опор и повышенную общую высоту сеточной
части бумагоделательной машины. Новейшая конструкция
Бел-Бей хорошо себя зарекомендовала в практической работе
и позволяет при небольших изменениях режима работы с за-
меной машинных сеток выпускать широкий ассортимент бу-
мажной продукции от тонкой бумаги до картона.
На рис. 61, в представлена схема двухсеточного формова-
ния на установке паприформер. Установка состоит из
трех валов: грудного 1, формующего 3 и гауч-вала 6, распо-
ложенных один над другим, на которые надеты две сетки. Бу-
мажная масса поступает в зазор между сетками из напорного
ящика 2 и проходит некоторый участок, называемый свобод-
ной зоной, не соприкасаясь с формующими сетками. Начиная
с момента контакта с сетками, масса интенсивно обезвожива-
ется под давлением, возникающим вследствие сближения се-
ток. При этом часть воды удаляется через верхнюю сетку '
сквозь рубашку формующего вала благодаря разрежению и
часть воды отжимается через нижнюю сетку под действием
центробежной силы. Сухость бумажного полотна после фор-
мующего вала достигает 7—9%. В этой зоне начинается
формование двух слоев бумажного полотна: по одному на каж-
дой сетке. Далее эти слои соединяются между собой, наибо-
лее интенсивное обезвоживание заканчивается, и между сет-
ками образуется однородное полотно бумаги. На свободном
участке между формующим валом и гауч-валом обезвожива-
ния практически не происходит. Дальнейшее обезвоживание
бумажного полотна происходит на гауч-вале, который имеет
четыре камеры. В первой камере создается избыточное давле-
ние и обезвоживание происходит только через верхнюю сетку
за счет продувки воздуха под давлением 5—39 кПа через бу-
мажное полотно и действия центробежной силы. Во второй ка-
мере вала — атмосферное давление, служащее для выравни-
вания давления в отверстиях рубашки вала. В двух других
камерах вала создается вакуум, обеспечивающий обезвожива-
ние бумажного полотна до сухости 20 % и присос полотна
к нижней сетке, с которой уже пересасывающий вал 8 пере-
дает цодотнц в прессовую часть бумагоделательной машины.
183
Установка паприформер пригодна для выработки тонкой
писчей бумаги, газетной, журнальной и других видов бумаги,
содержащих древесную массу, а также бумаги-основы для гоф-
рирования. Считается, что верхним пределом массы 1 м2 бу-
маги, изготовляемой на установке паприформер из длинново-
локнистых волокон, является 100—ПО г, а из короткОволокнис-
тых— 200—250 г.
На рис. 61, г изображена схема двухсеточного формования
на установке дуоформер. На этой установке, как и на
других установках двухсеточного формования, бумажная масса
из напорного ящика 1 поступает в промежуток между двумя
сеггками 3 и 10 и проходит формующий ящик 8, в котором
создается небольшое разрежение. Под действием этого разре-
жения и натяжения сеток начинается предварительное обезво-
живание бумажной массы. Оно продолжается на перфориро-
ванном формующем валу 2, снабженном двумя отсасываю-
щими камерами, осуществляется отсасывающим шабером S
и отсасывающим ящиком 7. Процесс обезвоживания на фор-
мующей установке дуоформер завершается на трехкамерном
гауч-валу 6. Бумажное полотно пересасывающим валом 9 сни-
мается с сетки 10 и направляется в прессовую часть машины.
Установка дуоформер предназначена для изготовления га-
зетной, писчей бумаги и различных видов бумаги для печати
с массой 1 м2 от 40 до 200 г, а также бумаги-основы для мело-
вания и для гофрирования. На бумагоделательных машинах
с формующим устройством дуоформер при хорошем формова-
нии бумажного полотна была достигнута скорость: 1200 м/мин
при выработке газетной бумаги, 1000 м/мин — основы для ме-
лования с массой не ниже 38 г/м2 и бумаги для телефонных
справочных книг при массе 42 г/м2, 800 м/мин при выработке
писчих и печатных видов бумаги с массой 40—150 г/м2 без
содержания древесной массы, 700 м/мин — основы для гофри-
рования, до 400 м/мин — при выработке жиронепроницаемых
видов бумаги и до 1800 м/мин при выработке тонкой бумаги
с массой 14 г/м2.
На рис. 61, д изображена схема формования бумаги на
установке симформер. Формование на этой установке
является сочетанием плоскосеточного и двухсеточного формо-
вания бумаги. Бумажная масса из напорного ящика 1 посту-
пает на нижнюю сетку 9 установки и вплоть до формующего
башмака 6 процесс формования происходит аналогично тако-
вому на плоскосеточной машине. Далее обезвоживание и фор-
мование бумажного полотна осуществляются между двумя сет-
ками: верхней 4 и нижней 9. Формующее устройство симфор-
мер предназначено для изготовления тонких видов бумаги для
печати и различных высококачественных видов бумаги.
Сравнивая между собой целесообразность применения
плоскосеточных и двухсеточных формующих устройств, счи-
тают, что при скорости работы примерно до 300 м/мин следует
184
отдать предпочтение плоскосеточным устройствам. В условиях
работы машин при скорости от 300 до 800 м/мин для того,
чтобы сделать окончательный выбор, нужно учитывать воз-
можность обеспечения специальных показателей качества из-
готовляемой продукции и стоимость одежды машины, причем
в отдельных случаях преимущества оказываются на стороне
двухсеточных формующих устройств.
При скорости свыше 800 м/мин двухсеточные формующие
устройства имеют безусловные преимущества, как обеспечива-
ющие более высокое качество вырабатываемой бумаги, мень-
шие расходы на сетки, легкость обслуживания и меньшую за-
нимаемую площадь.
Двухсеточные формующие установки, безусловно, получат
широкое распространение на современных быстроходных бума-
годелательных машинах, в особенности при выработке газет-
ной бумаги. Дальнейший опыт промышленной эксплуатации
этих установок даст возможность выяснить, какой из них и
в каких случаях следует отдать предпочтение. По-видимому,
эти установки необходимо применять только в условиях высо-
кой скорости бумагоделательных машин, когда необходимо
быстрое обезвоживание и для получения надлежащих свойств
и структуры листа нельзя применять ни трясочные устройства,
ни ровнители.
В некоторых случаях есть необходимость изготовления бу-
маги, состоящей из нескольких слоев. Например, на располо-
женной этажами четырехсеточной бумагоделательной машине
изготовляется высоковольтная кабельная бумага, состоящая
из четырех слоев. Каждый слой этой бумаги формуется на от-
дельном сеточном столе, снабженном своим напорным ящиком.
Соединение слоев осуществляется последовательно в районе
отсасывающих ящиков каждого нижнего сеточного стола.
В многослойной бумаге неравномерности просвета и случай-
ные сквозные отверстия в слое компенсируются последующими
слоями. Поэтому четырехслойная высоковольтная кабельная
бумага имеет более высокие показатели электроизоляционных
свойств, чем та же бумага, отлитая в один слой.
При использовании бумагоделательной машины, состоящей
из нескольких сеточных столов, возможно также изготовление
бумаги или картона, у которых покровные слои состоят из бе-
леной целлюлозы, а внутренние — из дешевых полуфабрика-
тов (например, макулатуры).
Описание цилиндровых (круглосеточных) и комбинирован-
ных машин, а также различных конструкций вакуум-формую-
щих машин, здесь не приводится, так как эти машины в курсе
технологии бумаги не рассматриваются и их изучают в курсе
производства картона, для изготовления которого они в ос-
новном и предназначены.
О формовании бумаги между двумя сетками дополнитель-
ные данные приведены в книгах [20, с. 123—131; 23, с. 86—88].
185
Глава 9
ПРЕССОВАНИЕ БУМАГИ
§ 39. НАЗНАЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ БУМАГИ
И УСТРОЙСТВО ПРЕССОВОЙ ЧАСТИ
БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ
После сеточного стола, когда сухость бумажного полотна
достигает 18—21 %, для дальнейшего обезвоживания бумаги
необходимо приложить усилия, более интенсивные, чем на се-
точном столе. Это осуществляется в прессовой части бумаго-
делательной машины, по мере прохождения которой одновре-
менно с повышением механической прочности бумажного по-
лотна усиливается и допустимое воздействие на него, способ-
ствующее дальнейшему обезвоживанию вплоть до достижения
полотном бумаги сухости 25—42 %, (иногда даже до 45 %). Од-
новременно в процессе прессования изменяются многие свой-
ства. бумаги, связанные с ее уплотнением и упрочнением: по-
вышается ее плотность и прозрачность, снижаются пористость,
воздухопроницаемость и впитывающая способность.
При выработке большинства видов бумаги прессовая часть
бумагоделательной машины состоит из двух-трех последова-
тельно установленных прессов. Иногда число прессов возрас-
тает до четырех и даже до пяти (при выработке жиронепро-
ницаемых видов бумаги). В отдельных случаях, при выработке
пухлых видов бумаги санитарно-гигиенического назначения,
изготовляемых из массы садкого помола, бумагоделательная
машина оборудуется всего лишь одним прессом.
По числу валов, составляющих пресс, прессы бывают двух-
вальные или трехвальные (сдвоенные). Двухвальные прессы
могут быть прямыми, обратными и сглаживающими (офсет-
ными). Схема установки таких двухвальных прессов показана
на рис. 62.
На рис. 63 схематически изображено устройство обычного
прямого двухвального пресса. Из рис. 63 видно, что пресс со-
стоит из верхнего 1 и нижнего 2 валов, несколько смещенных
один относительно другого. Бумага вместе с поддерживающим
ее сукном 5 проходит между валами пресса, а отжатая вода
поступает в корыто 3. Удельное давление между валами пресса
регулируется присадочным механизмом 4. Сукно проходит по
сетковедущим валикам, среди которых имеется сукнонатяжной
7 и правительный валик 9. Очистка сукна от приставших к нему
волокон, клеевых частиц и наполнителей осуществляется в сук-
номоечном устройстве 8.
На рис. 63 показана вальцовая сукномойка, однако сукно-
мойки бывают и других типов, например типа Виккери, осу-
ществляющие промывку сукна теплой водой и последующую
его осушку с помощью вакуума (до 330 кПа). Используют
186
также для очистки сукон отсасывающие ящики и сукномойки
трубчатого типа и др.
Верхний вал пресса диаметром в зависимости от ширины
машины 500—1100 мм изготовляют из гранита, стонита, мик-
ророка или чугуна. Основанием гранитного вала служит сталь-
ной сердечник, на котором цилиндр из гранита укрепляется бе-
тоном и стальными шайбами. Основанием стонитового вала
Рнс. 62. Типичные схемы расположения двухвальных прессов:
а — два прямых 1, 2; б — два прямых 1, 2 и обратный 3; в — два прямых /, 2, перевер-
нутый (обратный) 3 н сглаживающий 4
является металлическая труба, на которую наносится толщи-
ной около 20 мм стонитовое покрытие. По мере износа это
покрытие или покрытие микророком может быть возобнов-
лено.
К поверхности гранитного или стонитового вала бумага ме-
нее прилипает, чем к поверхности чугунного, что служит су-
щественным преимуществом указанных валов по сравнению
с чугунным. Для облегчения стока отжимаемой из бумаги
воды на первом прессе верхний вал смещают по отношению
к нижнему навстречу движению бумаги на величину 50—
187
120 мм. На последующих прессах величину относительного
смещения валов уменьшают. Чем больше скорость бумагоде-
лательной машины и диаметр прессовых валов, тем больше
абсолютная величина смещения вала. Длина верхнего прес-
Рис. 63. Двухвальнын прямой пресс;
1 — верхний вал; 2 — нижний вал; 3 — корыто для отжатой воды; 4 — присадочное уст-
ройство; 5 — сукно; 6 — спрыск; 7 — сукнонатяжной валик; 8 — вальцовая сукномойка; 0 —
сукноправительный валик
сового вала больше ширины мокрой бумаги на 150—200 мм.
Над верхним прессовым валом установлен шибер, снимающий
приставшие к валу волокна и различные загрязнения, а также
бумажное полотно, если почему-либо оно пристанет к верх-
нему валу и начнет на него наматываться.
Нижние валы прессов могут быть сплошными или отсасы-
вающими. Сплошной (обычный) вал изготовляется из чугуна и
188
имеет резиновую облицовку толщиной 25—30 мм. Так как
удельное давление между валами пресса от пресса к прессу
повышают в соответствии с возрастанием прочности изготов-
ляемой бумаги, то и твердость резиновой облицовки нижних
прессовых валов также от пресса к прессу должна возрастать.
Назначение резиновой облицовки — снизить маркировку на бу-
маге от прессового сукна, увеличить срок службы сукон, обес-
печить эластичность зоны прессования и равномерность рас-
пределения давления в этой зоне по длине прессовых валов,
что необходимо для получения одинаковой влажности бумаж-
ного полотна по всей его ширине. Впрочем, одной только рези-
новой облицовкой вала нельзя получить абсолютную равномер-
ность распределения давления в зоне прессования. Дело в том,
что валы прогибаются и тем в большей степени, чем шире бу-
магоделательная машина. Поэтому для компенсации прогиба
валов обычно нижним валам придают бомбировку путем
их шлифовки с некоторой выпуклостью посередине. На широ-
ких машинах бомбировке подвергают не только нижний, но и
верхний вал с тем, чтобы общая величина бомбировки распре-
делялась на два вала.
Величина бомбировки, т. е. разность между диаметрами
вала посередине и его концам, зависит от длины и диаметра
вала, а также от давления в зоне прессования. Однако рас-
четные данные величины бомбировки валов обычно расходятся
с практически необходимыми, так как невозможно точно
учесть влияние при ^том твердости резиновой облицовки, да
и значение входящего в расчетную формулу модуля упругости
чугуна не является постоянной величиной. Поэтому расчетные
данные корректируются практически по значениям величин
влажности по ширине выходящего из пресса бумажного по-
лотна. При чрезмерной бомбировке середина бумажного по-
лотна окажется более сухой, чем его края. При недоста-
точной же бомбировке середина бумажного полотна будет бо-
лее влажной, чем его края.
Правильность бомбировки валов можно практически про-
верить различными способами: пропуском в зазор между прес-
совыми валами листа копировальной бумаги между двумя лис-
тами белой бумаги с оценкой прижима валов по полученному
отпечатку; направлением струи воды из спрыска в зазор ме-
жду валами пресса, работающего без сукна, и наблюдением
прохождения воды на обратную сторону пресса; наблюдением
за положением контрольной нитки прессового сукна во время
работы пресса с установлением недостаточной бомбировки
в случае отставания средней части контрольной нитки от ее
краев и чрезмерно большой бомбировки при отставании краев
контрольной нитки от середины.
С целью существенного уменьшения величины требуемой
бомбировки вала (но не полной ее ликвидации) вначале стали
применять так называемые «непрогибаемые» валы или валы,
189
закрепленные только посередине на участке длиной 300—
600 мм сквозного стального сердечника. Однако использова-
нием этих валов не был снят вопрос возможного изменения
величины бомбировки вала в процессе его работы, когда по
тем или иным причинам необходимо изменять давление' прес-
сования. Задача была полностью решена, когда были разра-
ботаны валы с регулируемым прогибом. Из известных кон-
струкций таких валов фирм «Блэк-Клаусон», «Беллойт» и
Рис. 64. «Плавающий» вал фирмы Кюстерс с регулируемым прогибом:
/ — рубашка вала; 2 — уплотнительные рейки; 3 — сердечник; 4 — верхняя камера; 5 —
нижияя камера; 6 — уплотнения
«Кюстерс» наибольшее распространение получили валы с ре-
гулируемым прогибом фирмы «Кюстерс» (ФРГ). Такой вал,
называемый также «плавающим», схематически представлен
на рис. 64. Это название вал получил потому, что рубашка
вала во время работы опирается в основном на слой масла
в камере 4, в котором она как бы плавает. Часть масла, пода-
ваемого насосом в камеру 4, проходит через уплотнения 2 и
6, поступает в камеру 5 и оттуда возвращается к насосу. Регу-
лируя давление масла в камере 4, можно в процессе работы
нижнего вала изменять величину его бомбировки соответст-
венно давлению прессования.
Замена нижнего сплошного вала на вал отсасываю-
щего типа позволила снизить обрывность бумажного по-
лотна в прессовой части бумагоделательной машины, повысить
его сухость на 1—2 абс. % и увеличить срок службы прессо-
вого сукна в 1,5—2 раза. Это удалось достигнуть благодаря
лучшим условиям работы прессового сукна, хорошо очищае-
мого в этом случае прососом через него воды и воздуха и
благодаря отводу механически отжатой воды через сукно
в отверстия отсасывающего прессового вала.
По своей конструкции отсасывающий прессовый вал сходен
с отсасывающим камерным гауч-валом. Рубашка вала имеет
резиновую облицовку толщиной 25 мм. Отверстия вала диа-
метром 3,5—5 мм не раззенковывают во избежание маркировки
бумаги. Создаваемый вакуум-насосом вакуум в камере в зави-
симости от вида изготовляемой бумаги поддерживается на
190
г
уровне 400—665 кПа. Отверстия отсасывающего ВаЛа нё доЛ-
жны забиваться волокнами от сукна и бумаги, частицами на-
полнителей и проклеивающих веществ. Для поддержания их
в чистоте при смене сукна отверстия вала промывают струей
воды высокого давления до 6860 кПа. Еще лучше эти отвер-
стия регулярно 1 раз в сутки в течение часа при работе ма-
шины промывать из спрыска при давлении воды 5900 кПа.
Спрыск при этом должен быть установлен таким образом,
чтобы брызги воды не попадали на бумагу.
В обычном прямом прессе сеточная сторона бумаги сопри-
касается с поверхностью прессового сукна, а более гладкая
верхняя сторона бумаги — с гладкой поверхностью верхнего
прессового вала. Таким образом, пропуском бумажного
полотна через подобный пресс не может быть снижено различие
в гладкости обеих сторон бумаги. Между тем применительно
к большинству видов бумаги для письма и печати жела-
тельно иметь примерно одинаковую гладкость верхней и се-
точной сторон бумажного полотна. Для этой цели служит о б -
ратный пресс, в котором менее гладкая сеточная сторона
бумаги соприкасается с гладким валом, а верхняя сторона —
с прессовым сукном. Схема установки такого обратного пресса
показана выше на рис. 62, б. Однако из-за трудности заправки
бумаги в такой пресс его используют лишь на машинах, ра-
ботающих при невысокой скорости. Простым решением вопроса
удобства заправки бумажного полотна в обратный пресс при
любой скорости его работы служит использование такой его
конструкции, при которой прессовое сукно охватывает верх-
ний прессовый вал, а нижний вал является гладким, т. е.
в данном случае обратный пресс представляет собой перевер-
нутый прямой пресс с заменой местами верхнего и нижнего
валов (см. рис. 62, в). При такой конструкции обратного пресса
он может работать даже в качестве первого пресса.
Для уплотнения бумаги и сглаживания на ее поверхности
маркировки от сетки и сукна применяют сглаживающий
пресс, называемый также офсетным (см. рис. 62, в).
Удаления воды из бумажного полотна при этом не происхо-
дит. Пресс аналогичен по конструкции обычному, но работает
без поддерживающего бумагу прессового сукна и поэтому ус-
танавливается последним, непосредственно перед сушильной
частью бумагоделательной машины. В офсетном прессе ниж-
ний вал гладкий, обычно чугунный или с медной рубашкой,
а верхний — обрезиненный. В результате пропуска бумаги че-
рез сглаживающий пресс возрастает прочность ее поверхности
и улучшаются условия ее последующей сушки, так как глад-
кая поверхность такой бумаги образует хороший контакт с су-
шильной поверхностью, что способствует повышению коэффи-
циента теплоотдачи и возрастанию эффективности сушки.
Нижний вал каждого пресса является приводным, а верх-
ний вал и сукно приводятся в движение трением от нижнего-
191
вала. В свою очередь сукно приводит в движение все сукно-
ведущие валики, а иногда и вальцовую сукномойку. Кроме
уже упомянутых выше натяжного и предварительного валиков
для каждого сукна устанавливается один (или два) разгон-
ных валика (рис. 65), служащих для разгона сукна по ши-
рине и предотвращения образования на нем морщин и скла-
док. На рис. 65, а показан разгонный валик спирального типа.
Он представляет собой металлическую трубу, на которую по
Рис. 65. Разгонные валики:
а — спиральный; б — изогнутый Моунт-Хоуп; 1 — труба; 2 — спираль; 3 — цапфа; 4 —
внутренняя ось; 5 — самоустанавливающийся подшипник; 6 — металлическая втулка; 7 —
резиновая трубка
спирали напаяны полоски металла толщиной ~ 10 мм. Поло-
вина валика имеет левую спираль, другая половинная — пра-
вую. Известна модификация разгонного валика спирального
типа, в котором спираль выполнена рифленым резиновым
слоем. Так как разгонные валики со спиралью способствуют
износу сукна, их стали заменять на валики с гибкой осью типа
Моунт-Хоуп (см. рис. 65, б). Эти дугообразные валики имеют
наружную резиновую рубашку, надетую на большое число са-
моустанавливающихся подшипников, насаженных на непод-
вижный стержень изогнутой формы. Рубашка вращается вме-
сте с наружными кольцами подшипников. Кривизну валиков
устанавливают соответственно контрольной нитке прессового
сукна, что поддерживает постоянство натяжения сукна по его
ширине и стабильность положения контрольной нитки.
Регулирование давления между валами пресса осуществля-
ется с помощью прижимного механизма, которым
пользуются и для подъема верхнего вала. Известны различные
конструкции подобных механизмов: • рычажно-грузовой, пнев-
матический (поршневой или мембранный), гидравлический,
гидропневматический. Пневматический и гидропневматический
прижимные механизмы обеспечивают эластичный прижим ва-
лов с рабочей и приводной сторон пресса, а также контроль
192
давления по манометру; На рис. 66 и 67 показаны схемы прес-
сов с рычажно-грузовым и с пневматическим прижимными
механизмами.
Прессовое сукно предназначено для передачи бумаж-
ному полотну возникающего в прессе давления, отвода вы
жимаемой в зоне прессования воды и служит в качестве кон
вейера для перемещения бу-
мажного полотна в прессовой
части бумагоделательной ма-
шины. Исходя из этого назна-
чения, сукно должно отли-
чаться прочностью, высокой
водопроницаемостью в сжа-
том состоянии, оно должно не
только хорошо впитывать
воду, но и легко обезвожи-
ваться, оно должно иметь
структуру, обеспечивающую
равномерность передачи дав-
ления бумажному полотну и
его обезвоживания. Кроме
того, сукно должно иметь хо-
рошо закрепленный упругий
ворс и при выработке боль-
шинства видов бумаги не вы-
зывать маркировку от сукна
на поверхности бумаги. После
снятия нагрузки сукно должно
Рис. 66. Схема рычажно-грузового
механизма прижима и подъема верх-
него вала пресса:
1 — маховик; 2 — грузы; 3 — наружный ры-
чаг; 4 — винт; 5 —гайка; 6 — главный
рычаг
быстро восстанавливать перво-
начальную толщину, оно не должно забиваться волокнами и ча-
стицами минеральных наполнителей и проклеивающих веществ.
Помимо стойкости к механическому износу сукно должно быть
стойким к химическому и бактериологическому разрушениям.
В процессе эксплуатации оно должно сохранять стабильные
размеры по длине и ширине.
В зависимости от вида изготовляемой бумаги, скорости бу-
магоделательной машины, порядкового номера пресса и кон-
структивных особенностей прессов к соответствующим сукнам
предъявляются специальные требования. Все это определяет
разнообразие -марок применяемых прессовых сукон. Сукна
первого пресса, осуществляющие работу по отводу в прессо-
вой части машины наибольшего количества воды, подверга-
ются более интенсивному износу и их приходится чаще заме-
нять новыми, чем сукна на последующих прессах. Очевидно,
что на быстроходной бумагоделательной машине сукна из-
нашиваются при всех прочих равных условиях быстрее, чем
на тихоходной. Обычно прессовые сукна изготовляют из шер-
сти с добавкой различного количества синтетических волокон.
При выработке тонкой конденсаторной бумаги совершенно
недопустимо отделение ворсинок от поверхности сукна на
7 Заказ № 2948
193
бумагу, так как подобные ворсинки при последующем каланд-
рировании бумаги вызывают просекание этой бумаги и ее брак.
При выработке высокосортных видов бумаги для письма и
печати, а также основы фотографической бумаги к прессовым
сукнам предъявляются особенно высокие требования в связи
с недопустимостью маркировки бумаги от сукон.
Рис. 67. Схема пневматического (мембранного) механизма прижима и подъ-
ема верхнего в’ала пресса:
/ — верхний вал; 2 — нижний вал; 3, 6 — коробки; 4 — опорный диск; 5 — мембрана; 7 —
станина; S —регулятор пневмоприжима; 9 — рычаг
Масса 1 м2 прессовых сукон разных марок и разного ха-
рактера плетения в зависимости от вида вырабатываемой бу-
маги, скорости бумагоделательной машины и других условий
работы сукон различается в больших пределах (от 450 до
1200 г/м2). Тонкие прессовые сукна используются при выра-
ботке тонких видов бумаги: конденсаторной, папиросной, ос-
новы копировальной и др. На втором и третьем прессах обычно
используют сукна с большей массой 1 м2, чем на первом прессе.
На широких и быстроходных бумагоделательных машинах
194
применяют прочные сукна с повышенной массой 1 м2. Для
придания большей стойкости к разрушительному действию
бактерий и хорошей, водопропускной способности сукна под-
вергаются в процессе их изготовления химической обработке
или дублению, а их поверхность — опаливанию или стрижке.
Ширина сукна во время его работы должна быть больше ши-
рины мокрого бумажного полотна на 150—200 мм.
Рис. 68. Типичные схемы вакуум-пересасывающих устройств с сеточного
стола в прессовую часть машины
Раньше, на рис. 55, была показана принципиальная схема
вакуум-пересоса бумажного полотна при передаче его
с сеточного стола в прессовую часть бумагоделательной ма-
шины. На рис. 68 показаны типичные схемы применяемых ва-
куум-пересасывающих устройств. На рис. 68, а полотно бумаги
съемным сукном поступает в передаточный пресс, с помощью
которого оно.передается на сукно первого пресса, проходит этот
пресс и через бумаговедущий валик поступает на сукно вто-
рого пресса. На рис. 68, б съемное сукно одновременно вы-
полняет функции сукна первого пресса, который в данном
случае является обратным. На рис. 68, в показано вакуум-
пересасывающее устройство шведской фирмы «КМВ» с так
называемым юни-прессом, сочетающим функции вакуум-пере-
сасывающего устройства с первым прессом. На всех трех ука-
занных схемах промывка и очистка съемного сукна осущест-
вляется на обратной его ветви в вальцовой сукномойке.
7*
195
Типичные схемы расположения трех прессовых валов
в сдвоенном прессе представлены на рис, 69. Назначе-
ние сдвоенного пресса — обеспечить эффективное обезвожи-
вание бумажного полотна с уменьшением места, занимаемого
прессовой частью бумагоделательной машины, и ликвидацией
участка свободного прохождения бумаги между двумя прес-
сами, на котором происходит растяжение полотна. Отсасываю-
Рнс. 69. Схемы сдвоенных прессов с расположением валов способом:
а, б — вертикальным; в — горизонтальным; г — пирамидальным
щие валы на схемах условно показаны с отсасывающими ка-
мерами в виде квадратов. Каждый сдвоенный пресс оснащен
двумя прессовыми сукнами.
Расчет производительности вакуум-насосов пере-
сасывающего вала, отсасывающих прессовых валов обычно
производится по методу удельной производительности, т. е. по
производительности насоса, приходящейся на 1 м ширины и на
1 м скорости машины,
ttZ = ХВи/1000, (24а)
где W — производительность вакуум-насоса, м3/мин; К —
удельная производительность, л/мин; В — ширина машины
(необрезная ширина бумаги на накате), м; v — скорость ма-
'шины, м/мин.
Величина К может быть принята для пересасывающего
вала, а также отсасывающего вала первого пресса по 30 л/мин,
для отсасывающего вала второго пресса — 35 л/мин.
196
У вакуум-насосов для отсасывающих прессовых валов во-
доотделители не устанавливают, так как в воздушно-водяной
смеси в этом случае содержится малое количество воды.
На современных высокопроизводительных машинах часто
вместо вакуум-насосов устанавливают мощную турбовоздухо-
дувку, централизованно создающую несколько ступеней неза-
висимо регулируемого вакуума. Это позволяет один агрегат
использовать для создания вакуума в отсасывающих ящиках,
гауч-вале, пересасывающем и прессовых валах, а также в от-
сасывающих сукномойках. При этом достигается экономия
электроэнергии в размере от 30 до 50 %. Воздух после турбо-
воздуходувки имеет температуру от 120 до 170 °C, что позво-
ляет его использовать в смеси со свежим воздухом для вен-
тиляции сушильной части бумагоделательной машины. Уста-
новка турбовоздуходувки взамен вакуум-насосов занимает
примерно в 3 раза меньше места, но не всегда может быть ис-
пользована, потому что требует большой высоты помещения,
так как сифонные трубы водоотделителей турбовоздуходувки
должны иметь высоту 10—12 м.
§ 40. ВЛИЯНИЕ ПРЕССОВАНИЯ НА СВОЙСТВА
БУМАГИ
Чем больше воды удаляется при прессовании бумаги, тем,
естественно, меньше ее удаляется из бумажного полотна в про-
цессе его сушки. Это важно не только с экономической точки
зрения, так как механический отжим влаги в прессах обхо-
дится значительно дешевле, чем испарение ее при сушке, но
и имеет определенное значение для достижения тех или иных
свойств бумажного полотна.
С увеличением удельного давленйя при прессовании возрас-
тает сухость бумажного полотна, выходящего из пресса. По
мере увеличения сухости удельное давление может быть по-
вышено без опасения раздавливания полотна. Поэтому на вто-
ром прессе применяют большее удельное давление, чем на
первом, а на третьем прессе — большее давление, чем на вто-
ром, доходящее до 686—787 Н/см и в отдельных случаях до
981 Н/см. С повышением удельного давления наряду с увели-
чением сухости бумажного полотна легче повысить плотность
изготовляемой бумаги.
Однако после достижения определенной величины удельного
давления последующее его повышение уже не обеспечивает
возможности дальнейшего повышения плотности бумаги.
Если в композиции бумаги содержится древесная масса, то
максимально возможная плотность бумаги достигается при
меньшем удельном давлении прессования, чем при изготовле-
нии бумаги из 100%-ной хвойной целлюлозы. С повышением
удельного давления прессования механическая прочность бу-
197
маги, выражаемая показателем разрывной длины, увеличива-
ется, воздухопроницаемость бумаги при этом резко снижается,
снижаются также показатели белизны и непрозрачности бу-
маги. Непрозрачность бумаги из хвойной целлюлозы и ее впи-
тывающая способность снижаются значительно больше, чем
соответственно у бумаги, содержащей древесную массу. По-
этому высокие удельные давления в прессах при выработке
газетной бумаги способствуют росту сухости бумажного по-
лотна перед его поступлением в сушильную часть бумагодела-
тельной машины при сравнительно небольшом снижении не-
прозрачности.
Высокие удельные давления прессования при выработке пер-
гамина и конденсаторной бумаги способствуют с ростом сухо-
сти бумажного полотна существенному возрастанию его про-
зрачности. Однако при чрезмерно высоком удельном давлении
в прессе, в особенности при наличии в массе жирного помола
большого количества воды, вследствие затрудненного отвода
ее из зоны наибольшего давления, наблюдается раздавливание
(«дробление») бумажного полотна, сопровождаемое разруше-
нием структуры бумаги и частыми обрывами полотна в прес-
совой части бумагоделательной машины. Увеличение удельного
давления прессования при условии непревышения порога раз-
давливания бумажного полотна приводит к повышению вели-
чины показателей сопротивлений бумаги продавливанию и из-
лому.
По мере повышения величины относительной сухости бумаги
после прессовой части машины вплоть до 4(1—43 % степень
проклейки бумаги возрастает за счет создания более плотной
структуры и меньшего разрыхления этой структуры выделяю-
щимися при сушке парами воды. Однако при более высокой су-
хости бумажного полотна степень проклейки изготовляемой бу-
маги уже снижается, по-видимому, вследствие удаления при та-
ком интенсивном прессовании вместе с отжимаемой водой и
проклеивающих веществ.
Влияние массы 1 м2 полотна бумаги на ее способность обез-
воживаться в прессе выражается в том, что при чрезмерно вы-
сокой массе 1 м2 полотна заметно увеличивается сопротивление
волокнистого слоя фильтрации, а при пониженной массе 1м2 —
неравномерность давления решетки сукна на относительно
слабо сжимаемую бумагу. В данном случае против пор сукна
в бумаге остаются более влажные участки. Наблюдениями
установлено, что при всех прочих равных условиях наиболее
высокую сухость после прессования обнаруживает полотно
с массой 1 м2 200—300 г.
Натяжение бумажного полотна в машинном направлении
при прохождении прессовой части бумагоделательной машины
способствует увеличению анизотропности структуры бумаги
с более ярко выраженной ориентацией волокон в машинном
направлении. Это в свою очередь повышает прочность бумаги
198
на разрыв преимущественно в машинном ее направлении. Уд-
линение бумаги до разрыва (растяжимость) в машинном на-
правлении снижается, а в поперечном — увеличивается.
Чем меньше расстояние, которое проходит бумажное по-
лотно, не поддерживаемое сукном, между прессами, тем
в большей степени обеспечивается безобрывная работа бума-
годелательной машины. Обрывы бумажного полотна при по-
ступлении его в прессовую часть машины чаще всего происхо-
дят из-за чрезмерной влажности полотна после сеточного стола
(например, это может быть при труднообезвоживаемой массе
повышенной степени помола), из-за чрезмерного натяжения бу-
мажного полотна на участке между сеточным столом и первым
прессом (при неправильно выбранном угле схода полотна
с сетки или при значительном различии в скоростях сетки и
сукна первого класса), а также при низкой влагопрочности бу-
мажного полотна.
§ 41. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЦЕССА
ПРЕССОВАНИЯ БУМАГИ
На эффективность процесса обезвоживания бумажного по-
лотна в прессах бумагоделательных машин оказывают влияние
многочисленные переменные факторы, среди которых следует
упомянуть: величину давления в зоне прижима валов, твердость
резиновой облицовки нижнего вала, скорость бумагоделатель-
ной машины, водопропускную способность прессового сукна, за-
висящую от температуры, вязкость отжимаемой воды, начальную
(перед прессованием) влажность бумажного полотна, некото-
рые показатели изготовляемой бумаги (масса 1 м2, степень
помола исходной массы и др.). Несмотря на отсутствие в на-
стоящее время полного математического описания процесса
прессования бумаги из-за его сложности и обилия одновре-
менно действующих, частично взаимосвязанных, переменных
факторов, тем не менее уже установленные теоретические ос-
новы этого процесса позволили создать более совершенные
конструкции прессов, применение которых обеспечило сущест-
венное повышение сухости бумажного полотна перед его по-
ступлением в сушильную часть бумагоделательной машины.
Стремление технологов-бумажников больше удалять воды
на сеточном столе вполне понятно. Ведь этот способ удаления
воды является наиболее дешевым. Однако сеточный стол хотя
и обеспечивает удаление основного количества воды, заклю-
ченной в бумажной массе, из которой образуется бумага, тем
не менее его возможности все же ограничены и дальнейшее
обезвоживание осуществляется в прессовой части бумагоде-
лательной машины. Здесь стоимость удаления влаги хотя и
выше, чем на сеточном столе, но значительно ниже, чем в су-
шильной части машины. Только ту влагу, которую методами
механического воздействия не удается выделить, удаляют на
199
сушильной части машины испарением. При этом считается,
что повышение относительной сухости бумаги перед сушкой
на 1 % приводит в среднем к экономии расхода пара на сушку
в размере ~5 %. Покажем это расчетом.
Для определения количества влаги, удаляемой в прессо-
вой части бумагоделательной машины, примем следующие обо-
значения: Сс —сухость бумаги после сеточного стола (при
входе в прессовую часть машины); Сн —: сухость бумаги после
последнего пресса (начальная перед сушкой), %.
Очевидно, что влажность бумаги после сеточного стола бу-
дет 100—Сс, %, а влажность бумаги после последнего пресса
100— Си, %.
Таким образом, на 1 кг абс. сухой бумаги перед ее прессо-
ванием приходится (100—Сс)/Сс кг влаги, а после прессования
(100—Сн)/Сн кг или на 1 кг абс. сухой бумаги в результате
прессования удаляется влаги:
Х = (100—Сс)/Сс—(100—Си)/Си. . (25)
После приведения правой части уравнения к общему знаме-
нателю, получим:
X юосн юосн ссси или х_________________ юо (^н (26)
С(,Си СсСн
Примем, что в прессовую часть машины бумага после гауч-
вала поступает с реальной сухостью Сс = 20%, а вполне воз-
можной интенсификацией процесса прессования будем изме-
нять сухость бумаги Сн в пределах от 30 до 40 %. В этом слу-
чае количество удаляемой воды на 1 кг абс. сухой бумаги при
Сн=30 % составит Х=100(30—20)/(20• 30) = 1,667 кг, а при
Сн=4О°/о Х= 100(40—20)/(20-40) =2,500 кг.
Разность в количестве удаляемой воды при повышении су-
хости Сн на 10 % (от 30 до 40 %) составит 2,500—1,667=
= 0,833 кг абс. сухой бумаги или в среднем при повышении
сухости на 1 % — 0,0833 кг на 1 кг абс. сухой бумаги.
Повышение (в процентах) количества удаляемой воды с уве-
личением величины Си на 1 % к первоначальному количеству
удаляемой воды при Си = 30 % составляет 0,0833-100/1,667=
= 5%. Это и будет выражать уменьшение количества воды, ис-
паряемой на сушильной части бумагоделательной машины при
повышении величины Сн на 1 % или с известным допущением,
т. е. соответствующую экономию пара. Следует, однако, иметь
в виду, что приведенный расчет дает весьма усредненный
результат еще и потому, что величина интервала повышения
сухости бумаги после прессования оказывает влияние на изме-
нение количества воды, подлежащей испарению при сушке бу-
маги. Тем не менее из приведенного расчета видна экономи-
ческая целесообразность максимального повышения сухости бу-
мажного полотна после прессовой части бумагоделательной ма-
шины при условии сохранения при этом структуры полотна и
без ухудшения показателей его свойств.
200
Анализ механизма обезвоживания бумажного полотна
в прессе бумагоделательной машины может быть осуществлен
при рассмотрении по Н. Е. Новикову фаз прессования полотна
(рис. 70). В фазе I полотно проходит путь от места соприкос-
новения сукна с нижним прессовым валом до входа в зону кон-
такта валов. В фазе II полотно проходит от входа в зону кон-
такта валов до середины этой зоны. В фазе III оно следует от
середины зоны контакта ва-
лов до места выхода сукна
и бумаги из этой зоны.
В фазе IV полотно бумаги
проходит путь от места вы-
хода сукна и бумаги из
зоны контакта валов до
места отрыва сукна от по-
верхности нижнего вала.
В зоне контакта прессо-
вых валов происходит сжа-
тие бумаги и сукна, причем
сукно обнаруживает наи-
большую деформацию сжа-
тия. Градиент гидравличе-
ского давления, возникаю-
Рис. 70. Фазы удаления воды в прессе:
1 — верхний вал; 2 — полотно бумаги; 3 —
сукно; 4 — обрезиненный вал; /—/V—-фазы
прессования
щего между бумагой и
сукном в зоне контакта валов, как установлено многочислен-
ными наблюдениями, неизменно вызывает движение влаги из
бумаги в сукно, хотя соотношение разности гидравлических
давлений в сукне и в бумаге может изменяться в зависимости
от их влажности при входе в пресс, степени сжатия сукна и
бумаги, от внутрипропускной способности сукна и других фак-
торов. При этом очевидно, и это важно, что чем большей водо-
пропускной способностью в сжатом состоянии обладает сукно
и чем меньше оно содержит влаги при входе в пресс, тем боль-
шее количество воды оно сможет поглотить из бумаги и тем
эффективнее процесс прессования. Установлено также, что чем
тверже поверхность прессовых валов, тем эффективнее процесс
отжима влаги из бумажного полотна из-за большего при этом
градиента давления.
Не оправдались предположения некоторых исследователей
о том, что при использовании валов с мягкой резиновой обли-
цовкой процесс отжима будет интенсифицирован за счет боль-
шей в этом случае площади прессования и, следовательно, за
счет несколько большего времени прессования. Эффект повы-
шенного удельного давления при прессовании в данном случае
является решающим и преобладает над фактором удлинения
времени прессования. Этот вывод получил подтверждение в со-
временной практике прессования бумаги и использовании ва-
лов с повышенной твердостью резиновой облицовки, а также
при применении так называемых прессов высокой эффектив-
201
ности, в которых между обычными прессовыми валами поме-
щается промежуточный валик малого диаметра. О практическом
использовании подобных процессов указано ниже.
В самом начале фазы III (см. рис. 70) из-за максимального
градиента давления происходит интенсивное удаление воды из
бумаги в сукно. Однако по мере уменьшения давления на бумагу
и сукно постепенно восстанавливается их толщина, а также тол-
щина упругой облицовки нижнего вала. При этом в поры сукна
возвращаются отжатые ранее воздух и вода. Установлено, что
по выходе из пресса еще в фазе III и далее в фазе IV при на-
хождении бумаги на сукне последнее отдает влагу бумаге, ко-
торая при этом повышает свою влажность. Так, в одном из
опытов при выработке газетной бумаги в середине зоны прес-
сования на втором прессе сухость бумаги составляла 39 %, а при
выходе из пресса сухость бумаги снизилась до 35 %. Увлажне-
ние бумаги от сукна на выходе из зоны прессования объясняют
тем, что давление воды в сукне больше, чем в бумаге, а также
явлением всасывающего действия воды капиллярами бумаги
более тонкими, чем поры сукна. Это обратное всасывание влаги
из сукна особенно велико при выработке бумаги из массы жир-
ного помола, поскольку в этом случае капилляры особенно тон-
кие.
Некоторое повышение эффективности работы пресса с отса-
сывающим валом по сравнению с прессом, имеющим сплошной
нижний вал, следует отнести не столько за счет вакуума в от-
сасывающей камере вала, а за счет того, что отжимаемая
обычным прессом вода, скапливающаяся в зазоре между ва-
лами и создающая там водяной затвор, при наличии отсасы-
вающего вала получает выход в отверстия этого вала, чему,
впрочем, способствует вакуум, создаваемый в отсасывающей
камере вала. Действительно, повышение вакуума далеко не
столь эффективно, как повышение при прессовании давления.
§ 42. ПРАКТИЧЕСКИЕ ВЫВОДЫ ИЗ ТЕОРИИ
ПРЕССОВАНИЯ БУМАГИ И НОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ
ПРЕССОВ
Положения современной теории прессования бумаги позво-
лили сделать важные выводы для практики процесса прессо-
вания. Поскольку величина сухости бумаги перед ее сушкой
в первую очередь определяется величиной удельного давления
между прессовыми валами и возрастает с увеличением
удельного давления, были приняты практические меры
к увеличению удельного давления между прессовыми валами.
С этой целью стали повышать твердость резиновой облицовки
нижнего прессового вала, а бронзовую рубашку вала на вто-
ром и третьем прессах стали заменять на рубашку из нержа-
веющей стали, допускающую применение повышенных удельных
давлений.
20g
Эти мероприятия в свою очередь потребовали применения
нового вида прессовых сукон с повышенными показателями
прочности и массы 1 м2, обладающих устойчивым ворсом, хо-
рошей впитывающей способностью при сжатии и не вызываю-
щих заметной маркировки бумаги. Для этой цели вполне себя
оправдали так называемые иглопробивные сукна.
У этих сукон хорошая впитывающая способность достигается
благодаря вертикальной ориентации волокон, создающей мень-
шее сопротивление потокам, направленным перпендикулярно
к плоскости сукна. Наличие прочного, хорошо закрепленного
ворса, устойчивого при длительной работе сукна, способство-
вало практическому отсутствию маркировки на бумаге и нор-
мальной работе сукна на всем протяжении срока его службы,
который увеличился в 2—3 раза. Пробивка сукна иглами обес-
печивает благодаря вертикальному расположению волокон по-
вышенное сопротивление сукна сжатию, при котором закрыва-
ются поры сукна. С применением иглопробивных сукон удалось
избежать некоторых дефектов бумаги, вызванных отделением
от сукна шерсти на поверхность бумаги.
На современную практику прессования бумаги повлияло то,
что замена сплошного нижнего прессового вала на отсасываю-
щий вал вызвала эффект увеличения сухости полотна после
пресса, достигаемый не за счет повышенного вакуума в камере
отсасывающего вала, а за счет того, что в данном случае отжи-
маемая прессом вода не скапливается в зазоре между прессо-
выми валами, а удаляется в отверстия вала, чему способствует
вакуум в отсасывающей камере вала. Большая часть энергии
на привод вакуум-насосов расходуется лишь для плотного при-
сасывания бумаги к сукну, что предотвращает образование
складок на полотне при его входе в пресс, и для частичного за-
сасывания воды в отверстия рубашки и уменьшения повторного
засасывания этой воды бумагой из сукна. Этот вывод подска-
зал, как это не парадоксально, целесообразность возвращения
от относительно сложной и дорогостоящей конструкции отса-
сывающего вала вновь к сплошному валу — более дешевому и
требующему меньше эксплуатационных расходов. Однако в но-
вых конструкциях прессов (рис. 71) при использовании сплош-
ного вала предусматриваются взамен отверстий отсасывающего
вала другие пути для удаления воды, о чем указано ниже.
На рис. 71, а показана схема пресса с синтетиче-
ской сеткой (Fabric Press). Этот пресс устроен следующим
образом. Внутри сукна помещена сетка из синтетических во-
локон, которая воспринимает отжимаемую в прессе воду. Та-
ким образом, отпадает необходимость в наличии отсасываю-
щего вала и в создании вакуума. Для удаления влаги из сетки
пользуются отсасывающим ящиком, устанавливаемым снаружи
сетки. В этом прессе можно использовать также сукна с мас-
сой 1000—1200 г/м2, благодаря чему устраняется маркировка от
сукна на бумажном полотне. Срок службы синтетической сетки
203
4—12 мес в зависимости от условий ее работы. Пресс с синте-
тической сеткой рекомендуется применять в качестве второго
и третьего пресса при относительно высокой скорости бумаго-
делательной машины, а также в качестве обратного пресса,
когда сетка расположена в сукне верхнего вала.
На рис. 71, б изображена схема пресса, у которого нижний
вал обтянут чулком из синтетической сетки.
Рис. 71. Схемы новых прессов:
а — с синтетической сеткой; б — с синтетической сеткой, надетой на вал; в—с желобча-
тым валом; г*—высокой интенсивности; д—разделительный; / — синтетическая сетка;
2— сукно; 3 — шаберы; 4 — прессовый вал с желобками; 5 — промежуточный вал; 6 —
отсасывающий вал
В ячейки этой сетки поступает вода, отжатая из бумажного
полотна. Вода из ячеек сетки удаляется струей воздуха, пода-
ваемого с нижней стороны вала воздушным шабером. Этот
пресс, так же как и пресс с синтетической сеткой, допускает
применение повышенного давления при прессовании бумажного
полотна и позволяет повысить сухость бумажного полотна по-
сле прессования.
Хотя пресс с чулком-сеткой имеет ряд серьезных преиму-
ществ перед многими другими конструкциями прессов и эти
преимущества в основном связаны с улучшением качества из-
готовляемой бумаги (отсутствием на бумаге маркировки, воз-
можностью увеличения удельного давления при прессовании
без опасения раздавливания полотна и пр.), тем не менее этот
204
пресс по сравнению с прессом с подкладной сеткой имеет и
недостатки: меньший срок службы сетки, трудности ее очи-
стки, длительность ее замены (до 3 ч), больший износ и мень-
ший срок службы прессовых сукон.
На рис. 71, в представлена схема пресса с желобчатым ва-
лом, в котором нижний вал сплошной и имеет на своей поверх-
ности желобки. Назначение этих желобков, нанесенных по спи-
рали с шириной 0,2—0,5 мм, глубиной — 2 мм и с шагом
~2,5 мм,— отвод из зоны прессования отжимаемой из бумаж-
ного полотна воды, которая удаляется из желобков под дей-
ствием центробежной силы. Для очистки вала к его поверхно-
сти прилегают два шабера. Пресс получил распространение под
названием Venta Nip. Желобки на нижнем валу пресса рас-
положены таким образом, что путь влаги, выжимаемой в эти
желобки, от любой точки, вала в зоне сжатия невелик и зна-
чительно меньше, чем путь, который должна пройти влага, уда-
ляемая в прессе с отсасывающим валом на участках между
отверстиями отсасывающего вала. Поэтому исключается воз-
можность градиента давления в плоскости сукна и поврежде-
ния или разрушения структуры бумаги, как это может иметь
место не только в прессе с гладкими валами, но и в прессе
с отсасывающим валом. На прессе используют так же, как и
на прессе с подкладной синтетической сеткой, толстые сукна
с массой 1000—1200 г/м2. Пресс получил практическое приме-
нение при выработке бумаги широкого ассортимента.
Получил также практическое применение и так называемый
пресс высокой интенсивности (High Intensity Nip
Press.), изображенный схематично на рис. 71, г. Эффектив-
ность действия этого пресса основана на резком уменьшении
зоны прессования, в связи с чем соответственно возрастает
удельное давление в прессе на бумажное полотно. Между ниж-
ним и верхним валами пресса находится вспомогательный ва-
лик из нержавеющей стали диаметром 100—150 мм, имеющий
на своей поверхности расположенные по спирали желобки, че-
рез которые отводится отжимаемая вода. Этот пресс во избе-
жание раздавливания чрезмерно влажного полотна может быть
установлен только в качестве второго или третьего пресса. При
этом применяются только специальные, не маркирующие бу-
магу ворсованные сукна с массой 1200 г/м2. Существует мнение,
что пресс высокой интенсивности наиболее пригоден для повы-
шения производительности старых небольших машин с отно-
сительно маломощными прессами и вряд ли получит распрост-
ранение на широких и быстроходных бумагоделательных ма-
шинах.
Известен так называемый разделительный пресс
(рис. 71, д), в котором вода интенсивно удаляется из бумаж-
ного полотна с помощью сукна, подвергаемого отжиму в прессе
высокого давления. В этом прессе относительно сухое сукно
хорошо воспринимает влагу из бумаги и не увлажняет бумагу
205
после выхода её из пресса. Этой жё цели служит отделение бу-
маги от сукна с заправкой бумаги через бумаговедущие валики
(рис. 71, а, г, д').
В обычном прессе с гладкими валами отжимаемая влага
движется в прессовом сукне вдоль нитей основы против хода
сукна. В прессах же с синтетической подкладной сеткой, с син-
тетическим чулком, с желобчатым валом, с промежуточным
валиком, а также с отсасывающим валом вода в сукне имеет
более короткий путь и меньшее сопротивление своему движе-
нию.
Если в пресс с- гладкими валами воде в сукне нужно пройти
путь 15—20 мм, то в прессе с отсасывающим валом —
только 5—9 мм, а в прессах, в которых вода уходит из сукна
в ячейки сетки или желобки вала, путь ее составляет всего
лишь 1,5—2,5 мм. Из бумаги в сукно вне зависимости от кон-
струкции пресса вода фильтруется в поперечном направлении.
При выработке бумаги с повышенной массой 1 м2, а также
из массы жирного помола хорошо себя зарекомендовал пресс
с двумя сукнами (верхнее и нижнее), каждое из которых,
как в разделительном прессе, пропускается через свой отжим-
ной пресс высокого давления. Таким образом, бумага в зоне
прессования находится между двумя хорошо отжатыми прессо-
выми сукнами и эффективно обезвоживается. Прессование бу-
маги между двумя сукнами способствует снижению разносто-
ронности бумаги по показателю ее гладкости. Прессы с двумя
сукнами целесообразно применять в качестве первых прессов,
когда полотно бумаги имеет низкую сухость и малую прочность,
а также вторых прессов при выработке бумаги с массой 150—
200 г/м2 или картона, когда количество отжимаемой воды до-
статочно велико. Наиболее эффективным с точки зрения обез-
воживания полотна и экономичным является пресс с двумя сук-
нами и двумя желобчатыми валами. С повышением скорости
машины эффект от его применения возрастает.
Особенностью новых прессов является наличие расширен-
ной зоны прессования с повышенным давлением на прессуемое
полотно и значительно большее, чем в обычном прессе, время
нахождения полотна в этой зоне. Благодаря этому существенно
повышаются сухость и прочность прессуемого полотна. Новый
пресс подобного рода целесообразно устанавливать в качестве
третьего пресса. Он имеет диаметр прессовых валов больший
по сравнению с обычным прессом. Так, при применении обыч-
ного пресса с диаметром вала 1100 мм длина зоны прессования
составляет 35 мм. При увеличении диаметра вала до 1515 мм
длина зоны прессования достигает 62 мм, а при валах диамет-
ром 1870 мм — 80 мм. Соответственно увеличивается и время
прессования, а также линейное давление в соотношении 100,
285 и 350 кН/м (данные финской фирмы «Тампелла»), Та же
фирма указывает, что благодаря применению пресса с увели-
ченной зоной захвата сухость полотна при выработке плоских
206
слоев гофрированного картона возрастает на 2,5—4,5%, а бу-
маги-основы для гофрирования на 2—3 %.
Известное теоретическое положение о том, что повышение
температуры снижает вязкость и поверхностное натяжение воды
и этим способствует облегчению обезвоживания бумажного по-
лотна, было использовано, хотя и ограниченно, в практике прес-
сования главным образом целлюлозной папки, картона и
бумаги с повышенной массой 1 м2. Очевидно, что специально
подогревать бумажное полотно перед прессовой частью бумаго-
делательной машиной едва ли целесообразно, поскольку на
первых прессах влага и без подогрева эффективно отжимается
из полотна. Поэтому нет необходимости тратить значительное
количество тепловой энергии на подогрев большого количества
воды, удаляемой в прессовой части бумагоделательной машины.
Подогрев же полотна перед последним прессом имеет оп-
ределенный смысл, так как расход тепла на подогрев при этом
не столь значительный, а сухость бумажного полотна перед
сушильной частью существенно повышается, что в целом в не-
которых случаях оказывается экономически выгодным. Сущест-
вует мнение, что повышение температуры полотна на 7° при-
водит к повышению сухости перед сушкой на 1—1,5 %. Подо-
грев полотна перед последним прессом может быть осуществ-
лен с помощью инфракрасного облучения, горячим воздухом
или установкой обогреваемых паром подогревательных цилинд-
ров. Ограниченное применение предварительного подогрева по-
лотна связано с повышением при этом расхода прессовых сукон,
усложнением в некоторых случаях обслуживания машины и за-
правки полотна при его обрывах, а также местными условиями,
оказывающими влияние на экономичность подобного способа
интенсификации работы прессовой части бумагоделательной ма-
шины. Дополнительные данные по материалу главы 9 приве-
дены в книгах (5, с. 391—436; 12; 15, с. 559—594].
Глава 10
СУШКА БУМАГИ
§ 43. НАЗНАЧЕНИЕ ПРОЦЕССА СУШКИ БУМАГИ
И УСТРОЙСТВО СУШИЛЬНОЙ ЧАСТИ
БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ
Процесс сушки бумаги имеет своим назначением не только
дальнейшее обезвоживание бумажного полотна путем испарения
из него влаги, но и сближение волокон после прессования под
влиянием происходящей при сушке усадки бумаги с установ-
лением между волокнами связей, определяющих основные свой-
ства бумажного полотна: механическую прочность, впитываю-
щую способность, воздухопроницаемость и др. Кроме того, со-
207
ответствующим технологическим режимом сушки бумаге могут
быть приданы специальные свойства, связанные с завершением
проклейки, окраски, приданием влагопрочности и пр. • Таким
образом, сушкой бумаги заканчивается процесс ее обезвожи-
вания на бумагоделательной машине с одновременным прида-
нием ей необходимых свойств, которые могут быть достиг-
нуты сразу же после сушки или же после завершающего про-
цесса отделки бумаги. 4
Если принять за 100.% общее количество воды, удаляемой
на бумагоделательной машине, то на сеточном столе из этого
количества обычно удаляется 96—97,5%, на сушильной части
машины примерно 1,5%. Эти 1,5 % на сушильной части совре-
менной быстроходной бумагоделательной машины, вырабаты-
вающей газетную бумагу, выражаются в виде 250—300 т и бо-
лее воды в сутки. Обезвоживание сушкой обходится в 10—
12 раз дороже, чем удаление влаги на прессах, и в 60—70 раз
дороже, чем удаление воды на’ сеточном столе бумагоделатель-
ной машины.
Хотя широко применяемый в настоящее время способ уда-
ления воды из бумажного полотна путем его контактной сушки
является дорогостоящим и сушильная часть современной бума-
годелательной машины существенно дороже других ее частей,
тем не менее существующий способ сушки бумаги остается наи-
более эффективным по сравнению с другими известными спосо-
бами сушки материалов.
Сушильная часть бумагоделательной машины (рис. 72)
обычно состоит из двух рядов обогреваемых паром бумагосу-
шильных цилиндров 2, расположенных в шахматном порядке.
Общее число бумагосушильных цилиндров зависит от скорости
машины и вида изготовляемой бумаги. Оно обычно составляет
6—7 цилиндров при выработке конденсаторной бумаги, 50—70
цилиндров при выработке газетной и мешочной бумаги и до-
стигает 100 и более цилиндров при выработке некоторых видов
картона. Бумажное полотно последовательно огибает боковую
поверхность вращающихся цилиндров и проходит по ним от
нижнего к верхнему, вновь к нижнему и ,т. д. При этом на
участке соприкосновения с цилиндрами полотно прижимается
сушильным сукном 4, обеспечивающим плотный контакт между
бумагой и горячей поверхностью цилиндров. Сукно, увлажнен-
ное от бумаги, высушивается на сукносушильном цилиндре 3.
Все бумагосушильные цилиндры разбиты на группы, состоящие
каждая из нескольких цилиндров, охватываемых одним сукном.
На приведенной схеме группа состоит из пяти бумагосушиль-
ных цилиндров и одного сукносушильного.
Каждые две расположенные рядом группы цилиндров (ниж-
няя и верхняя) представляют собой сушильную секцию, имею-
щую самостоятельный привод. Бумагосушильные цилиндры
в каждой группе с приводной стороны машины сцеплены между
собой зубчатыми колесами, насаженными на цапфы цилиндров
208
Рис. 72. Схема сушильной части бумагоделательной машины:
сукноведущий валик; 2 — бумагосушильный цилиндр; 3 — сукносушнльный цилиндр; 4 — сукно; 5 — механизм автоматического натяжен
сукна; 6 — холодильный цилиндр
и приводимыми в движение от общего привода для каждой
секции. Сукносушильные же цилиндры и сукноведущие валики
приводятся в движение от сушильных сукон.
Наличие сушильных секций, имеющих каждая самостоя-
тельный привод, дает возможность в определенных пределах
регулировать скорость цилиндров каждой секции и, следова-
тельно, регулировать натяжение бумажного полотна между сек-
циями. Очевидно, что чем больше усадка бумаги, тем больше
должно быть число приводных секций и меньше бумагосушиль-
ных цилиндров в каждой секции. Благодаря этому будет обес-
печено более плавное регулирование натяжения полотна в су-
шильной части бумагоделательной машины, не будет морщин
у бумаги и обрывов полотна. Так, при выработке конденсатор-
ной и чертежной прозрачной бумаги, изготовляемых из массы
жирного помола и имеющих усадку до 9—12 % й выше, каж-
дый цилиндр (иногда 2 цилиндра) представляет собой само-
стоятельную приводную секцию. При выработке же бумаги
с усадкой 2,5—3,5 % и с содержанием значительного количе-
ства древесной массы (газетная, типографская и др.) привод,
ная секция может состоять из 8—16 цилиндров. Для сушки
сушильных сукон в каждой группе бумагосушильных цилинд-
ров устанавливается один и обычно не более двух сукносушиль-
ных цилиндров.
Для надлежащей работы сушильных сукон в каждой группе
цилиндров имеются механизмы автоматической правки и на-
тяжения сукна.
Сушильный цилиндр (рис. 73) изготовляют из высо-
кокачественного чугуна обычно диаметром 1,5 м и с толщиной
стенки 25 мм. Наружная поверхность цилиндра шлифуется и
полируется с целью обеспечения хорошего прилегания к ней
бумаги и повышения коэффициента теплоотдачи. Для осущест-
вления возможности проведения внутри цилиндра ремонтных
работ в его торцевой крышке имеется лаз. Цилиндр снабжен
трубами для подвода пара и отвода конденсата. Последний
может удаляться из цилиндра с помощью черпака, как пока-
зано на рис. 73, неподвижной сифонной трубки или двойного
вращающегося сифона.
На быстроходных бумагоделательных машинах осуществля-
ется удаление конденсата сифонами, так как на машинах, ра-
ботающих при скорости более 300 м/мин из-за большой цен-
тробежной силы на внутренней поверхности цилиндра образу-
ется трудноудаляемый слой воды, затрудняющий теплопередачу.
При удалении конденсата сифонами наконечник сифона распо-
лагают на расстоянии 2—3 мм от стенки цилиндра и конденсат
выдавливается через сифонную трубку под действием разности
давлений в цилиндре и в конденсационной линии. Греющий пар
при абсолютном давлении в цилиндре обычно не более 290—
340 кПа поступает в цилиндр через полую его цапфу по непод-
вижной трубе, вдвинутой внутрь цилиндра на расстояние около
210
1 м и снабженной для равномерного рйспредёлёнйя пара От-
верстиями на боковой и торцевой своих поверхностях.
На наружной поверхности сушильного цилиндра устанавли-
вают шабер, предназначенный для очистки поверхности ци-
линдра от приставших к нему волокон, проклеивающих веществ,
наполнителей и смолы. При обрыве бумажного полотна шабер
препятствует наматыванию бумаги на бумагосушильный ци-
Рис. 73. Сушильный цилиндр:
/ — стенка цилиндра; 2 — лаз; 3 — цапфа; 4 — приводная шестерня; 5 — впуск пара; 6—
выход конденсата; 7 — кожух; 5 — торцевая крышка; Р —черпак
линдр. Очистка поверхности цилиндра с помощью шабера осу-
ществляется периодически по мере загрязнения цилиндра, а не
непрерывно, так как шабер, прижатый к поверхности цилиндра,
существенно повышает расход электроэнергии, затрачиваемой
на вращение сушильных цилиндров.
Иногда для сушки бумаги применяют сушильный цилиндр
большого диаметра — 2—5 м (Янки-цилиндр) с гладкой поли-
рованной поверхностью, при контакте с которой бумага при-
обретает одностороннюю гладкость. Для сушки тонкой бу-
маги— санитарно-гигиенического назначения (менее 60 г/м2)
сушильная часть машины состоит из одного такого цилиндра.
Бумага односторонней гладкости с большей массой 1 м2 су-
шится в сушильной части, имеющей предварительную сушиль-
ную часть из обычных сушильных цилиндров, расположенных
в два ряда и высушивающих бумагу до относительной сухо-
сти 60%. Досушка такой бумаги осуществляется на большом
гладильном цилиндре. Односторонняя гладкость бумаги требу-
ется у некоторых ее видов, например афишной, билетной, эти-
кеточной.
211
Сукносушильный цилиндр имеет аналогичную кон-
струкцию с бумагосушильным цилиндром и отличается от бу-
магосушильного лишь отсутствием приводной шестерни, так как
он приводится в движение от сукна. Обычно поверхность сукно-
сушителей составляет от 25 до 35 % от поверхности бумагосу-
шильных цилиндров и ее величина выбирается в зависимости
от вида вырабатываемой бумаги, рода сушильных сукон и
с учетом необходимой хорошей просушки сукон.
В зависимости от скорости бумагоделательной машины за-
правку бумажного полотна в сушильной части машины осу-
ществляют различным образом. На тихоходных машинах, ра-
ботающих при скорости до 150 м/мин, бумажное полотно как
в мокрой, так и в сушильной части, заправляют вручную сна-
чала узкой полосой, а затем передвижением отсечки на сетке
расширяют заправочную полосу до полной ширины бумажного
полотна. На быстроходных машинах заправочную полосу в су-
шильной части машины зажимают и проводят с помощью двух
бесконечных канатиков диаметром около 15 мм, проходящих
по желобкам в кольцах, привернутых к цилиндрам с рабочей
стороны бумагоделательной машины. На обратной ветви своего
движения каждый из двух канатиков проходит по направляю-
щим роликам.
Сушильные сукна обычно изготовляют шерстяным!?или
хлопчатобумажными. Шерстяные сукна при массе около
3,5 кг/м2 имеют больший срок службы (от 6 мес до2 лет), чем
хлопчатобумажные, срок службы которых всего лишь от 2 до
4 мес. Шерстяные сукна применяются в основном при вы-
работке высокосортных видов бумаги, так как они на поверх-
ности бумаги не дают маркировки, заметной при использова-
нии хлопчатобумажных сукон, имеющих более грубую струк-
туру ткани. Шерстяные сукна ткутся бесконечными, тогда как
хлопчатобумажные при массе 1,8 кг/м2 сшиваются при уста-
новке на машине.
В одной и той же приводной секции цилиндров из-за луч-
ших условий вентиляции сукна верхнего ряда цилиндров имеют
несколько больший срок службы, чем сукна нижнего ряда,
а сукна средних групп — меньший срок службы, чем сукна край-
них групп из-за повышенной температуры цилиндров средних
групп. Замена сушильного -сукна продолжается, если сукно
хлопчатобумажное, не более 1,5 ч и если сукно шерстяное —
не менее 3—4 ч. Для замены шерстяных сукон применяют мно-
гослойные хлопчатобумажные сукна с повышенной массой 1 м2.
С целью упрочнения хлопчатобумажные сукна изготовляют
с добавкой термостойких синтетических волокон. В отдельных
случаях используются и волокна асбеста, защищающие хлоп-
чатобумажные волокна от разрушения под действием тепла и
кислой среды.
При высокой температуре сушильной поверхности в ряде
случаев себя оправдала полная замена сушильных сукон су-
212
шильными сетками из пластмассы. Подобные сетки
устойчивы к высокой температуре, истиранию, гидролитиче-
скому воздействию. Они способствуют уменьшению расхода пара
и обеспечивают более равномерную влажность по ширине вы-
рабатываемой бумаги. Их применение с большим сроком
службы возможно при высокой скорости работы бумагодела-
тельной машины. Сетки отличаются высокой воздухопроницае-
мостью, допускают применение более высокого натяжения и
обеспечивают лучшие, чем сукна, условия для вентиляции кар-
манов — промежутков между сушильными цилиндрами. Они
увлекают с собой сравнительно сухой воздух и нагнетают его
в карманы, вытесняя влажный воздух с поверхности бумаж-
ного полотна, что позволяет повысить скорость бумагоделатель-
ных машин и снизить расход пара.
Вместе с тем недостатками этого вида одежды сушильной
части машины является вызываемая сетками маркировка на
бумажном полотне, в особенности отличающемся мягкостью и
пухлостью, и колебания самого полотна в промежутках между
сушильными цилиндрами под влиянием воздействия воздуха,
увлекаемого сеткой при ее движении. Для уменьшения этого
явления рекомендуется в подобных случаях применять сетки
или сушильные ткани с меньшей воздухопроницаемостью,
а также соответствующее размещение бумаговедущих валиков.
Все же при выработке высокосортных видов бумаги необходимо
применять не сетки или легкие сушильные ткани, а обычные
сушильные сукна. Сушильные ткани и сетки в настоящее время
применяются на многих бумагоделательных машинах во всех
сушильных группах при выработке газетной бумаги, некоторых
видов бумаги для печати, а также бумаги из сульфатной цел-
люлозы. При этом сукносушители либо вообще не применяются,
либо они работают при низкой температуре поверхности.
Для эффективного ведения процесса сушки бумаги одним
из важных условий является надлежащая система под-
вода в цилиндры греющего пара и отвода из
них конденсата. Пар в сушильные цилиндры подается из
главного паропровода и количество его регулируется запорным
вентилем, установленным на главном паропроводе.
В старых системах и на машинах небольшой производитель-
ности подвод пара осуществляется из параллельных патрубков,
соединяющих каждый сушильный цилиндр с главным паропро-
водом, и регулируется вентилями на патрубках. В этих случаях
конденсат из каждого цилиндра отводят через конденсацион-
ный горшок. Существенный недостаток этой системы — отсут-
ствие циркуляции пара в цилиндрах и вследствие этого скопле-
ние в них воздуха, существенно ухудшающего теплоотдачу.
Кроме того, наличие большого числа конденсационных горшков,
требующих внимательного ухода, частых ремонтов и борьбы
с утечками пара, затрудняет обслуживание бумагоделательной
машины.
213
Более совершенной является система с последовательным
ступенчатым подводом пара, обеспечивающая циркуляцию пара
в группах сушильных цилиндров. Свежий пар обычно с давле-
нием 245—343 кПа из главного паропровода поступает в группу
цилиндров, расположенную в конце сушильной части и насчи-
тывающую до 75 % от общего числа цилиндров в сушильной ча-
сти машины. Смесь конденсата и пара из этой группы цилин-
дров поступает в водоотделитель, откуда конденсат уходит
в сборник конденсата, а вторичный пар направляется в сред-
нюю группу цилиндров. Если этого пара оказывается недоста-
точно, то к нему из главной паровой магистрали добавляется
некоторое количество свежего пара.
Цилиндры средней группы работают при несколько более
низком давлении пара (примерно на 29 кПа) по сравнению
с давлением в цилиндрах конца сушильной части машины.
После отделения пара от конденсата в водоотделителе средней
группы цилиндров пар поступает в первую от прессовой части
машины группу цилиндров, состоящую от одного до четырех
цилиндров. Из этой группы пар также отделяется в водоотде-
лителе, проходит теплообменник, в котором он конденсируется,
а воздух из системы удаляется вакуум-насосом. Конденсат от
всех групп цилиндров направляется в котельную. Иногда су-
шильную часть бумагоделательной машины по группам ступен-
чатой подачи пара разделяют не на три, как описано выше,
а на четыре или пять групп цилиндров. Преимущество описан-
ной схемы подачи пара и отвода конденсата заключается в цир-
куляции пара и отсутствии накапливания в системе воздуха.
§ 44. ВЛИЯНИЕ СУШКИ НА СВОЙСТВА БУМАГИ
При сушке бумаги влажное бумажное полотно на каждом
бумагосушильном цилиндре приходит в тесный контакт с горя-
чей гладкой поверхностью цилиндра. При этом происходит не
только удаление воды из бумажного полотна путем ее испаре-
ния, но одновременно осуществляется выглаживание со-
прикасаемой с цилиндром поверхности бумаги. Нетрудно заме-
тить, что при обычном двухъярусном расположении сушильных
цилиндров в шахматном порядке и соприкосновении бумаги
с выглаживающей ее поверхностью цилиндров попеременно
в верхнем и нижнем рядах одна сторона бумаги выглаживается
на верхних цилиндрах, а другая — на нижних.
Гладкость поверхности бумаги —важное свойство в первую
очередь всех видов бумаги для письма и печати. Таким обра-
зом, контактная сушка на сушильных цилиндрах обеспечивает
возможность придания бумаге двухсторонней гладкости.
В тех случаях, когда бумага соприкасается с горячей по-
верхностью только одного большого цилиндра (Янки-цилин-
дра), становится гладкой только одна ее сторона, а другая оста-
ется шероховатой. Таким методом сушки пользуются при вы-
214
работке различных видов бумаги односторонней гладкости:
афишной, бутылочной, спичечной, некоторых видов оберточной
и мешочной бумаги и др. Наиболее тонкая бумага односторон-
ней гладкости, как правило, вырабатывается на самосъемочных
машинах с Янки-цилиндром, имеющим диаметр 3—6 м. Другие
же виды бумаги и картона односторонней гладкости изготов-
ляют на обычных бумагоделательных машинах открытого типа
с предварительной сушильной частью, после которой следует
большой гладильный (лощильный) цилиндр также диаметром
3—6 м, к горячей поверхности которого под сукном с помощью
обрезиненного прижимного валика прижимается выглаживае-
мая бумага, приобретая при этом гладкость и лоск (блеск).
Здесь уместно отметить, что лоск бумаги характеризует опти-
ческое свойство поверхности бумаги избирательно отражать
свет. При этом значение лоска тем больше, чем больше от по-
верхности бумаги зеркальное отражение света по сравнению
с рассеянным.
Для придания выглаживаемому материалу известной пла-
стичности и лучшего его разглаживания утюгом, его, прежде
чем гладить, смачивают водой. Точно так же бумага перед ее
выглаживанием на гладильном цилиндре должна обладать оп-
ределенной влажностью, ниже которой пластичность бумаги
будет недостаточной для придания ее поверхности надлежащей
гладкости. Предельной относительной влажностью бумаги в дан-
ном случае считается влажность 40%. Другими словами, для
надлежащего выглаживания поверхности бумаги относитель-
ная сухость бумажного полотна перед гладильным цилиндром
не должна превышать 60%, а на самосъемочной машине перед
Янки-цилиндром — 30—35 %. Давление прижима бумажного
полотна к поверхности гладильного цилиндра достигает на 1 м
ширины бумаги 78,4—98 кН.
Существенное влияние на свойства высушиваемой бумаги
оказывает температура сушильной поверхности. Установлено,
что стремление повысить производительность сушильного про-
цесса за счет использования высокой температуры сушки в ряде
случаев ограничено ухудшением качества выпускаемой про-
дукции.
С увеличением температуры сушильной поверхности заметно
снижается значение показателя растяжимости бумаги,
т. е. удлинения до разрыва (рис. 74). Представленные на
рис. 74 кривые характеризуют сушку различных видов бумаги
от начальной сухости Сн = 30% до постоянной конечной сухости
Ск = 93 %. Таким образом, если необходимо сохранить на до-
статочно высоком уровне значение показателя растяжимости
бумаги, то ее сушку следует осуществлять при сравнительно
невысокой температуре сушильной поверхности.
Особенно резко снижается величина растяжимости бумаги
при ее пересушке, т. е. при доведении ее конечной сухости до
ведичцры более 95%. Вообще пересушка бумаги связана
?15
с необратимыми изменениями ее свойств. Волокна
такой бумаги становятся хрупкими, они легко ломаются и легко
отделяются от поверхности бумаги, а сама бумага приобретает
склонность наэлектризовываться от статического электричества.
Необратимые изменения структуры и свойств волокон в резуль-
тате их сушки связаны с так называемым ороговением волокон,
характеризуемым уменьшением их внутренней поверхности, уп-
Температура
сушильной
поберхности, °C
Рис. 74. Зависимость уд-
линения бумаги от тем-
пературы сушильной по-
верхности:
1 — бумага из небеленой
сульфатной целлюлозы; 2 —
из беленой сульфатной цел-
люлозы; 3 — типа газетной
лотнением, снижением гидрофильности и
понижением доступности к проникнове-
нию реагентов. Чем выше конечная су-
хость бумажного полотна после сушки,
тем в большей степени проявляется оро-
говение. Оно усиливается от применения
чередующихся циклов увлажнения и
сушки бумаги. Отделением из бумажной
массы мелкой фракции волокон можно
заметно снизить явление ороговения во-
локон в результате их сушки.
При сушке бумаги происходит дегид-
ратация растительных волокон, из кото-
рых состоит бумага. Этот процесс сопро-
вождается «отбуханием» волокон, т. е.
явлением, обратным набуханию. Из-за
ороговения волокон этот процесс пол-
ностью необратим и последующее ув-
лажнение волокон не возвращает им
первоначальной степени набухания. Чем
выше температура сушки, тем в большей
степени наблюдается уменьшение способности волокон к набу-
ханию. Так, повышение температуры сушки с 20 до 100 °C
приводит к уменьшению объемного набухания волокон суль-
фитной беленой целлюлозы более чем в 4 раза.
Известное выражение: «из травы можно получить сено, а из
сена траву получить нельзя» характеризует необратимость, яв-
лений, происходящих в результате сушки растительных волокон.
Волокна, уже подвергшиеся ранее сушке, по своим бумагооб-
разующим свойствам отличаются от того же вида волокон, но
не прошедших стадию сушки. Именно поэтому волокна бумаж-
ной макулатуры, а также сухого бумажного брака, при их ис-
пользовании вновь для изготовления бумаги образуют бумагу
повышенной пухлости и воздухопроницаемости с пониженными
показателями сопротивлений разрыву и излому.
Необратимые изменения свойств бумаги сказываются и
в изменении в результате процесса сушки адсорбционной спо-
собности бумаги к красителям. Чем выше температура сушки,
тем меньше красителя адсорбируется на поверхности высуши-
ваемых волокон. При выработке окрашенных видов бумаги
важно во избежание разноцветицы изготовляемой бумаги при-
держиваться постоянного температурного режима сушки бу-
216
маги. Сульфитная целлюлоза по сравнению с сульфатной об-
наруживает большую необратимость явлений, происходящих
в результате сушки бумаги.
Физическую природу происходящих при сушке необратимых
изменений свойств волокон связывают с тем, что вначале при
сушке сжимается внутренний канал и поры волокон. Трубча-
тая форма волокон переходит в ленточную. Затем к наружной
поверхности волокон прилипают отдельные фибриллы и мел-
кие волоконца. Наконец, десорбируется вода из стенок воло-
кон, что особенно сказывается на необратимости свойств вы-
сушенных растительных волокон.
Из показателей физико-механических свойств
бумаги разрывной груз и разрывная длина сравнительно мало
изменяются в зависимости от повышения температуры сушиль-
ной поверхности. Вместе с тем показатели сопротивлений бу-
маги продавливанию, излому и раздиранию при этом несколько
снижаются, если бумага пересушивается. Выдерживая бумагу
в атмосфере влажного воздуха, можно несколько повысить ее
сопротивление излому, сниженное пересушкой бумаги.
С повышением температуры сушильной поверхности показа-
тели вписывающей способности бумаги и ее воздухопроницае-
мости возрастают, что связано с ростом пористости бумаги из-за
действия интенсивно выделяющихся при этом паров воды, раз-
рыхляющих структуру полотна. Пересушка же бумаги при по-
вышенной температуре сушильной поверхности приводит к не-
которому снижению ее впитывающей способности, по-видимому,
из-за имеющей при этом место гидрофобизации бумаги.
Высокая температура сушильной поверхности оказывает
влияние и на изменение степени полимеризации цел-
люлозы. Так, в результате изменения температуры сушки
волокон беленой (вискозной) сульфитной целлюлозы с 70 до
160 °C было отмечено уменьшение вязкости 0,7 %-ного медно-
аммиачного раствора этой целлюлозы с 1417 до 1285 мПа-с и
степени полимеризации с 794 до 730. Целлюлоза высушивалась
до постоянной сухости Ск = 95%.
На степень проклейки бумаги повышение темпера-
туры сушильной поверхности сказывается неоднозначно. Если
влажную бумагу в самом начале процесса сушки подвергнуть
действию высокой температуры, то образовавшееся большое
количество паров воды разрыхляет структуру бумаги. В ре-
зультате увеличивается ее пористость и впитывающая способ-
ность. К тому же под влиянием повышенной температуры сушки
усиливается миграция и укрупнение клеевых частиц. Совокуп-
ность всех этих явлений приводит к снижению степени про-
клейки бумаги. Если же бумагу подвергнуть действию повышен-
ной температуры во второй половине сушильного процесса,
когда она в значительной степени подсохла, то отрицательные'
воздействия высокой температуры сушки практически не имеют
места. Более того, в этом случае наблюдаются положительные
217
бездействия высокой температуры сушки на степень проклейки
бумаги, что выражается в гидрофобизации как клеевого осадка,
так и растительных волокон. Температура, при которой проис-
ходит гидрофобизации клеевого осадка при проклейке кани-
фольным клеем, зависит от вида используемого клея. Чем
больше в клее свободной смолы, тем более низкая температура
сушки требуется для получения хорошего эффекта проклейки
бумаги. За счет установления взаимной связи части гидроксиль-
ных групп целлюлозных волокон активность этих групп снижа-
ется, снижается их гидрофильность, т. е. в какой-то степени
повышается гидрофобность волокон и изготовляемой из них
бумаги. Все это приводит к увеличению степени проклейки
бумаги.
Практика подтверждает указанные наблюдения и рекомен-
дует процесс сушки клееных видов бумаги осуществлять, на-
чиная с относительно невысокой температуры первых сушиль-
ных цилиндров, и с постепенным повышением температуры
поверхности последующих цилиндров. Если на последних одно-
двух цилиндрах несколько снижают температуру сушильной по-
верхности, то это осуществляют отнюдь не по соображениям
увеличения степени проклейки бумаги, а в целях избежания
ее пересушки и резкого перепада температуры бумажного по-
лотна при его соприкосновении с холодильным цилиндром.
При выработке влагопрочных видов бумаги с использова-
нием в композиции синтетических смол процесс придания бу-
маге прочности во влажном состоянии завершается при сушке
бумаги, когда под влиянием повышенной температуры во вто-
рой половине сушильных цилиндров происходит поликонденса-
ция смолы с переходом ее в водонерастворимое состояние. Тем-
пература, при которой этот процесс происходит, зависит от
вида используемой синтетической смолы.
При сушке бумаги под влиянием силы поверхностного натя- •
жения воды происходит сближение волокон, наблюдаемое
в виде усадки бумажного полотна. Усадка происходит во
всех направлениях бумаги (по длине, ширине и толщине). В ма-
шинном направлении бумаги величина ее усадки ограничива-
ется необходимым натяжением бумажного полотна при про-
хождении его через сушильную часть бумагоделательной ма-
шины. С увеличением этого натяжения уменьшается усадка
бумаги в машинном направлении и возрастает ее усадка по
толщине. Повышенное натяжение сушильных сукон ограничи-
вает усадку бумаги в поперечном направлении.
Усадка способствует упрочнению бумаги, получению ее с сом-
кнутой структурой и с пониженными показателями пористости
и воздухопроницаемости. Чем более фибриллированы волокна и
чем продолжительнее процесс сушки с завершением его при бо-
лее высокой конечной сухости бумажного полотна, тем больше
величина усадки. С использованием повышенной температуры
продолжительность сушки сокращается. Одновременно сокра-
218
щается и величина усадки полотна. Действительно, при сушке
пористых, впитывающих видов бумаги, изготовляемых из массы
садкого помола и с применением уже в самом начале сушки
высокой температуры сушильной поверхности, величина попе-
речной усадки бумаги небольшая (менее 2%). Наоборот, при
выработке плотной бумаги с сомкнутой структурой, создавае-
мой использованием исходной бумажной массы из хорошо фиб-
риллированных волокон, сушку во избежание разрыхления
структуры выделяющимися парами воды осуществляют мед-
ленно при низкой температуре. Например, при выработке вы-
сокопрозрачной бумаги температура сушильной поверхности
цилиндров не превышает 70 °C. Величина поперечной усадки
бумаги при этом максимальная и достигает 13—14%.
При сушке бумаги на воздухе в свободном состоянии (без
натяжения) усадка проявляется в полной мере, и высушенная
таким образом бумага отличается большей сомкнутостью и по-
вышенной механической прочностью по сравнению с сушкой на
сушильных цилиндрах при тех же условиях. При выработке од-
ного и того же вида бумаги усадка ее на широкой бумагодела-
тельной машине больше, чем на узкой.
Силе поверхностного натяжения воды в капиллярах бумаж-
ного полотна, вызывающей усадку бумаги, легче сдвигнуть и
приблизить друг к другу тонкие волокна и фибриллы, чем тол-
стые грубые волокна. Именно поэтому бумага из хорошо фиб-
риллированных волокон обнаруживает при ее сушке повышен-
ную усадку, а бумага с содержанием древесной массы (напри-
мер, газетная), т. е. с содержанием волокон грубого строения,—
пониженную усадку, несмотря на то, что древесная масса,
предназначенная для выработки газетной бумаги, имеет относи-
тельно высокую степень жирности помола. Это лишний раз
свидетельствует о том, что сама по себе жирность помола, т. е.
способность к слабой водоотдаче в начальной стадии обезво-
живания (под влиянием силы тяжести), еще не характери-
зует способность бумажной массы вызвать усадку бумаги, как
и не характеризует, о чем было сказано ранее, способность
к водоотдаче во второй стадии обезвоживания (под ва-
куумом).
Если же жирность помола связана с хорошей разработкой
волокон при их размоле, т. е. с их фибриллированием, то только
в этом случае она способствует повышению усадки бумаги, из-
готовленной из такой массы. Другими словами, строение ис-
ходных волокон, а не их способность к водоотдаче, определяе-
мой как жирность помола, характеризует способность изготов-
ляемой бумаги вызвать ее усадку. Из сказанного должно быть
понятным, что толстостенные волокна твердых пород древесины
менее подвержены усадке, чем тонкостенные волокна мягких
пород. Понятен должен быть и факт пониженной усадки бу-
маги, содержащей в своей композиции минеральный наполни-
тель, частицы которого в порах бумажного полотна препят-
219
ствуют сближению волокон под влиянием силы поверхностного
натяжения воды, удаляемой при сушке испарением.
Следует иметь в виду, что полная усадка бумаги складыва-
ется из усадки между волокнами и усадки самих волокон. Ки-
нетика процесса усадки бумаги в процессе ее сушки, по дан-
ным В. Брехта, представлена на рис. 75, из которого видно,
что по мере процесса сушки вначале происходит усадка между
волокнами, а затем уже усадка самих волокон. В I стадии
усадки наблюдается уменьшение диаметра пор бумаги, а также
Рис. 75. Кинетика усадки бумаги
в процессе ее сушки:
/ — между волокнами; // — отдельных
волокон
ее воздухопроницаемости и
впитывающей способности;
II стадия усадки характеризу-
ется необратимыми коллоид-
но-химическими изменениями
в структуре волокон.
§ 45. ОСНОВЫ ТЕОРИИ СУШКИ
БУМАГИ
При обычной сушке бу-
маги на бумагоделательной
машине процесс сушки; осу-
ществляется последовательно
двумя чередующимися циклами: контактной сушкой во время
соприкосновения бумажного полотна с горячей поверхностью
сушильного цилиндра и конвективной сушкой во время прохож-
дения полотном участка свободного хода между нижним и верх-
ним сушильным цилиндрами. Соотношение количеств влаги,
испаряемой при контактном и конвективном циклах сушки, в ос-
новном зависит от скорости бумагоделательной машины и кон-
структивных особенностей ее сушильной части, т. е. от соотно-
шения длины дуги охвата бумажным полотном горячей поверх-
ности сушильного цилиндра к длине участка свободного хода
полотна между нижним и верхним цилиндрами. Хотя основное
количество воды удаляется во время соприкосновения бумаж-
ного полотна с горячей поверхностью цилиндров, тем не менее
по мере повышения скорости бумагоделательной машины воз-
растает доля воды, удаляемой конвективной сушкой, при кото-
рой испарение воды происходит в основном за счет заряда
тепла, полученного бумагой от горячей поверхности сушильных
цилиндров. При конвективном цикле сушки вода испаряется
с обеих сторон бумажного полотна и его температура при этом
несколько понижается.
Скорость сушки бумаги на бумагоделательной машине оп-
ределяется влиянием ряда факторов, среди которых темпера-
тура поверхности сушильных цилиндров является одним из
главных переменных факторов. Температура поверхности су-
шильных цилиндров зависит от давления используемого пара.
Повышение давления насыщенного пара с 206 до 519 кПа уве-
220
личивает эффективность сушки на 30—35 %, а повышение дав-
ления пара с 206 до 862 кПа — примерно на 50%. Казалось
бы, что для повышения эффективности сушки необходимо по-
всеместно применять пар высокого давления. Однако, как уже
отмечалось выше, чрезмерно высокая температура сушки от-
рицательно сказывается на некоторых показателях высушивае-
мой бумажной продукции, в первую очередь на показателе уд-
линения бумаги до разрыва. Поэтому высокое давление пара
780 кПа и более применяется в ограниченных случаях: при
сушке тонких видов бумаги из сульфатной целлюлозы и неко-
торых видов картона, запас механической прочности которых
допускает осуществление подобной сушки. Нужно помнить,
что при чрезмерно высокой температуре поверхности сушиль-
ных цилиндров возможно коробление поверхности бумаги. Сле-
дует иметь в виду, что применение высокого давления пара
при сушке бумаги влечет за собой сокращение срока службы
сушильных цилиндров, которые должны быть рассчитаны на
возможность работы под высоким давлением.
На участке контактной сушки бумаги фактором, определяю-
щим эффективность сушильного процесса, является теплопере-
дача от греющего пара через стенку сушильного цилиндра
к высушиваемому полотну бумаги. Коэффициент теплопередачи
К=1/(1/а1 + 6Д+1/а2), (27)
где cti и «2 — соответственно коэффициенты теплоотдачи пара
от стенки сушильного цилиндра и от стенки цилиндра бумаге;
б — толщина стенки сушильного цилиндра, м; % — коэффициент
теплопроводности материала стенки цилиндра.
В основном коэффициент теплопередачи К зависит от ве-
личин оц и 02, так как термическое сопротивление чугунной
стенки цилиндра относительно невелико. На уменьшение вели-
чины О] оказывает влияние наличие в цилиндре конденсата и
воздуха, а также окалины, накипи и масла.
Все эти примеси существенно снижают теплоотдачу от пара
к стенке цилиндра и для эффективной сушки бумаги должны
быть приняты все необходимые меры для полного удаления из
цилиндров конденсата и воздуха, а также для предотвращения
образования окалины и накипи и попадания с паром масла.
В качестве примера вредного влияния содержания в цилиндре
посторонних примесей укажем лишь на то, что наличие в паре
10 % по объему воздуха снижает эффективность сушки на 8 %
и если бы в паре содержалось по объему 30 % воздуха, то эф-
фективность сушки снизилась бы на 26%. Поэтому при пуске
бумагоделательной машины после очередной остановки скопив-
шийся в сушильных цилиндрах воздух должен быть вытеснен
предварительной сквозной продувкой паром. Непрерывный от-
вод пара из цилиндров с обеспечением циркуляции пара в су-
шильной части бумагоделательной машины предотвращает скоп-
ление взодуха в цилиндрах в процессе работы машины.
221
Для улучшения теплопередачи через стенку сушильного ци-
линдра к бумаге финская фирма «Тампелла» рекомендует
внутри цилиндров иметь продольные ребра, препятствующие
образованию водяной пленки на внутренней поверхности ци-
линдров при их вращении.
Значительное уменьшение величины аг происходит при об-
разовании на наружной поверхности сушильных цилиндров слоя
приставших к ней частиц канифольного клея, минерального на-
полнителя и волокон. Наличие подобного слоя влечет за собой
не только резкое ухудшение теплоотдачи от сушильного ци-
линдра бумаге, но и дефекты бумаги, связанные с ее прилипа-
нием к этому слою. Чаще всего такой слой образуется в ре-
зультате нарушения постепенности в подъеме температуры от
цилиндра к цилиндру при сушке бумаги и применения уже на
первых сушильных цилиндрах чрезмерно высокой температуры
их поверхности. Соблюдение нормального температурного ре-
жима сушки бумаги и надлежащая работа шаберов сушильных
цилиндров обеспечивают ликвидацию «шубы» на поверхности
цилиндров.
Недостаточно плотный контакт высушиваемой бумаги с го-
рячей поверхностью сушильного цилиндра и наличие между
ними воздушной прослойки также является причиной уменьше-
ния коэффициента теплоотдачи от цилиндра к бумаге. Этот ко-
эффициент не является постоянным на всех цилиндрах сушиль-
ной части бумагоделательной машины: он выше на первых су-
шильных цилиндрах, где бумажное полотно наиболее влажное,
и ниже в конце сушильной части, где бумажное полотно уже
в значительной степени высохло.
На эффективность конвективной сушки бумаги при свобод-
ном движении бумажного полотна в промежутках между рас-
положенными в два ряда сушильными цилиндрами оказывает
влияние температура и влажность окружающего воздуха,
а также скорость его движения в этих промежутках. Чем выше
температура окружающего воздуха и меньше его влажность,
тем интенсивнее будет проходить процесс сушки и тем больше
влаги сможет поглотить воздух, вентилирующий сушильную
часть бумагоделательной машины. Одной лишь организацией
подачи подогретого воздуха в промежутки между сушильными
цилиндрами можно повысить производительность сушильной ча-
сти машины примерно на 10%; немаловажное значение при
этом имеет и скорость подаваемого воздуха. Чем больше эта
скорость, тем интенсивнее уносит воздух выделяющийся водя-
ной пар из зоны испарения. Скорость воздуха, вентилирующего
сушильную часть бумагоделательной машины, должна быть ог-
раничена для того, чтобы не порвать при этом высушиваемое
полотно бумаги.
На скорость сушки бумаги оказывают влияние также ее
структура и состав. Тонкая бумага сохнет быстрее, чем тол-
стая. Наблюдения показали, что с удвоением массы 1 м2 бу-
222
Маги (с 65 до 130 г/м2) при прочих равных условиях скорость
сушки замедляется на 15—19 %. Наличие в композиции бумаги
минерального наполнителя способствует ускорению процесса
сушки, так как наполнитель менее гигроскопичен, чем расти-
тельные волокна и легче при сушке отдает влагу. К тому же
бумага, содержащая минеральный наполнитель, имеет большую
пористость, что также способствует ускорению сушильного про-
цесса.
Рис. 76. Влияние степени помола на скорость контактной сушки бумаги
Рис. 77. Типичные изменения при постоянной температуре сушильной по-
верхности:
в — во времени, с; ф— абс. влажности бумаги, %; X— количества испаренной воды,
приходящегося на 1 кг абс. сухого вещества
Проклейка бумаги канифольным клеем не оказывает
сколько-нибудь заметного влияния на скорость сушки бумаж-
ного полотна. Из фибриллированных волокон бумажной массы
жирного помола обычно получается бумага повышенной сомкну-
тости и плотности. Это приводит к замедлению сушки подобной
бумаги (рис. 76). При одной и той же степени помола массы
волокна целлюлозы сохнут медленнее, чем волокна древесной
массы. Последние, будучи более грубыми, образуют в бумаге
капилляры с большим диаметром. Повышенная же пористость
бумаги облегчает удаление из нее воды испарением. К тому же
волокна древесной массы из-за содержания инкрустирующих ве-
ществ менее гигроскопичны, чем волокна целлюлозы и легче от-
дают воду при сушке, что также объясняет их повышенную ско-
рость сушки.
В начале процесса сушки из-за испарения влаги с поверхно-
сти создается разность концентраций между поверхностным и
следующим за ним слоем. Вследствие этого возникает диффузия
влаги из толщи материала к его поверхности. Этот процесс но-
сит название внутренней диффузии влаги в отличие
от внешней диффузии влаги — процесса, при котором
влага перемещается с поверхности материала в окружающую
среду.
223
В первом периоде процесса сушки убыль влаги с наружной
поверхности бумаги компенсируется внутренней диффузией.
Таким образом, на . всем протяжении первого периода наруж-
ная поверхность бумаги остается водонасыщенной и поэтому
в условиях сушки при постоянной температуре сушка осуще-
ствляется с постоянной скоростью. Первый период процесса
сушки получил название периода постоянной скоро-
сти сушильного процесса. Во втором периоде сушки из-за не-
достатка воды в бумаге внутренняя диффузия не может уже
восполнить убыль влаги на наружной поверхности высушивае-
мой бумаги. Эта поверхность перестает быть водонасыщенной,
и скорость сушки замедляется. Таким образом, второй период
является периодом падающей скорости сушильного
процесса.
Точка на кривых сушки (рис. 77), являющаяся границей
между первым и вторым периодами процесса сушки, получила
название критической точки. В общем случае физический
смысл критической точки заключается в том, что она соответ-
ствует критическому влагосодержанию, ниже которого влаги
в высушиваемой бумаге становится недостаточно для восполне-
ния убыли ее на наружной поверхности.
Величина X, отложенная на оси ординат рис. 77, определя-
ется аналогично проведенному выше расчету для количества
воды, удаляемой в прессовой части машины. Применительно
к сушильной части машины
X = 100 (Ск - С„)/(С„СК), . (28)
где С„, Ск — соответственно сухость перед сушкой (начальная)
и после сушки (конечная), %.
Величина <р— абс. влажность бумаги, %, как нетрудно за-
метить, связана с соответствующей сухостью бумаги С зависи-
М0СТЬЮ ф = (100—С) 100/С. (29)
Из приведенных на рис. 77 двух кривых анализ зависимости
является наиболее простым, так как начало кривой
представляет собой прямую, проходящую через начало коорди-
нат. Уравнение прямой, проходящей через начало координат,
в принятых нами обозначениях может быть выражено следую-
щей зависимостью:
Х = Л0, (30)
где А — угловой коэффициент прямой (величина для каждой
прямой постоянная).
В дифференциальном виде уравнение примет вид:
dX/dS = A. (31)
Как известно, скорость сушки выражает количество влаги,
удаляемой в процессе сушки в единицу времени, отнесенное
к единице массы абс. сухого материала. Если обозначить через
W массу испаренной воды за время 0 с единицы сушильной по-
верхности, то скорость сушки в дифференциальном виде будет
224
dW/dQ. 13 принятых нами обозначениях и представленная в диф-
ференциальном виде скорость сушки в нашем случае будет
пропорциональна выражению dXjdQ. Таким образом видно, что
в первом периоде сушки бумаги скорость сушильного процесса
является величиной постоянной.
Во втором периоде сушки зависимость между X и 0 наибо-
лее хорошо характеризуется в общем виде эмпирической фор-
мулой:
Х = ВеЛ (32)
где В и у — постоянные коэффициенты для каждой кривой.
Наблюдения показывают, что описанный механизм сушки
остается в целом аналогичным как при длительной конвектив-
ной сушке картона, так и при быстро протекающей на поверх-
ности цилиндра контактной сушке бумаги, в том числе и тон-
чайшей. Отличие заключается лишь в том, что при конвектив-
ной сушке картона (особенно с повышенной массой его 1 м2)
периоду постоянной скорости сушки предшествует кратковре-
менный, занимающий 2—3 % от всего времени сушки период
прогрева высушиваемого материала, тогда как при контактной
сушке бумаги ее прогрев до заданной температуры практически
осуществляется мгновенно. Кроме того, при конвективной сушке
картона исследователи наблюдали в периоде падающей скоро-
сти на кривых сушки вторую критическую точку, которую об-
наружить не удавалось при контактной сушке бумаги.
Общая влага в бумаге, поступающей на сушку, делится на
внешнюю влагу, находящуюся в пространствах между волок-
нами и на их поверхности, внутреннюю свободную влагу, нахо-
дящуюся в полостях волокнистых клеток, и связанную влагу,
заключенную в стенке волокна.
Критическая точка при сушке тончайшего листа бумаги,
характеризующая границу между периодами постоянной и па-
дающей скоростью сушки, в данном частном случае отвечает
влажности бумаги, из которой удалена вся свободная влага
(внешняя и внутренняя) и в которой осталась связанная влага,
удаляемая значительно труднее, чем свободная влага. Методом
термогравиметрического анализа установлено, что энергия связи
с целлюлозой связанной воды превышает энергию связи со сво-
бодной водой на 3,5—4,5 МДж/кг. Общее количество связан-
ной волокнами влаги, определенное различными методами ис-
следований (по кривой сушки тонкого листа бумаги, методом
ядерной магнитной релаксации, вымораживанием, отжимом
при сильном локализованном давлении и др.) составляет 27,8—
30 %, считая на абс. сухую целлюлозу, и незначительно изме-
няется в сторону некоторого повышения при изменении степени
помола целлюлозы в пределах от 18 до 80 °ШР. С повыше-
нием толщины бумаги на замедление процесса ее сушки начи-
нает оказывать влияние сопротивление удалению влаги, вызы-
ваемое структурой бумажного полотна. Поэтому с увеличением
В Заказ № 2948 225
1
толщины бумасй период постоянной скорости ёушкй сбкра--
щается.
В первом периоде сушки разные виды бумаги, приготовлен-
ные из массы различной степени помола, при постоянной тем-
пературе сушильной поверхности сохнут примерно с одинако-
вой скоростью. Во втором периоде сушки бумага из массы жир-
ного помола сохнет медленнее, чем бумага из массы садкого
помола.
Попеременное изменение в направлении движения испаряе-
мой влаги в толще бумажного полотна при сушке его на ци-
линдрах, расположенных в шахматном порядке, приводит к не-
которому замедлению процесса сушки по сравнению с усло-
виями сушки, при которых влага удаляется все время в одном
направлении (бумагосушильный цилиндр большого диаметра,
расположение цилиндров в одном ярусе). Это различие в ско-
рости сушки почти не наблюдается при сушке тонкой бумаги,
и заметно при сушке папки или картона.
Пока удаляется вся свободная влага, свойства высушивае-
мых волокон обратимы после их набухания в воде. Однако1
с началом удаления связанной влаги происходят уже необра-
тимые изменения свойств волокон. При этом следует иметь
в виду, что сушка бумаги на бумагоделательной машине носит
гетерогенный характер: в то время как поверхностный ее слой,,
соприкасающийся с горячей сушильной поверхностью, уже
пересушен, внутренние слои бумаги могут при этом содержать
еще свободную влагу. Эта гетерогенность выражается ярче,
если толще высушиваемая бумага.
§ 46. УКАЗАНИЯ К РАСЧЕТАМ ПО СУШКЕ БУМАГИ
Этот раздел учебника не преследует цель заменить собой
соответствующие методические пособия, в которых приведены
численные примеры расчетов, выполняемых обычно студентами
при курсовом и дипломном проектировании. Здесь излагаются
лишь основные теоретические предпосылки, которыми должен
руководствоваться студент для того, чтобы его работа не све-
лась лишь к механической замене своими исходными данными
цифр, приведенных в примере методического пособия.
При определении параметров сеточного стола, как указано
выше, следует пользоваться показателем удельной производи-
тельности сеточного стола или съемом бумаги с 1 м2 площади
сеточного стола за 1 ч. Такой же метод нужно применять в рас-
четах определения требуемого количества бумагосушильных
цилиндров. Однако при этом возникает вопрос: как более пра-
вильно производить расчет, пользуясь показателем съема бу-
маги или же показателем соответствующего съема воды, уда-
ляемой при сушке? Для ответа на этот вопрос представим себе,
что на фабрике, выпускающей бумажную продукцию, установ-
лены две конструктивно совершенно одинаковые бумагодела-
226
тельные машины, вырабатывающие при одной и той же скоро-
сти один и тот же вид бумаги. Очевидно, что в указанных усло-
виях съемы высушиваемой бумаги будут на машинах одина-
ковы, так как производительность машин и сушильная поверх-
ность у них соответственно одинаковы.
Теперь допустим, что на одной из этих машин (назовем ее
первой) по какой-либо причине (износ прессового сукна, недо-
статочный прижим верхнего прессового вала к нижнему или
др.) влажность поступающего на сушку бумажного полотна
выше, чем на второй машине. Тогда сушильная часть первой
машины должна будет работать более напряженно, так как ей
предстоит удалить больше воды, чем второй машине. Из этого
примера видно, что именно съем воды определяет нагрузку
сушильной части бумагоделательной машины, а не съем бу-
маги, который в данном случае будет одинаковым для первой и
второй бумагоделательных машин.
Условно принято съем воды на сушильной части машины
относить к греющей бумагу поверхности сушильных цилинд-
ров, т. е. к той поверхности, на которой бумага непосредственно
соприкасается с горячей поверхностью бумагосушильных ци-
линдров.
Примем следующие обозначения: п — число бумагосушиль-
ных цилиндров; d—-диаметр цилиндров, м; а — коэффициент
обхвата цилиндров бумагой — отношение длины дуги обхвата
цилиндра бумагой к длине окружности основания цилиндра
(обычно а = 0,6—0,67). Тогда сумма дуг обхвата бумагой всех
сушильных цилиндров
= ndna. (33)
По аналогии с определением съема бумаги с площади сеточ-
ного стола съем бумаги с греющей ее поверхности сушильных
цилиндров определяется по формуле
P1 = O,O6t«7//1, (34)
где v — скорость бумагоделательной машины, м/мин; q—
масса единицы площади бумаги, г/м2.
Подставив в выражение (34) значение для 1\ из уравнения
(33), получим:
Рг = 0,06vq/(ndnct). (35)
Съем воды W определяется из выражения
Г = РЛ, (36)
где X! — количество, кг, воды, удаляемой испарением на 1 кг
воздушно-сухой бумаги.
Выше было показано, что количество, кг, воды, удаляемой
испарением на 1 кг абс. сухой бумаги
Х=Ю0(Ск-Сн)/(СнСк). (37)
227
8*
Таким образом,
у ___________________ 100 (Ск — Сн) Ск Ск Сн /оо\
1------iw-----------------с. <38)
Подставив в выражение (36) значение для Pi из формулы (35)
и для Xj из (38), получим:
__ О,О6с<7 (Ск Сн) (39)
ndna Сн v
ИЛИ п = -^к~~н)- • (40)
jtdaF Сн
9. ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ СЪЕМЫ ВОДЫ С 1 М’ ГРЕЮЩЕЙ БУМАГУ
ПОВЕРХНОСТИ СУШИЛЬНЫХ ЦИЛИНДРОВ
Бумага и масса ее 1 м* Скорость бумагодела- тельной машины» м/мин Съем воды с 1 м2 греющей бумагу поверхности су- шильных цилинд- ров. кг (М2«Ч)
Газетная, 45—52 г/м* 300—650 700—1000 20—22* 23*—25°
Мешочная, 70—80 г/м* 150—250 300—700 22—25 26—30*
Писчая и типографская № 1, 70—80 г/м* 150—250 300—500 16—18 17—18
Писчая и типографская № 2 и № 3, 60— 150—400 19—21
65 г/м* 450—600 20—21
•Мундштучная, обойная и пр., 80—120 г/м* 100—300 21—25
Офсетная, литографская, для глубокой пе- чати, 90—160 г/м2 100—400 21—25
Односторонней гладкости (афишная, билет- ная, бутылочная), 20—70 г/м2 впитывающие, 100—200 30—45
санитарно-гигиенические, 12—18 г/м2 300—600 700—900 80**—100** 100**—120**
Папиросная, 14—16 г/м* Конденсаторная: 100—200 10—12
6—7 г/м2 30—40 2—3
8—12 г/м2 50—70 4—6
14—27 г/м2 60-90 6—8
* Полностью закрытый колпак; ** колпак скоростной сушки.
Это выражение и является расчетной формулой для опреде-
ления числа бумагосушильных цилиндров. Значения для W бе-
рутся из соответствующей справочной литературы, а также из
данных табл. 9.
При определении расхода полезного тепла на сушку бумаги
обычно исходили из трех слагаемых количеств тепла: Qi — для
228
нагрева абс. сухих волокон, находящихся в воздушно-сухой
бумаге; Qi— для нагрева воды в мокром полотне, поступаю-
щем на сушку и Q3 — для испарения воды из воздушно-сухой
бумаги. Расход тепла определяют в кДж/ч. При этом ошибочно
принимали, что вся испаряемая влага одинаково легко удаля-
ется из бумажного полотна. Однако связанная влага удаляется
с большей затратой тепла на ее испарение на 3,5—
4,5 МДж/кг, или в среднем на 4000 кДж/кг по сравнению с уда-
лением свободной воды. Поэтому в расчет при определении по-
лезного тепла на сушку бумаги следует включить дополнитель-
ное слагаемое Qi — количество тепла для испарения связанной
воды, кДж/ч.
Qi = (№св- WK) bq = (G/Icb- WK) Д<7, (41)
где VTCB — масса связанной воды во влажном полотне бумаги,
поступающем на сушку, кг/ч; IFK — масса воды, уходящей с воз-
душно-сухой бумагой, кг/ч; G — часовая выработка абс. сухой
бумаги, кг/ч; пСв— коэффициент для определения массы свя-
занной воды, равный 0,3, считая 30 % от абс. сухих волокон.
В окончательном виде формула (42) примет вид:
Q4 = (G0,3 —№к)4000. (42)
Таким образом, полезный расход тепла на сушку бумаги
фпол — Qi + Q2 + Qa + Qt = Gc (tK—/н) +
+ №нСв + W (i-сЛ) + (G0,3—№K) 4000, (43)
где c — теплоемкость абс. сухой бумаги, кДж/(кг • град); для
бумаги с= 1,224-1,30 кДж/(кг-град); ta и tK— температура бу-
маги перед и после сушильной части; св — теплоемкость воды,
кДж/(кг-град); для воды св = 4,19 кДж/(кг-град); tc— сред-
няя температура сушки (практически принимается /к = /с); W—
количество воды, испаряемой из бумаги, кг/ч; Wn— масса воды
в мокром полотне бумаги, поступающей на сушку, кг/ч; i— теп-
лосодержание пара, удаляемого из бумаги при средней темпе-
ратуре сушки, кДж/кг.
С учетом выражения (43) термический коэффициент полез-
ного действия сушильной части бумагоделательной машины г|
несколько повышается.
Для определения полного расхода тепла на сушку бумаги
либо подсчитывают все теплопотери, которые затем прибав-
ляют к полезно затрачиваемому теплу, либо заранее прини-
мают величину термического коэффициента полезного действия
1] и, разделив на эту величину полезно затрачиваемое тепло, по-
лучают полный расход тепла на сушку бумаги, по которому
уже определяют удельный расход пара на сушку бумаги. Ме-
тодика с приведением соответствующего примера указана в ме-
тодических и учебных пособиях.
229
1
§ 47. МЕТОДЫ СУШКИ И ПУТИ ИНТЕНСИФИКАЦИИ
ЭТОГО ПРОЦЕССА
Непрерывно продолжающиеся поиски новых методов сушки
бумаги связаны с тем, что существующий метод сушки бумаж-
ного полотна на бумагосушильных цилиндрах является относи-
тельно дорогостоящим, а сушильная часть современной бумаго-
делательной машины занимает много места, является металло-
емкой, потребляет много электроэнергии на привод и требует
сравнительно больших капитальных затрат. Несмотря на ука-
занные недостатки существующего метода сушки бумаги, сле-
дует сразу же отметить, что ни один из других известных мето-
дов сушки различных материалов не может полностью вытес-
нить существующий метод сушки бумаги, так как не придает
бумаге важного потребительского свойства — гладкости поверх-.,
ности. Кроме того, современные способы интенсификации суще-;
ствующего контактно-конвективного метода сушки бумаги обес-
печивают возможность существенного повышения эффективно-
сти этого метода с достижением высоких удельных съемов
воды и бумажной продукции. Поэтому на современном уровне
науки и техники пока еще приходится в какой-то степени
мириться с известными недостатками существующего метода
сушки бумаги. В нижеприведенном кратком описании других
возможных методов сушки бумаги указаны как возможные об-
ласти их самостоятельного практического использования, так и
области использования в сочетании с существующим методом
сушки.
Для сокращения размеров сушильной части бумагодела-
тельной машины используют метод сушки под вакуумом.
С этой целью бумагосушильные цилиндры могут быть поме-
щены в камеру, в которой создается вакуум. Непрерывный
вход в камеру бумажного полотна и выход из нее осуществля-
ются через уплотнения. Благодаря вакууму в камере темпера-
тура испарения влаги резко снижается с одновременным сокра-
щением продолжительности сушки примерно в 2 раза. Соот-
ветственно примерно в 2 раза уменьшается число потребных
бумагосушильных цилиндров. Вместе с тем из-за резкого со-
кращения продолжительности процесса сушки бумага обнару-
живает небольшую усадку, пониженные показатели механиче-
ской прочности и повышенные показатели пористости, пухлости
и впитывающей способности. Из-за низкой температуры сушки
получить необходимую степень проклейки бумаги при этом не
представляется возможным. Таким образом, подобным методом
сушки можно получить только пористые виды бумаги, которые,
однако, можно изготовлять с использованием менее сложного
оборудования. Поэтому в промышленности способ сушки бумаги
под вакуумом не получил практического применения.
В сочетании с обычным способом сушки бумаги на бумаго-
сушильных цилиндрах иногда применяют сушку лучистым
230
теплом (радиационную сушку). Этот способ используют для
сушки тонких покровных слоев на бумаге при выработке мело-
ванной, лакированной видов бумаги, а также бумаги с латекс-
ным покрытием. По сравнению с сушкой покровных слоев го-
рячим воздухом (конвективный способ) сушка лучистым теп-
лом обеспечивает большую производительность процесса при
лучшем качестве получаемых покрытий. Источником излучае-
мого тепла при температуре 1000—1150 °C служат кварцевые
лампы или же газовые горелки при соблюдении соответствую-
щих мер пожарной безопасности. Иногда рекомендуют лучи-
стое тепло использовать для подогрева бумажного полотна
перед последним прессом бумагоделательной машины для сни-
жения вязкости воды и увеличения ее отжима последним прес-
сом. Впрочем, в каждом конкретном случае целесообразность
такого радиационного подогрева полотна в прессовой части бу-
магоделательной машины должна быть проверена расчетом
с учетом экономической стороны вопроса и описанных выше со-
временных усовершенствований работы прессовой части бума-
годелательной машины.
Представляет определенный интерес сушка в поле вы-
сокой частоты. Сущность процесса заключается в том, что
в переменном электрическом поле высокой частоты молекулы
воды движутся с повышенной скоростью. При этом происходит
выделение тепла и в большей степени в тех местах бумажного
полотна, в которых оно влажнее, что приводит к автоматиче-
скому выравниванию влажности по ширине и толщине высуши-
ваемого материала. При использовании указанного способа
сушки в конце обычной сушильной части бумагоделательной
машины можно, не пересушивая бумагу или картон, добиться
их равномерной влажности при общем несколько повышенном
содержании влаги, что будет способствовать экономии расхода
пара на сушку. Высокочастотный способ сушки может быть
использован и для сушки поверхностных покрытий бумаги или
картона. Однако широкому промышленному применению спо-
соба высокочастотной сушки препятствует пока еще высокая
стоимость этого способа и большая потребная мощность гене-
ратора, создающего высокочастотное поле. Так, для испарения
только 1 т воды в час требуется генератор мощностью
в 1000 кВтз
Серьезным преимуществом высокочастотного способа сушки
является то, что сушка в поле высокой частоты не вызывает
деформации высушиваемого материала. Это послужило основа-
нием для использования в СССР высокочастотной сушки для
бездеформационного разъединения на отдельные листы, склеен-
ных в один блок (как говорят «сцементированных») страниц
книги или листов документов. Одновременно при этом происхо-
дит их дезинфекция.
Образование «сцементированного» блока может быть вы-
звано разными причинами: прорастанием в толщу отсыревшей
231
бумаги плесневых грибов, наличием в композиции бумаги йлй
в ее поверхностном слое крахмала или желатина, сжатием
влажных листов бумаги. Перед сушкой в поле высокой частоты
блок равномерно увлажняют. Влага проникает в толщу склеен-
ных листов, разъединяя их. Одновременно разрыхляется струк-
тура всего блока выделяющимися парами влаги. Подобный
метод расщепления, осуществляемый в течение 10—15 мин, по-
зволил успешно и быстро реставрировать некоторые весьма
ценные и древние рукописи и книги.
Тепломеханический способ сушки бумаги продуванием ее
насквозь горячим воздухом, известный под названием перко-
ляционной, или сквозной, сушки уже получил практи-
ческое применение при выработке впитывающих видов бумаги
(фильтровальной, салфеточной и др.), а также пористых нетка-
ных и текстильных материалов. Ожидается, что область воз-
можного использования этого способа сушки будет расширена
и его можно будет применять при выработке газетной, мешоч-
ной и некоторых других видов бумаги.
Основным достоинством сквозной сушки бумаги является
возможность значительной интенсификации сушильного про-
цесса и достижение высоких съемов воды — до 100—
150 кг/(м2-ч) в зависимости от температуры используемого
воздуха. Сущность перколяционной сушки заключается в сле-
дующем: бумажное полотно прижимается сушильной сеткой
к перфорированной поверхности сушильного цилиндра, через от-
верстия которого горячий воздух проходит насквозь через бу-
мажное полотно и сушильную сетку.
Недостатки этого способа сушки связаны с повышенными
эксплуатационными расходами по сравнению с таковыми при
обычном способе сушки бумаги, несколько повышенным изно-
сом сушильных сеток из-за высокой температуры воздуха и
имеющей место в ряде случаев неудаляемой маркировки на
поверхности бумаг от сетки. Вместе с тем при выработке впи-
тывающих санитарно-гигиенических видов бумаги считают це-
лесообразным, несмотря даже на повышенный расход тепла,
сушить бумагу описанным способом даже при начальной сухо-
сти 22—27 % (вместо 42—45 %) и конечной сухости 80 % пе-
ред крепированием для того, чтобы благодаря повышенной
пухлости полотна при той же его толщине снизить массу 1 м2
изготовляемой бумаги. Это позволяет компенсировать повышен-
ный расход тепла на сушку бумаги. Сквозная сушка бумаги
дает возможность повысить ее пухлость, растяжимость, возду-
хопроницаемость и впитывающую способность при некотором
снижении разрывной длины.
Считается, что высокой производительности сушильного
процесса можно добиться, осуществляя сушку в псевдо-
ожиженном слое, состоящем из горячего воздуха, в кото-
ром взвешены мелкие твердые частицы, например стеклянные
шарики, не вызывающие маркировки на высушиваемом бу-
232
мажном полотне. Однако из-за технологических затруднений
(трудности уплотнения сушильной установки в месте ввода по-
лотна бумаги или картона, повреждений поверхности полотна
и др.) этот способ сушки не нашел пока практического приме-
нения.
При нанесении на поверхность бумаги различных покрытий
(меловании, лакировании, нанесении светочувствительного слоя
и пр.) часто для их сушки в потоке горячего воздуха или газа
пользуются способом сушки на воздушной по-
душке, которая поддерживает бумажное полотно на некото-
ром участке его движения. Этим предотвращается соприкосно-
вение влажного покровного слоя с поверхностью сушильных
цилиндров и бумаговедущих валиков. Сушка на воздушной по-
душке применяется и при изготовлении мешочной бумаги.
В этом случае бумажное полотно на участке своей относитель-
ной сухости от 53 до 85 %, поддерживаемое воздушной подуш-
кой, конвективно высушивается в сушильной камере с после-
дующей досушкой обычным способом на бумагосушильных ци-
линдрах. Подобный способ сушки не ограничивает величину
усадки бумаги, благодаря чему высушенное полотно приобре-
тает важные для мешочной бумаги свойства: повышенную ве-
личину показателей растяжимости и сопротивления разди-
ранию.
Среди эффективных средств интенсификации процесса сушки
бумаги следует прежде всего отметить повышение темпе-
ратуры поверхности бумагосушильных ци-
линдров, что связано с увеличением давления применяемого
пара. Однако это средство может быть использовано только
в ограниченных случаях, когда высокая температура сушиль-
ной поверхности не оказывает отрицательного действия на свой-
ства высушиваемой бумаги (например, при сушке оберточно-
упаковочных видов бумаги или тарного картона). В связи с от-
рицательным влиянием высокой температуры сушки на срок
службы обычных сушильных сукон рекомендуется в подобных
случаях использовать термостойкие сукна или сушильные
сетки. Пар высокого давления можно применять для сушки
бумаги также на самосъемочных бумагоделательных машинах,
работающих без сушильных сукон.
Если упорядочением вентиляции сушильной части бумаго-
делательной машины и организацией вдувания горячего воз-
духа можно повысить производительность сушильной части ма-
шины примерно на 10 %, то с использованием у сушильных
цилиндров колпаков скоростной сушки их производи-
тельность возрастает не менее чем на 25 % и в отдельных слу-
чаях в несколько раз.
Принцип действия колпака скоростной сушки (рис. 78) ос-
нован на том, что обычная контактная сушка бумаги интенси-
фицируется благодаря одновременному обдуванию бумажного
полотна горячим воздухом, направляемым на поверхность вы-
23.4
сушиваемого материала через специальные насадки (форсунки)
с большой скоростью. Таким образом, одновременно происхо-
дит контактная и конвективная сушка бумаги.
Свежий воздух подается вентилятором через калорифер, ка-
меру давления и с температурой 150—400 °C, при скорости 50—
100 м/с через форсунки поступает на поверхность бумаги. Отра-
ботанный влажный воздух вытяжным вентилятором частично
Рис. 78. Схема колпака скоростной сушки:
1 — наклонное сопло для уменьшения утечки воздуха; 2 — отвод воздуха; 3— дутьевые
сопла; 4 — сборник отходящего воздуха; 5 — сборник подаваемого воздуха; 6 — бумаж-
ное полотно; 7 — сушильный цилиндр
Рис. 79. Интенсификация сушки сушильных сукон:
а — схема расположения сукносушителей по методу Финей; б — установка валиков М.а-
делейна; 1 — сукносушитель в обратной ветви сукна; 2 — сукноведущий валик; 3 —сукно-
сушитель в прямой ветви сукна; 4 — сушильное сукно; 5 — бумагосушильиыЙ цилиндр;
6 — валик Маделейна; 7 — бумажное полотно
возвращается в калорифер для повторного нагревания и рецир-
куляции и частично удаляется в атмосферу. Бумага на ци-
линдре, снабженном колпаком скоростной сушки, находится без
сукна, но для улучшения ее контакта с сушильным цилиндром
иногда в подобных случаях пользуются сушильной сеткой.
Первоначально колпак скоростной сушки устанавливали
лишь над сушильным цилиндром большого диаметра (Янки-
цилиндр) при выработке бумаги односторонней гладкости.
Этим достигалось повышение производительности сушки в не-
сколько раз. В дальнейшем в ряде случаев колпаки стали уста-
навливать и над первыми верхними цилиндрами обычных бу-
магоделательных машин. Опыт эксплуатации колпаков скоро-
стной сушки показал, что их не рекомендуется устанавливать
при сушке бумаги повышенной массы 1 м2 и бумаги с весьма
влажным покровным слоем, а также при сушке слабого бумаж-
ного полотна, которое может быть порвано струей горячего
воздуха.
234
Интенсификация работы всей сушильной части бумагодела-
тельной машины может быть также достигнута путем интенси-
фикации сушки сушильных сукон (рис. 79).
На рис. 79, а показано расположение сукносушильных ци-
линдров по методу Финей, применяемое в больших группах
сушильных цилиндров, например на бумагоделательных маши-
нах, вырабатывающих газетную бумагу. Вместо того чтобы два
сукносушильных цилиндра расположить в обратной ветви
сукна, по методу Финей эти цилиндры располагают таким об-
разом, что лишь один из них устанавливается в обратной ветви
сукна, другой же — в прямой ветви. Благодаря этому, пройдя
половину цилиндров группы (в данном случае 4 цилиндра),
увлажненное от бумаги сукно может быть подсушено на сукно-
сушильном цилиндре, что обеспечивает хорошее восприятие им
влаги на последующих цилиндрах группы. При обычном же
расположении сукносушильных цилиндров в обратной ветви
сукна последнее воспринимало бы влагу от бумаги менее эф-
фективно, так как оно не подсушивалось бы на всем протяже-
нии своей прямой ветви.
На рис. 79,6 показана схема сушки сукна на валиках Маде-
лейна, устанавливаемых вместо обычных сукносушильных ци-
линдров. С помощью этих валиков осуществляется продувка
горячим воздухом сушильных сукон или сеток по всей их ши-
рине. При этом происходит не только интенсивная сушка сукон,
но и интенсивная вентиляция пространств между сушильными
цилиндрами. Производительность сушильной части бумагоде-
лательной машины, таким образом, повышается на 10—15 %
с одновременным повышением срока службы сушильных су-
кон.
В валиках Маделейна может быть использован горячий воз-
дух от нагнетательной линии турбовоздуходувки, которая уста-
навливается в мокрой части бумагоделательной машины для
централизованного создания вакуума в отсасывающих ящиках
и валах.
Описанные методы сушки не исчерпывают все существую-
щие мероприятия по интенсификации работы сушильной части
бумагоделательной машины. Все переменные факторы, способ-
ствующие повышению коэффициента теплопередачи от грею-
щего пара к поверхности высушиваемой бумаги (§ 45) способ-
ствуют интенсификации процесса сушки бумаги в сушильной
части бумагоделательной машины (чистая поверхность сушиль-
'ных цилиндров изнутри и снаружи, возможно более полное уда-
ление из цилиндров конденсата, воздуха и пр.).
Дополнительные сведения по материалу главы 10 приве-
дены в книгах [5, с. 459—533; 15, с. 595—639; 20, с. 151—189].
F
235
Г л ав a 11
ОТДЕЛКА И ОБЛАГОРАЖИВАНИЕ БУМАГИ
НА БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОЙ МАШИНЕ
§ 48. НАЗНАЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ И УСТРОЙСТВО
СООТВЕТСТВУЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ
Под отделкой бумаги на бумагоделательной машине
понимаются операции, проводимые одновременно с процессом
сушки бумаги или после ее сушки, с основным назначением —
придать бумаге повышенные значения показателей ее уплотнен
ния, гладкость и прочность поверхности или же другие важные
потребительные свойства, связанные с изменением ее структуры
и поверхности.
Под облагораживанием подразумеваются операции
придания бумаге свойств, отличающихся от свойств обычной
бумаги, для повышения ее качества и расширения возможного
использования бумаги потребителями.
Трудно провести четкую границу между операциями от-
делки бумаги и ее облагораживания. Действительно, например,
такие типичные операции отделки бумаги, как каландрирова-
ние и тиснение ее поверхности в какой-то степени и являются
процессами ее облагораживания. Таким образом, разделение
процессов отделки бумаги и ее облагораживания является
условным. Одна и та же операция часто может быть отнесена
как к области отделки бумаги, так и к области ее облагоражи-
вания. Впрочем, такие операции, как лакирование бумаги,
а также соединение ее с фольгой, с полимерными пленками или
с другой бумагой (т. е. операции создания композиционных ма-
териалов), осуществляемые обычно вне бумагоделательной
машины, неизменно относят к операциям облагораживания,
а не отделки бумаги.
Оборудование, осуществляющее отделку бумаги на бумаго-
делательной машине, включает полусухой каландр, называемый
также полусухим прессом, клеильный пресс, а также хо-
лодильные цилиндры, устройства для увлажнения бумаги, ма-
шинный каландр и накат, завершающий все операции по изго-
товлению и отделке бумаги на бумагоделательной машине.
Кроме того, в отделочной части бумагоделательной машины
иногда используется оборудование для разрезания бумажного
полотна на рулоны требуемого формата. Комплекс всего пере-
численного оборудования не является обязательным для уста-
новки на каждой бумагоделательной машине. В зависимости
от назначения машины и требуемой степени отделки изготов-
ляемой бумаги устанавливают то или иное из указанного обо-
рудования.
Повышение степени уплотнения бумаги может быть достиг-
нуто ее пропуском через полусухой каландр, устанавли-
236
ваемый в сушильной части бумагоделательной машины перед
последней группой сушильных цилиндров. Таким образом, по-
лусухой каландр по своему назначению является дополнитель-
ным оборудованием к машинному каландру. В отдельных слу-
чаях, когда требуется особо повышенное уплотнение бумаги
(например, при выработке высокопрозрачных видов бумаги),
полусухой каландр устанавливают в середине сушильной части
бумагоделательной машины, где влажность бумаги составляет
около 50 %. При такой влажности бумага наиболее хорошо под-
дается механическому уплотнению. По своей конструкции полу-
сухой каландр во многом напоминает конструкцию обычного
двухвального пресса (расположение валов, механизм прижима
и подъема валов, шаберы, станины, подшипники и пр.).
Бумага вводится в полусухой каландр без поддержки
сукном.
Сушильная часть бумагоделательной машины заканчива-
ется одним или двумя холодильными цилиндрами. Их
назначение — охладить бумажное полотно и повысить его влаж-
ность на 1—2%. При этом полотно бумаги становится более
пластичным, приобретает большую растяжимость, легче без
обрывов проходит между валами машинного каландра, лучше
выглаживается. Одновременно предотвращается скопление на
поверхности бумаги электростатического заряда, который легко
возникает при трении сухой бумаги о валы каландра и при на-
мотке бумаги в рулоны на накате.
Холодильный цилиндр по своей конструкции напоминает
обычный бумагосушильный цилиндр. Однако вместо пара через
него проходит холодная вода. На охлажденной проточной во-
дой поверхности холодильного цилиндра, а также поверхности
бумаговедущего валика и цилиндра наката конденсируется из
окружающего воздуха влага, которая воспринимается бумагой,
повышая ее влажность.
Казалось бы нерационально вначале сушить бумагу и даже
пересушивать ее, а затем искусственно увлажнять. Дело, од-
нако, в том, что очень трудно получить при изготовлении бу-
маги на бумагоделательной машине равномерно высушенное
бумажное полотно с кондиционной влажностью. Часто в высу-
шенной бумаге можно наблюдать продольные сырые полосы,
наличие которых вызвано разными причинами: дефектами бом-
бировки прессовых валов, загрязнением прессовых сукон и др.
Разумеется, надо ликвидировать причины возникновения этих
дефектов. Простейшее же (но не лучшее) средство борьбы
с этими дефектами — пересушка всего полотна, при которой
высыхают и сырые полосы. Пересушка бумаги влечет за собой
ряд отрицательных воздействий на нее: жесткость и хрупкость
волокон, пылимость, снижение показателей сопротивления из-
лому и удлинения до разрыва, возникновение на поверхности
бумаги статического электричества. Все это диктует необходи-
мость равномерного увлажнения пересушенной бумаги.
237
При выработке тонкой бумаги устанавливают бдйн-Два хо-
лодильных цилиндра, работающих без сукна. На большинстве
бумагоделательных машин холодильные цилиндры все же снаб-
жаются сукнами, что обеспечивает благодаря прижиму сукном
лучшее прилегание увлажняемой бумаги к поверхности холо-
дильного цилиндра и на большей (до 70 %) дуге охвата ци-
линдра. На холодильном цилиндре без сукна прилегание
бумаги к влажной поверхности холодильного цилиндра проис-
ходит на дуге охвата, не превышающей 50 % от длины окруж-
ности цилиндра.
Лучшая пластификация бумаги водой достигается, когда ув-
лажняются обе поверхности бумаги. Это происходит при уста-
новке двух холодильных цилиндров: одного в верхнем ряду бу-
магосушильных цилиндров и другого — в нижнем ряду.
Обычно холодильный цилиндр имеет самостоятельный привод
и отдельное сукно.
В некоторых случаях при выработке высокосортных и спе-
циальных видов бумаги тонкое и мягкое сукно холодильного
цилиндра увлажняется спрысками водой или раствором пласти-
фикатора (глицерина, сорбита) и отжимается до требуемой
влажности между двумя валами типа вальцевой сукномойки.
Эффективное увлажнение бумаги в этом случае происходит
при ее прохождении между холодильным цилиндром и увлаж-
ненным сукном.
Часто, особенно на быстроходных бумагоделательных маши-
нах при выработке газетной, мешочной и других видов бумаги,
холодильный цилиндр включают в сукно последней группы су-
шильных цилиндров. При этом он работает менее эффективно,
но упрощается обслуживание машины, так как отпадает необ-
ходимость в самостоятельном приводе холодильного цилиндра
и в специальном регулировании натяжения бумажного полотна
на участке от холодильного цилиндра до машинного каландра.
Как указывалось выше (см. § 44), для придания бумаге од-
носторонней гладкости используют в сушильной части бумаго-
делательной машины Янки-цилиндр или гладильный цилиндр
с прижимным валиком. Наличие этих цилиндров является осо-
бенностью сушильной части бумагоделательной машины и од-
новременно специальным оборудованием отделки бумаги для
придания ей односторонней гладкости и лоска.
Нужная степень зернистости и шероховатости рисовальной
и чертежной бумаги достигается применением на бумагодела-
тельных машинах соответствующих сукон, отпечаток которых
на бумаге (маркировка) придает последней требуемую поверх-
ность.
После охлаждения и увлажнения бумажное полотно посту-
пает на машинный каландр, где оно уплотняется и при-
обретает равномерную толщину, так называемые машинные
гладкость и лоск, в отличие от повышенных значений гладкости
и лоска, приобретаемых бумагой на суперкаландре, который
238
устанавливают отдельно от бумагоделательной машины. Уплот-
нению бумаги в машинном каландре подвергается подавляю-
щее большинство вырабатываемых видов бумаги. Лишь на бу-
магоделательных машинах, производящих впитывающие виды
бумаги (фильтровальную, промокательную, основы для фибры
и пергамента и др.), машинные каландры отсутствуют. Уплот-
нение этих видов бумаги не только не диктуется произвОдствен-
Рис. 80. Машинный каландр:
1 — механизм подъема и прижима валов; 2 — верхний
вал; 3 — рычаг среднего вала; 4 — станина; 5 — сред-
ний вал; 6 — нижннй вал
ной необходимостью, но и является
вредным, так как при этом ухудша-
ется впитывающая способность вы-
рабатываемой бумаги.
Машинный каландр (рис. 80) со-
стоит из 5—10 расположенных гори-
зонтально друг над другом тща-
тельно отшлифованных и полирован-
ных чугунных валов, укрепленных на
общей станине. Привод валов машин-
ного каландра осуществляется от
нижнего вала, соединенного с элек-
тродвигателем. Нижний вал, воспри-
нимающий на себя всю нагрузку, по
сравнению с остальными валами
имеет несколько больший диаметр и
для компенсации прогиба имеет бом-
бировку. Регулировка давления
между валами осуществляется пне-
вматическим или гидравлическим
способом с помощью механизма, осу-
ществляющего прижим и подъем
валов. Два-три вала каландра изго-
товляются пустотелыми и могут в за-
висимости от требований к отделке
бумаги обогреваться паром или ох-
лаждаться водой. На всех валах ка-
ландра укреплены шаберы, служащие для очистки валов от
загрязнений и предотвращающие наматывание бумаги на валы
при заправке бумажного полотна между валами каландра и
при обрывах. Шаберы могут подниматься и опускаться. Управ-
ление ими осуществляется с пульта. Во время обрывов бумаж-
ного полотна все шаберы автоматически прижимаются к ва-
лам. Для выравнивания в процессе работы каландра темпера-
туры его .валов пр их ширине практикуют охлаждение валов
239
холодным воздухом, подаваемым к поверхности валов через В
регулируемые сопла. В зависимости от числа валов каландра
рабочее давление в зазоре у нижнего вала на 1 м ширины вала Я
находится в пределах от 49 до 98 кН. Я
При четном числе валов бумага заправляется в зазор между Я
верхним и последующим валом и, проходя последовательно Я
между валами каландра сверху вниз, выходит из каландра в за- Я
зоре между нижним валом и валом, расположенным над ним. I
При нечетном числе каландровых валов бумага заправляется 9
поверх верхнего вала и после последовательного прохождения Я
всех валов выходит через тот же зазор над нижним валом. Я
На тихоходных бумагоделательных машинах бумагу заправ-
ляют в машинный каландр вручную, на быстроходных — ежа- Я
тым воздухом по направляющим лоткам с помощью системы
сопл. Вначале заправляется узкая полоса бумаги, которая за- Я
тем увеличивается до полной ширины всего бумажного полотна Я
при помощи передвигаемого ножа, установленного в самспи Я
конце сушильной части бумагоделательной машины. Также Я
сжатым воздухом бумага заправляется после машинного ка- я
ландра на накат. Для того чтобы при заправке бумаги рука *
рабочего не попала между валами каландра, в каждом зазоре
между валами имеются предохранительные трубы или штанги.
Иногда, особенно при выработке газетной бумаги на бы-
строходной бумагоделательной машине, устанавливают после- '
довательно два машинных каландра, что дает возможность $
сильнее уплотнить бумагу и повысить ее лоск и гладкость, не <
прибегая к пропуску бумаги через суперкаландр. При этом ;
можно получить величину показателя лоска бумаги 11—13° по
Кизеру, тогда как при пропуске бумаги через один машинный
каландр показатель лоска бумаги не превышает 7—10° по Ки-
зеру (по показаниям прибора, служащего для определения сте-
пени лоска бумаги).
При пропуске газетной бумаги через машинный каландр
толщина ее резко снижается в первых же захватах бумаги
между валами. При наличии двух машинных каландров второй
каландр практически не снижает толщину бумаги при условии,
что давление между валами в нем не превышает максималь- ;
ного давления между валами первого каландра. Считается, что
смысл наличия двух машинных каландров при выработке га-
зетной бумаги заключается в том, что в первом каландре бу- i
мага уплотняется с наиболее заметным уменьшением ее тол-
щины, а во втором, работающем при более высоком удельном
давлении между валами, достигается увеличение гладкости бу*
маги; увеличение лоска бумаги происходит прямо пропорцио-
нально увеличению числа захватов бумаги между валами ка-
ландра.
Уплотнение бумажного полотна в прессовой части бумаго-
делательной машины значительно больше сказывается на из-
менении показателей механической прочности (в частности, со*
240
противления разрыву), чем уплотнение в каландре. Это объ-
ясняется наличием в бумажном полотне, проходящем через
прессовую часть машины, большого количества свободной
влаги. При уплотнении бумажного полотна свободная влага
способствует лучшему переплетению и связыванию между со-
бой тонких и тончайших фибрилл сопряженных волокон.
Каландрирование не является чисто механическим процес-
сом. При этом процессе перераспределяются связи между во-
локнами. Из практики известно, что в' одних случаях после ка-
ландрирования несколько повышается сопротивление разрыву,
в других наблюдается обратное явление: в результате каланд-
рирования снижается сопротивление бумаги разрыву. Это боль-
шей частью можно объяснить следующим образом. При ка-
ландрировании чрезмерно сухой или неравномерно увлажнен-
ной бумаги может быть такое перераспределение связей, при
котором усиление одних связей за счет сближения между собой
активных групп на поверхности набухших и гибких волокон не
компенсируется разрывом других связей, происшедшим при
сдвиге или при раздавливании грубых и сухих волокон. Отсюда
понятно значение равномерного увлажнения бумаги. Понят-
ным также становится наблюдаемое после каландрирования
снижение сопротивления разрыву газетной бумаги, состоящей
в основном из грубых волокон древесной массы.
Вопросы обслуживания машинных каландров и суперка-
ландров освещены в книге А. Е. Кривошеева, О. В. Соценко,
А. Ф. Каменева и др. «Эксплуатация каландров и суперка-
ландров».— М. Леей, пром-сть, 1975. 168 с.
Если необходимо в дальнейшем пропустить бумагу через су-
перкаландр, то нужно перед этим ее дополнительно увлаж-
нить. Эту операцию осуществляют различными способами, либо
на самой бумагоделательной машине перед намоткой бумаж-
ного полотна в рулоны на накате, либо вне машины на увлаж-
нительном станке. Иногда увлажняют бумагу на перемотно-
резательном станке. Осуществляют и увлажнение бумаги (од-
носторонне'е и двустороннее) подпариванием на самом
суперкаландре до пропуска ее между валами этого каландра.
Независимо от места увлажнения бумаги в технологическом
потоке основное внимание при этом должно быть обращено на
равномерность восприятия бумагой влаги, для чего требуется,
чтобы в случаях увлажнения каплями воды последние были
возможно более тонко диспергированы. Это достигается приме-
нением соответствующих насадок распылителей, использова-
нием воздуха для пневматического распыления воды или элек-
тростатического метода увлажнения. Последний характеризу-
ется тем, что каплям воды, разбрызгиваемой пневматическим
способом, одновременно сообщается отрицательный электро-
статический заряд. Вследствие взаимного отталкивания капель
предотвращается их столкновение и слияние в более крупные
капли, Стремясь к положительному полюсу постоянного тока,
241
к которому присоединен бумаговедущий валик, капли воды на
большой скорости ударяются о поверхность бумаги и энергично
проникают в ее поры.
Бумагоделательная машина заканчивается накатом, служа-
щим для наматывания изготовляемой бумаги в рулоны. На не-
которых тихоходных бумагоделательных машинах (скорость не
более 150 м/мин) после машинного каландра и перед накатом
бумагу по ее ширине разрезают в машинном направлении на
два или даже три полотна для того, чтобы уже на накате ма-
шины получить два-три рулона бумаги. Эту операцию осуще-
ствляют с помощью продольно-резательного уст-
ройства, состоящего в основном из нескольких пар круглых
ножей, перемещаемых по ширине машины, и направляющей ли-
нейки, по которой бумажная лента поступает к ножам для раз-
резания.
Операцию продольного разрезания бумажного полотна на
бумагоделательной машине производят лишь в тех случаях,
когда дальнейшая обработка бумаги осуществляется на той же
фабрике на узких отделочных станках (тиснильных каланд-
рах— для папиросной бумаги, бобинорезательных станках —
для мундштучной бумаги, узких суперкаландрах — для конден-
саторной бумаги и пр.). Если же готовую рулонную бумагу
нужно отправлять за пределы фабрики, на которой она изго-
товлена, то бумагу на накате бумагоделательной машины на-
матывают в рулон, соответствующий по своей ширине полной
ширине бумажного полотна после машинного каландра. После-
дующее разрезание бумаги на рулоны меньшего формата осу-
ществляется уже вне машины на перемотно-резательном станке.
Бумагоделательная машина завершается накатом, осуще-
ствляющим наматывание бумаги в рулоны. При этом должна
быть обеспечена равномерная и плотная намотка, что создает
условия для хорошей сохранности бумаги при ее транспорти-
ровании, обработке и переработке. Вредным является как недо-
статочное и неравномерное натяжение бумаги в процессе ее
наматывания в рулон, так и чрезмерное ее натяжение. Слабо и
неравномерно намотанные рулоны бумаги теряют свою цилинд-
рическую форму и вызывают обрывы бумажного полотна в по-
следующих операциях использования бумаги. Внутренние на-
пряжения, возникающие в туго намотанных рулонах бумаги,
также влекут за собой частые обрывы при их использовании.
По принципу наматывания бумаги различают два типа на-
катов: осевой и периферический (барабанный). Осевые на-
каты применяются на бумагоделательных машинах, работаю-
щих со скоростью, не превышающей 200 м/мин. Заправка бу-
маги на такой накат осуществляется вручную и именно это
ограничивает возможности использования осевого наката на бо-
лее скоростных бумагоделательных машинах. При постоянной
скорости работы бумагоделательной машины необходимо,
чтобы окружная скорость рулона, наматываемого непосред-
242
СТвенНО йа тамбурный валик, оставалась постоянной. Так как
при наматывании бумаги диаметр рулона непрерывно увеличи-
вается, число оборотов его должно непрерывно уменьшаться.
Это осуществляют либо с помощью фрикционной или гидрав-
лической муфты, либо, что лучше, электродвигателем с регули-
руемой частотой вращения (электронакат). Последний обеспе-
чивает получение равномерной и плотной намотки бумаги, тогда
Рис. 81. Периферический накат:
1 _ наматываемый рулон бумаги; 2 — тамбурный валик; 3 — бумага с машинного ка-
ландра; 4 — барабан (цнлнндр) наката
как осевой накат с фрикционной или гидравлической муфтой
такую намотку обеспечить не может и требует неослабляемого
постоянного внимания рабочего-накатчика. Именно осевой на-
кат дает возможность одновременно наматывать в рулоны два-
три узких полотна бумаги, полученных в результате разреза-
ния после машинного каландра всей ширины бумажного по-
лотна на бумагоделательной машине.
Периферический накат получил распространение на
всех современных широких и быстроходных бумагоделательных
машинах, так как обеспечивает равномерную и плотную на-
мотку бумаги практически при любой ширине и скорости бума-
годелательной машины, а также при меньшем натяжении бу-
мажного полотна, чем требуется в условиях использования осе-
вого наката. Возможность применения меньшего натяжения
полотна перед накатом приводит к сокращению числа его
обрывов не только при наматывании на накат, но и при всех
243
последующих операциях использования рулонов на бумажной
фабрике и у потребителей бумаги.
Тамбурный валик 2 периферического наката (рис. 81), при-
жимаемый к барабану (цилиндру) 4, первоначально устанав-
ливается на заправочных (приемных) рычагах. Заправка бу-
маги 3 осуществляется сжатым воздухом. После достижения
некоторой толщины рулона тамбурный валик переводится на
рабочие рычаги, в которых он удерживается во все время основ-
ной намотки полотна. Заправочные же рычаги автоматически
переводятся в первоначальное положение и в них устанавли-
вают новый тамбурный валик для намотки следующего рулона
бумаги. Периферический накат, кроме того, включает меха-
низмы для поворота заправочных и рабочих рычагов, а также
пневмоцилиндры, обеспечивающие в период заправки прижим
рулона к охлаждаемому проточной водой барабану наката, ко-
торый имеет диаметр размером до 1,5 м и приводится в движе-^
ние от привода бумагоделательной машины. Периферический^
накат дает возможность осуществлять намотку рулонов диа-
метром до 2400 мм.
Дополнительные сведения по материалу раздела приведены
в книге [5, с. 552—568, 610—617].
§ 49. ПОВЕРХНОСТНАЯ ОБРАБОТКА БУМАГИ
В КЛЕИЛЬНОМ ПРЕССЕ
В клеильном прессе, устанавливаемом в сушильной части
бумагоделательной машины, можно осуществлять многочислен-
ные операции обработки бумаги: поверхностную ее проклейку,
окраску, пластификацию, нанесение покровного слоя, придание
специальных свойств (влагопрочности, водо-, и жиронепрони-
цаемое™, огнестойкости и др.).
Клеильный пресс состоит из двух валов одинакового диа-
метра, расположенных вертикально и горизонтально (рис. 82)
или наклонно (рис. 83). В последнем случае центры валов
расположены под углом 45 или 30° к горизонтальной плоскости'.
Нанос на поверхность бумаги необходимого вещества, придаю-
щего ей нужные свойства, обычно осуществляется спрысками, и
лишь при нанесении на бумагу покровного слоя (например, при
меловании) пользуются систе.иой валиков. Заправка бумаги
в клеильный пресс и далее в досушивающую часть бумагодела-
тельной машины осуществляется с помощью заправочных ка-
натиков.
Клеильные прессы целесообразно устанавливать в сушиль-
ной части машины так, чтобы поверхность досушивающих бу-
магосушильных цилиндров после клеильного пресса была бы
не выше 23—27 % от всей поверхности бумагосушильных ци-
линдров и 73—77 % поверхности цилиндров приходилось на ци-
линдры, размещенные до клеильного пресса. Влажность бу-
мажного полотна перед клеильным прессом обычно находится
244
в пределах от 8 до 12%. Постоянство влажности бумаги, по-
ступающей в клеильный пресс, желательно поддерживать с по-
мощью специальной автоматически действующей аппаратуры.
Поверхностная проклейка бумаги в клеильном прессе не ис-
ключает небольшой проклейки в массе, сообщающей бумаж-
ному полотну временную влагопрочность, необходимую для
Рис. 82. Схема подачи бумажного полотна в клеильные прессы:
а _ вертикальный; б — горизонтальный; / — валы пресса; 2 — бумажное полотно; 3 —
спрыск; 4 — трубы для подачи наносимого вещества
предотвращения обрывов полотна при его прохождении через
клеильный пресс.
По сравнению с вертикальным клеильным прессом горизон-
тальный имеет ряд серьезных преимуществ, из которых в пер-
вую очередь следует отметить
лучшую обработку бумаги <4
с меньшим расходом наносимого (
вещества, более легкую за-
правку бумаги с меньшей веро- (V
ятностью обрывов бумажного
полотна, лучшие условия чистки
и смены валов клеильного ( )
пресса. V J
Практика эксплуатации кле-. ---'
ильных прессов разной кон- Рис. 83. Схема наклонного клеиль-
струкции показала, что наклон- ного пресса
ный клеильный пресс, обладаю-
щий всеми достоинствами горизонтального пресса, вместе
с тем обнаружил и некоторые преимущества: более простую
регулировку заправки бумажного полотна в пресс и в досуши-
вающую часть бумагоделательной машины, удобное обслужи-
вание, меньшее число обрывов бумажного полотна и др. По-
этому наклонный клеильный пресс получил в последнее время
широкое распространение.
Область возможного применения клеильного пресса весьма
обширна, так как его можно использовать при выработке раз-
245
ИыХ видов бумаги сймбго разнообразного назначения. Если
требуется изготовлять нескручивающуюся бумагу, то с этой
целью ее обрабатывают в клеильном прессе горячей водой без
каких-либо добавок. Для придания бумаге и нетканым мате-
риалам свойства несминаемости в клеильном прессе может
быть использован метазин и другие вещества, применяемые
в текстильной промышленности для придания несминаемости
тканям.
Поверхностную проклейку бумаги осуществляют при ис-
пользовании в клеильном прессе крахмала и его модификаций,
животного клея, натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы
(ЫаКМЦ), синтетических смол, поливинилового спирта, воско-
вых дисперсий, альгинатов и других веществ. Поверхностная
проклейка в клеильном прессе применяется при выработке пис-
чей бумаги, разных видов бумаги для печати, чертежной, ри-
совальной, основы для наждачной шкурки, основы фотографи-
ческой, мешочной и др. Благодаря поверхностной проклейке,
различия в свойствах верхней и сеточной сторон бумажного
полотна сведены к минимуму, что обеспечивает качественную
многокрасочную печать на больших скоростях. При этом пол-
ностью устраняются такие дефекты бумаги, как пылимость и
выщипывание волокон с поверхности листа. Поверхностная
проклейка бумаги позволяет экономно расходовать проклеива-
ющие материалы, так как при этом отсутствуют промой, не-
избежные при осуществлении проклейки в массе.
С применением поверхностной проклейки в ряде случаев по-
явилась возможность снизить степень помола бумажной массы,
что позволило повысить скорость бумагоделательных машин и
их производительность. В производстве офсетной бумаги это
особенно важно, так как эта бумага, изготовленная из массы
возможно более садкого помола, отличается мягкостью, пони-
женной степенью деформации при намокании, светонепроницае-
мостью, пухлостью, отсутствием скручиваемости при прочной
сомкнутой поверхности. Во всех случаях использования для
проклейки бумаги крахмала и его модификаций поверхность-
бумаги становится устойчивой к коллоидным растворам (чер-
нила для письма) и к олифе печатной краски. При этом резко
повышаются сопротивление бумаги истиранию и прочность
связи волокон между собой. Так как чернила в толщу бумаги
проникают на меньшую глубину, стирать их с поверхности бу-
маги оказывается много легче.
Модификацией крахмала можно получить крахмальные рас-
творы более высокой концентрации при меньшей их вязкости,
что дает возможность восприятия бумагой большего количества
крахмала и большего упрочнения бумаги. Кроме того, оказы-
вается возможным повышать скорость бумагоделательной ма:
шины при меньшей величине сушильной поверхности. Чаще
всего модификацию крахмала осуществляют его окислением
гипохлоритами или обработкой энзимами (а-амилозой). При
246
этом получают прочные пленки, хорошо пристающие к поверх-
ности бумаги.
Из различных видов крахмала, применяемых для поверх-
ностного покрытия бумаги, картофельный крахмал в наиболь-
шей степени впитывается в бумагу-основу, значительно увели-
чивает сопротивление продавливанию и выщипыванию (т. е.
отделению при печати с поверхности бумаги отдельных волоко-
нец и даже части недостаточно прочно связанного поверхност-
ного слоя бумаги). Этот вид крахмала менее других умень-
шает белизну и требует наименьшего количества энзимов при
ферментативной обработке. Так как любой вид крахмала явля-
ется пищевым продуктом, при поверхностной обработке бумаги
желательна его замена или, по крайней мере, сокращение рас-
хода. Поэтому при поверхностной обработке бумаги в клеиль-
ном прессе часть крахмала успешно заменяют карбамидофор-
мальдегидной смолой, восковыми, а также парафиновыми дис-
персиями NaKMIJ и латексами. Иногда при этом крахмал
полностью исключают.
При обработке бумаги в клеильном прессе водным раство-
ром ЙаКМЦ на поверхности бумаги образуется гибкая и проч-
ная пленка, для придания которой водостойкости пользуются
добавкой карбамидоформальдегидной смолы. Водостойкость
пленки может быть также повышена, если бумажное полотно
с нанесенной пленкой NaKMU дополнительно обработать рас-
твором сульфата алюминия. Считается, что для введения
NaKMIJ в бумажную массу необходимо использовать низкоза-
мещенный продукт со степенью замещения около 40, а для по-
верхностной обработки бумаги в клеильном прессе степень за-
мещения должна быть 70—75.
Животный клей образует на бумаге более прочную пленку,
чем крахмал. Его часто используют для поверхностного покры-
тия бумаги из тряпичных волокон. При этом для уменьшения
нежелательной жесткости бумаги к животному клею добав-
ляют пластификатор (глицерин). Животный клей переводят
в раствор после замачивания в воде при нагревании до 60 °C.
Поливиниловый спирт применяют для обработки бумаги
в клеильном прессе при изготовлении документной, карточной,
светочувствительной и других видов бумаги. Калька, покрытая
поливиниловым спиртом, становится более прозрачной, глян-
цевой, влагопрочной. Она меньше деформируется и более дол-
говечна. Для повышения влагопрочности пленок к поливинило-
вому спирту добавляют карбамидоформальдегидную или мела-
миноформальдегидную смолы. Пленки поливинилового спирта
не растворяются в органических растворителях и не взаимо-
действуют с маслами и жирами. Они эластичны после исполь-
зования глицерина в качестве пластификатора, плотны, нано-
сятся без грунтовочного слоя и физиологически безвредны. Эти
пленки практически непроницаемы для водорода, двуокиси
углерода, кислорода и азота, но проницаемы по отношению
247
к водяному пару и аммиаку. Для использования в клеильном
прессе поливиниловый спирт предварительно растворяется
в воде при температуре 70—90 °C и в зависимости от вязкости
раствора применяется при концентрации 1—3 %.
Поливиниловый спирт, метилцеллюлоза и NaKMU, образуют
на бумаге более сомкнутые пленки, чем крахмал и животный
клей.
При введении в клеильный пресс растворов соответствую-
щих веществ он может быть использован и при выработке раз-
личных видов биоцидной бумаги: обладающей способностью
убивать бактерии (бактерицидной), плесневые грибы (фунги-
цидной) и насекомых (инсектицидной).
С помощью клеильного пресса может быть повышена види-
мая белизна бумаги путем нанесения на ее поверхность оптиче-
ского отбеливателя. При нанесении на бумагу покровного ме-
лованного слоя покровная масса состоит из одного или не-'?
скольких красителей (пигментов), связующих вспомогательных
веществ и воды. Качество мелованной бумаги, полученной
в клеильном прессе, обычно значительно ниже, чем полученной
на станках, отдельно устанавливаемых вне бумагоделательной
машины. Поэтому в клеильном прессе или в других видах уста-
новок, используемых для мелования бумаги на бумагоделатель-
ной машине, покровный слой наносится при выработке наибо-
лее дешевых массовых разновидностей мелованной бумаги.
Клеильный пресс вместе с досушивающей бумагу частью
устанавливается вне бумагоделательной машины в том случае,
когда не вся продукция, изготовляемая бумагоделательной ма-
шиной, подлежит прохождению через клеильный пресс. Кроме
того, на таком прессе легче выполнять экспериментальные ра-
боты, связанные с поверхностной обработкой бумаги.
Дополнительный материал по поверхностной обработке бу-
маги в клеильном прессе имеется в работе [3, с. 147—151].
§ 50. КРЕПИРОВАНИЕ И МИКРОКРЕПИРОВАНИЕ
БУМАГИ
Особыми видами отделки бумаги являются операции крепи-
рования и микрокрепирования, которые заключаются в измене-
нии структуры бумаги с приданием ее поверхности складок, за-
метных при крепировании и малозаметных при микрокрепиро-
вании. При этом бумага приобретает повышенное удлинение
при ее растяжении, т. е. способность растягиваться под на-
грузкой без разрыва.
Крепирование бумаги осуществляется либо на Янки-ци-
линдре сушильной части бумагоделательной машины, либо на
специальной машине с крепирующим цилиндром. И в том и
в другом случаях крепирование осуществляется шабером, ук-
репленным на сушильном цилиндре и собирающим на влажной
бумаге складки, которые остаются на бумаге после ее высуши-
248
Вания. Крепированную бумагу применяют в основном ДЛя де-
коративных и санитарно-гигиенических целей, а также в каче-
стве упаковочного материала.
Бумагу микрокрепируют с помощью специальных устройств,
монтируемых в сушильной части бумагоделательной машины.
Схема одного из таких устройств (установка Клупак) пред-
ставлена на рис. 84. Установка состоит из толстого резинового
/ — бумагосушильные цилиндры последней группы; 2 — бумагоиатяжные валики; 3 —бу-
маговедущие валики; 4 — натяжной валик резинового полотна; 5 — бесконечное резиновое
полотно; 6 — ведущие валики резинового полотна; 7 — правительный валик; 3 — прижим-
ной валик; 5 — водяные спрыски; 10— сушильный цилиндр; 11— бумажное полотно
полотна 5, ведомого валиками 6, снабженного правительным ва-
ликом 7, натяжным валиком 4 и прижимным валиком 8,
а также сушильного цилиндра 10 с хромированной поверхно-
стью. Бумажное полотно под резиновой лентой и при входе под
прижимной валик вытягивается и затем принудительно полу-
чает усадку, вследствие чего на его поверхности образуется
микрокреп, трудно различимый невооруженным глазом. Описан-
ное микрокрепирующее устройство успешно работает на совре-
менных широких и быстроходных бумагоделательных машинах.
Другое микрокрепирующее устройство по своей конструк-
ции напоминает обычный двухвальный пресс бумагоделатель-
ной машины, верхний вал которого покрыт толстым слоем из-
носоустойчивой . термостойкой резины. Этот вал прижимается
к нижнему металлическому валу, обогреваемому паром и
вращающемуся с несколько большей скоростью относительно
обрезиненного. Двухвальное микрокрепирующее устройство
устанавливается между сушильными цилиндрами бумагодела-
тельной машины в месте, где влажность бумажного полотна со-
ставляет 30—35 %. Из-за различия скоростей вращения валов
и деформации поверхности обрезиненного вала на проходящей
между валами бумаге образуются микроскладки, обеспечиваю-
щие при растяжении бумаги ее повышенное удлинение без
разрыва.
249
Это свойство бумаги возможно больше удлиняться без раз-
рыва является весьма важным для многих видов бумаги. Часто
обрывы бумажного полотна при воздействии на него растяги-
вающих усилий объясняют недостаточно высоким показателем
сопротивления бумаги разрыву. Между тем в ряде случаев сла-
бая бумага по сопротивлению разрыву, но обладающая высо-
кой степенью удлинения в практических условиях оказывается
лучшей (например, крепи-
рованная бумага для' бин-
тов), чем более прочная на
разрыв, но менее растяги-
вающаяся.
Особый интерес пред-
ставляет микрокрепирова-
ние мешочной бумаги.
Мешки из бумаги, имею-
щей высокую растяжимость
и сравнительно небольшой
показатель разрывного
груза, практически оказы-
ваются прочнее, чем из бу-
маги с большим разрыв-
ным грузом, но малой рас-
тяжимостью. Это объясни-
Рис. 85. Зависимость удлинения мешоч-
ной бумаги от разрывного груза:
ни 1^^111 у/мшиир - . am..шины
/ — обычная бумага; 2 — мнкрокрепированная
ется тем, что динамическая прочность бумаги, зависящая от
ее способности выдерживать нагрузку до разрыва при посто-
янном возрастании натяжения, характеризуется площадью
между осью абсцисс, на которой отложен показатель относи-
тельного удлинения бумаги, и кривой зависимости удлинения
от нагрузки (на оси ординат отложен соответствующий раз-
рывной груз бумаги).
Мнкрокрепированная бумага (рис. 85) характеризуется
большей площадью, а следовательно, и большей динамической
прочностью.
Применение микрокрепированной бумаги позволяет сокра-
тить число слоев в многослойных мешках при сохранении их
динамической прочности, что обеспечивает существенную эко-
номию бумаги. Метод микрокрепирования можно применять и
при изготовлении других видов бумаги, для которых важным
является показатель относительного удлинения бумаги, напри-
мер некоторых марок бумаги-основы для парафинирования и
битумирования, бумаги-заменителя марки в корешках блоков
книг и др.
У микрокрепированной бумаги с ростом величины показа-
теля удлинения бумаги без разрыва отмечается также повы-
шенное сопротивление надрыву, снижение жесткости и повы-
шенная пластическая деформация.
Дополнительные сведения о микрокрепировании бумаги при-
ведены в работе Е. А. Кузнецова, Д. М. Фляте, М. А. Сушко-
250
вой, В. И. Новикова «Технология и оборудование для произ-
водства микрокрепированной бумаги.— М.: ВНИПИЭИлес-
пром, 1984. 40 с.
Глава 12
ВЕНТИЛЯЦИЯ ЗАЛА БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНЫХ
МАШИН, ИХ ПРИВОД
И КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ АППАРАТУРА
§ 51. ВЕНТИЛЯЦИЯ ЗАЛА БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНЫХ
МАШИН
Назначение вентиляции зала бумагоделательных машин за-
ключается в. обеспечении как надлежащих гигиенических усло-
вий для рабочих, обслуживающих бумагоделательные машины,
так и нормального технологического процесса изготовления бу-
маги путем удаления из зала бумагоделательных машин воз-
10. СОСТОЯНИЕ СУХОГО И ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА
Темпера- Масса 1 м3 воздуха при нормальном атмосферном давлении V, кг/м3, при Ф, % Содержа- ние в 1 кг воздуха водяного пара при полном на- сыщении, г
0 20 40 60 80 100
—20 1,396 1,396 1,396 1,396 1,396 1,396 0,8
—15 1,368 1,368 1,368 1,368 1,368 1,368 1,2
—10 1,342 1,342 1,342 1,342 1,342 1,342 1,8
—5 1,317 1,317 1,317 1,317 1,316 1,316 2,6
0 1,293 1,293 1,293 1,293 1,292 1,292 3,9
+5 1,270 1,270 1,269 1,269 1,268 1,267 5,4
+ 10 1,247 1,247 1,246 1,245 1,244 1,243 7,63
+ 15 1,226 1,225 1,224 1,223 1,221 1,219 10,60
+20 1,205 1,204 1,202 1,200 1,198 1,196 14,7
+25 1,184 1,183 1,180 1,177 1,174 1,171 20,0
+30 1,165 1,162 1,158 1,155 1,151 1,148 27,2
+35 1,146 1,142 1,137 1,133 1,128 1,122 35,6
+ 40 1,128 1,122 1,116 1,110 1,104 1,098 48,8
+45 1,110 1,103 1,095 1,087 1,079 1,072 65,0
+50 1,093 1,084 1,074 1,064 1,054 1,044 86,2
+55 1,076 1,064 1,052 1,039 1,027 1,015 114
+60 1,060 1,045 1,030 1,014 0,998 0,983 152
+65 1,044 1,025 1,006 0,987 0,968 0,949 204
+70 1,029 1,006 0,982 0,959 0,935 0,912 276
+75 1,014 0,986 0,957 0,928 0,900 0,873 382
+80 1,000 0,965 0,931 0,896 0,861 0,827 545
+85 0,986 0,944 0,902 0,860 0,818 0,777 828
+90 0,973 0,992 0,872 0,822 0,772 0,762 1400
+95 0,959 0,900 0,841 0,781 0,722 0,664 3120
+ 100 0,946 0,877 0,807 0,737 0,667 0,597 —
251
духа, насыщенного водяными парами, образовавшимися в ре-
зультате сушки бумаги и испарения влаги в мокрой части бу-
магоделательной машины.
Если бы вентиляции не существовало, температура и влаж-
ность воздуха в зале бумагоделательных машин превысили бы
нормы, допустимые для здоровья людей. Кроме того, из пере-
насыщенного водяными парами воздуха влага конденсирова-
лась бы, образуя туман и дождь. Разумеется, что в этих усло-
виях процесс сушки бумаги не осуществим. Для нормального
ведения этого процесса необходима замена удаляемого горя-
чего и влажного воздуха теплым и сухим воздухом.
Условия вентиляции зала бумагоделательных машин в раз-
ное время года существенно изменяются, и зимой для вентиля-
ции требуется значительно меньше воздуха, чем летом. Дело
в том, что влагосодержание холодного зимнего воздуха крайне
мало и такой воздух при повышении его температуры способен
поглотить значительно больше паров воды, чем теплый летний
наружный воздух, уже содержащий значительное количество
влаги. Вместе с тем расход тепла на вентиляцию зимой выше,
чем летом, так как в зимних условиях воздух прежде, чем вве-
сти его в помещение, следует предварительно подогреть до 20—
25 °C. Именно поэтому вентиляторы выбирают по летнему ре-
жиму вентиляции (когда требуется больше воздуха), а кало-
риферы или теплообменники — по зимнему режиму (когда не-
обходим предварительный подогрев воздуха). Сведения об
основных параметрах сухого, а также влажного воздуха при
различной его относительной влажности приведены в табл. 10.
Условия вентиляции зала бумагоделательных машин раз-
личны в зависимости от принятой системы вентиляции: вытяж-
ной, приточно-вытяжной и приточно-вытяжнрй с использова-
нием тепла водяных паров (рис. 86). Вытяжная система венти-
ляции применяется в настоящее время редко, в основном на
старых предприятиях бумажной промышленности при наличии
тихоходных бумагоделательных машин. Подобная вентиляция
осуществляется удалением из помещения воздуха, насыщенного
парами воды, либо естественным путем в шахту, либо с исполь-
зованием колпака над сушильной частью бумагоделательной
машины и удалением воздуха с парами воды при помощи вен-
тиляторов. Открытый колпак примерно на 2 м не доходит до
уровня пола и оставляет таким образом открытым простран-
ство для обслуживания сушильной части.
Более совершенными являются приточно-вытяжная венти-
ляция и приточно-вытяжная вентиляция с использованием
тепла водяных паров. Последняя система вентиляции применя-
ется на предприятиях бумажной промышленности, на которых
установлены быстроходные бумагоделательные машины высо-
кой производительности. При этом сушильная часть машины
обычно находится под полностью закрытым колпаком, который
закрывает сушильную часть машины на первом и втором эта-
252
ж ах. В случаях необходимости, например при обрывах бумаж-
ного полотна, он автоматически поднимается с лицевой сто-
роны машины.
При наличии открытого колпака у сушильной части бумаго-
делательной машины сравнительно небольшой производитель-
ности вне зависимости от времени года температура удаляе-
Рис. 86. Схемы различных систем вентиляции бумагоделательной машины:
а — естественная вентиляция в шахту; б— вытяжная вентиляция через колпак; в — при-
точно-вытяжиая вентиляция; 1 — шахта; 2 — колпак; 3— вентилятор; 4 — сушильные ци-
линдры; 5 — воздухопровод
мого влажного воздуха /у составляет обычно 40—45 °C при от-
носительной влажности воздуха <ру=0,65—0,7%. При полно-
стью же закрытом колпаке £у = 70 °C и <ру=0,2—0,25 %.
На рис. 87 показана одна из современных схем теплорегене-
рационной установки вентиляции бумагоделательной машины.
Из схемы видно, что засасываемый вентилятором из-под кол-
пака сушильной части горячий влажный воздух выбрасывается
253
в атмосферу не полностью. Через клапан 2 он поступает в теп-
лообменник,'где подогревает засасываемый наружный воздух.
Подогретый свежий воздух вентилятором 9 подается для обо-
грева потолка, чем предотвращается конденсация там паров
воды. Часть влажного отходящего воздуха после теплообмен-
ника непосредственно смешивается в определенной пропорции
с холодным свежим воздухом, повышает его температуру на не-
Рнс. 87. Схема теплорегенерационной вентиляционной установки:
/ — вытяжной вентилятор; 2 — регулировочный клапан для отвода влажного воздуха
к теплообменнику; 3 — теплообменник; 4 — смесительный клапан; 5 — приточный венти-
лятор; 6 — калорифер; 7 — подвод воздуха под сушильную часть; 8 — сушильная часть;
9 —вентилятор системы циркуляции воздуха; 10 — калорифер для подогрева свежего
воздуха
сколько градусов и после следующего подогрева смеси в паро-
вом калорифере 6 или теплообменнике температура смеси до-
водится до 20—24 °C при относительной влажности 25—30 %.
Таким образом, воздух становится достаточно сухим, пригод-
ным для вентиляции и подводится под сушильную часть бума-
годелательной машины. Предварительно перед вентилятором 5
воздух проходит через фильтр для отделения капель воды.
Наличие у сушильной части бумагоделательной машины
полностью закрытого колпака позволяет существенно улучшить
условия регенерации тепла, гигиенические условия труда в зале
бумагоделательных машин, сократить мощность и габариты
вентиляторов.
На рис. 88 изображено типичное расположение двух бума-
годелательных машин с их вентиляционными установками при
254
обрезной ширине газетной бумаги йа машинах 6720 мм. Ма-
шины снабжены полностью закрытыми колпаками. На подоб-
ных бумагоделательных машинах с закрытыми колпаками в су-
шильной части, когда воздушно-паровая смесь имеет высокие
температуру и теплосодержание, обычно применяют теплоре-
куперационные установки с тремя ступенями рекуперации
тепла: первая — подогрев в теплообменниках воздуха, нагнетае-
Рис. 88. Схема расположения двух быстроходных бумагоделательных машин
для выработки газетной бумаги с их вентиляционными установками (Q=60 т,
£=28,5 м)
мого в сушильную часть машины, вторая — подогрев в тепло-
обменниках воздуха для вентиляции зала, третья — подогрев
в скруббере воды для технологических нужд.
Из табл. 10 видно, что зимой при —20 °C 1 кг свежего воз-
духа содержит при полном его насыщении 0,8 г водяных паров,
а 1 кг воздуха при полном его насыщении парами воды, уда-
ляемый при наличии открытого колпака при £у=45 °C, содер-
жит 65 г водяного пара. Следовательно, при полном насыще-
нии парами воды 1 кг воздуха в указанных условиях способен
поглотить паров воды: 65—0,8 = 64,2 г.
Практически воздух поступает и удаляется не полностью на-
сыщенными парами воды, а соответственно с относительной
влажностью свежего и уходящего воздуха <рс и <ру. Обозначим
содержание паров воды в 1 кг свежего и уходящего воздуха
соответственно через dc и dy, тогда для удаления 1 кг испарен-
ной воды необходимо воздуха, кг:
L = 1000/(ау<р?—dc<pc). (44)
Приняв количество влаги, удаляемой при сушке, W, кг/ч, и
считая, как это принято, что 10 % от указанного количества
влаги удаляется дополнительно путем испарения с открытой
255
поверхности сеточного стола, получим количество воздуха в час
L', необходимое для удаления 1,1 W кг влаги:
L' = 1,1Г1000/ (t/уфу—dc<pc). (45)
Потребное для вентиляции количество воздуха, выраженное
в м3/ч, составляет L'a в зимних условиях и соответственно 7/л
в летних условиях. Эти величины получаются делением соот-
ветствующих значений L' на у-массу 1 м3 воздуха при соответ-
ствующих наружной температуре и влажности воздуха. Значе-
ния для у приведены в табл. 10. Определив общее количество
воздуха (м3/ч), потребного для вентиляции, нетрудно по приво-
димым в соответствующих каталогах или справочниках значе-
ниям производительности вентиляторов установить требуемое
их количество. В качестве вытяжных вентиляторов обычно при-
меняют осевые вентиляторы. Приточные вентиляторы могут
быть либо центробежными, либо осевого типа.
В качестве примера приведем расчет количества потреб-
ного воздуха в зимних и в летних условиях при выработке на
бумагоделательной машине № 1 брутто 34,5 т/сут писчей бу-
маги (над сушильной частью открытый колпак) и на бумагоде-
лательной машине № 2 брутто 330 т/сут газетной бумаги (над
сушильной частью полностью закрытый колпак). В данном слу-
чае брутто означает общее количество бумаги, которое может
быть изготовлено на бумагоделательной машине, включая вы-
работку товарной продукции (нетто), обрезку кромок, брак на
машине и при отделке бумаги, а также обрывы бумажного по-
лотна во время холостого хода машины.
Часовая производительность при работе в сутки каждой ма-
шины 23 ч составит у бумагоделательной машины № 1 —
34500:23=1500 кг и у бумагоделательной машины № 2 —
330000:23=14348 кг. Пусть относительная сухость бумаги пе-
ред сушильной частью Сн составляет на машине № 1 — 35 % и
на машине № 2 — 38 %, а после сушильной части Ск соответ-
ственно 95 % и 93 %. Тогда количество испаренной влаги, кг,
приходящееся на 1 кг воздушно-сухой бумаги, определится по
формуле
Х1 = (Ск-Сн)/Сн
и составит на сушильной части бумагоделательной машины
№ 1 (95—35)/35= 1,714 кг/кг и на сушильной части бумагоде-
лательной машины № 2: (93—38)/38= 1,447 кг/кг.
Общее количество влаги W, испаренной в час на сушильной
части бумагоделательной машины № 1, равно 1,714-1500 =
= 2571 кг и соответственно на бумагоделательной машине № 2:
1,447-14348 = 20762 кг.
Расчет потребного количества свежего воздуха для вентиля-
ции бумагоделательных машин № 1 и 2 в зимних и летних ус-
ловиях приведен в табл. 11.
256
Из табл. 11 видно, что в летних условиях количество как
свежего, так и удаляемого из помещения воздуха всегда выше,
чем в зимних условиях, а количество удаляемого воздуха, вы-
раженное в кубических метрах в час, неизменно выше, чем
количество необходимого свежего воздуха. Выраженное в про-
центах превышение количества удаляемого воздуха над коли-
1. РАСЧЕТНЫЕ ДАННЫЕ ПО ВЕНТИЛЯЦИИ БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНЫХ МАШИН
№ 1 и № 2
Бумагоделательная машина
Показатель № 1 № 2
условия
зимние летние зимние летние
tv, °C Фс, % ty, С фу % — 15 0,8 +45 0,65 +20 0,7 +45 0,65 —15 0,8 +70 0,25 +20 0,7 +70 0,25
Пользуясь данными табл. 10, получим: dc dy Свежий воздух yi, кг/м3 Удаляемый воздух ур кг/м3 1,2 65 1,368 1,085 14,7 65 1,199 1,085 1,2 276 1,368 1,000 14,7 276 1,199 1,000
L, 1,1 W 1000 dy<Py d(;(pC кг/ч 68 494 88 489 335 658 389 000
Свежий воздух L'ly' , м3/ч 4 = 50 069 £л = 73 802 £” = 245 364 = 324 457
Удаляемый воздух L”/y”, м3/ч Превышение количе- ства удаляемого воз- духа над количеством свежего воздуха, % = 63 128 20,69 £л" = 81 557 9,51 £’ = 335 658 26,9 = 389 000 16,6
чеством необходимого свежего воздуха в зимних условиях не-
изменно выше, чем в летних.
Превышение количества удаляемого воздуха над количест-
вом подаваемого свежего воздуха создает в помещении зала
бумагоделательных машин несколько пониженное давление,
что обеспечивает наиболее удовлетворительные условия для
работы обслуживающего персонала.
Расчеты тепла, потребного для вентиляции и соответствую-
щего расхода пара, а также теплорекуперационных агрегатов,
здесь не приводятся, так как они подробно изложены в соот-
ветствующей справочной литературе и методических пособиях.
9 Заказ № 2948 257
Дополнительные сведения о вентиляции зала бумагодела-
тельных машин приведены в книгах (5, с. 533—552; 15, с. 639—
647; 16, с. 651—654; 23, с. 158—177].
§ 52. ПРИВОД БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНЫХ МАШИН
Привод бумагоделательной машины делится на привод по-
стоянной ее части и привод переменной части. К приводу
постоянной, или нерегулируемой, части бумагоделательной
машины относится привод всего ее вспомогательного оборудо-
вания: размешивающих устройств всех метальных бассейнов
и гауч-мешалки, массных и вакуумных насосов, оборудования
для очистки и сортирования бумажной массы, перфорирован-
ных валиков напорных ящиков, механизма тряски и пр.
Указанное вспомогательное оборудование работает обычно с по-
стоянной скоростью независимо от переменной скорости основ-
ных секций бумагоделательной машины: сеточного стола, прес-
совой, сушильной, отделочной частей и наката. Впрочем, у сме-
сительного и вакуумных насосов на высокопроизводительных
бумагоделательных машинах иногда устанавливают электро-
двигатели с переменной частотой вращения, что позволяет регу-
лировать их частоту вращения для установления необходимой
производительности насосов соответственно скорости собственно
бумагоделательной машины.
Непосредственно от привода на бумагоделательной машине
(привода переменной части) вращаются нижний вал
гауча, все нижние прессовые валы, сушильные цилиндры,
обычно разделенные на несколько секций по приводу, нижний
вал каландра и накат. При наличии на бумагоделательной ма-
шине вакуумпересасывающего устройства непосредственно от
привода вращаются также следующий за гауч-валом сеткове-
дущий вал, пересасывающий вал и вал отсасывающей сукно-
мойки.
К приводу переменной части бумагоделательной машины
предъявляется ряд важных требований, специфичных к виду
изготовляемой бумаги. Прежде всего привод должен обеспечи-
вать возможность плавного регулирования скорости машины
в относительно широких пределах. При специализации бумаго-
делательной машины на выработку определенного вида бу-
маги, например газетной, в период освоения проектной скоро-
сти машины ее привод должен допускать возможность надле-
жащего регулирования скорости машины в пределах 1 : 2. При
выработке писчей бумаги и различных видов бумаги для пе-
чати привод предназначенной для этой цели машины должен
допускать возможность плавной регулировки скорости в пре-
делах от 1 :3 до 1:5, а при выработке разнообразных техни-
ческих и специальных видов бумаги — от 1 :8 до 1 : 10.
Для возможности повышения скорости машины после ее
модернизации привод должен иметь резерв и в случае необ-
ходимости он должен обеспечивать повышение скорости на
258
15—30 % большее, чем максимальная рабочая скорость ма-
шины.
Во время работы машины скорость ее должна быть стабиль-
ной, так как колебания в скорости машины вызовут соответ-
ствующие колебания массы 1 м2 изготовляемой бумаги. Совре-
менные приводы обеспечивают отклонения в скорости машины,
не превышающие 0,3—0,5%, что обеспечивает возможность из-
готовления бумаги с колебаниями массы I м2, предусмотрен-
ными в пределах допусков соответствующих стандартов.
В мокрой части бумагоделательной машины полотно бу-
маги удлиняется, а в сушильной части из-за усадки оно сокра-
щается. Поэтому во избежание чрезмерного провисания его
в мокрой части, а также для отрыва влажного полотна, прили-
пающего к прессовым и другим валам, необходимо известное
натяжение полотна между секциями машины, что достигается
созданием некоторой разности между предыдущей и последую-
щей секциями. В сушильной части машины для предотвраще-
ния возможных обрывов полотна скорости сушильных групп
последовательно по ходу полотна несколько уменьшают. При-
вод бумагоделательной машины должен обеспечивать не только
сохранение установленного соотношения скоростей между от-
дельными секциями при изменении скорости машины, но и
возможность изменения в известных пределах этих соотноше-
ний в зависимости от изменений параметров технологического
режима производства (повышение или снижение степени по-
мола бумажной массы, величины вакуума в отсасывающих
ящиках и отсасывающих валах, степени натяжения сушильных
сукон и пр.). Натяжение бумажного полотна в промежутках
между секциями поддерживается обычно на уровне соответ-
ственно вызываемому удлинению.
Для осмотра и ремонта одежды машины привод должен
обеспечить для всех секций машины, кроме каландра и наката,
вспомогательную скорость (20—50 м/мин). Стабилизация этой
скорости не требуется.
Первоначально привод бумагоделательной машины осуще-
ствлялся от гидравлической турбины, работавшей с постоянной
частотой вращения. Позже гидравлическую турбину заменила
паровая машина, также работавшая с постоянной частотой
вращения.
Привод секций бумагоделательной машины осуществлялся
от контрпривода, оборудованного ступенчатыми, сменными
или широкими коническими шкивами. Недостаток подобного
привода — его сложность и громоздкость.
В дальнейшем привод бумагоделательной машины был не-
сколько усовершенствован. Он стал осуществляться от паровых
машин, работающих с регулируемой частотой вращения, что
исключило необходимость использования для изменения скоро-
сти бумагоделательной машины ступенчатых или конических
шкивов.
9*
259*
Последующее усовершенствование привода бумагоделатель-
ных машин заключалось в использовании для этой цели элект-
родвигателей постоянного тока, допускающих возможность
регулирования в широких пределах частоты вращения и, следо-
вательно, скорости бумагоделательной машины. Вначале при-
вод был однодвигательным, а затем и многодвигательным. По-
стоянный ток для двигателя получают от динамомашин посто-
Рис. 89. Схема клиноременного привода:
1 — ведущий раздвижной шкив иа продольном валу; 2 — прнводной вал; 3 — муфта; 4 —
натяжной желобчатый ролик; 5 — электродвигатель; 6 — ведомый шкнв на редукторе;
7 — редуктор; 8 — вал секции машины
янного тока, которые в свою очередь приводятся в движение
гонным электродвигателем переменного тока, приводящим од-
новременно в движение и возбудитель (система Леонардо).
Возбудитель воздействует на магнитное поле динамомашины,
благодаря чему изменяется и напряжение, подаваемое на элек-
тродвигатели постоянного тока.
Существует и другая система изменения частоты вращения
электродвигателей постоянного тока. Она называется системой
прямого и встречного включения. При этой системе гонный
электродвигатель переменного тока вращает две динамомашины
постоянного тока, из которых одна имеет постоянное напря-
жение 220 В, другая — регулируемое напряжение от 0 до
220 В. Напряжение, создаваемое последней динамомашиной,
может суммироваться или вычитаться из напряжения первой
динамомашины, благодаря чему напряжение, подаваемое на
электродвигатели, может плавно изменяться от 440 В до 0.
Однодвигательный привод, применяемый на относительно
тихоходных бумагоделательных машинах, может быть с парал-
лельными валами и с продольным валом. Последний привод
предпочтительнее, так как он менее громоздок и более удобен
в эксплуатации. В этом случае приводной вал расположен
вдоль бумагоделательной машины и соединен с электродвига-
телем либо при помощи ременной передачи, либо непосред-
ственно находится с ним на одной оси.
260
Из однодвигательных приводов с продольным валом полу-
чил распространение на бумагоделательных машинах, работа-
ющих со скоростью до 300 м/мин, привод с клиноременной
передачей (рис. 89). Мог бы быть применен для этой цели и
привод с дифференциальными редукторами, в котором вместо
клиноременных раздвижных шкивов и редукторов имеются диф-
ференциальные редукторы с вариаторами. Однако в первую оче-
Рис. 90. Схема много двигательного привода:
/-гауч-пресс; 2 — прессы I, II и Ш; 3 — сушильные цилиндры; 4 — машинный каландр;
5 — накат
редь из-за повышенной стоимости дифференциальных редукто-
ров приводы с такими редукторами в настоящее время не вы-
пускают.
Клиноременный привод с раздвижными шкивами отличается
сравнительно малыми габаритами, он обеспечивает точное под-
держание постоянства скорости работы бумагоделательной ма-
шины и удобен в эксплуатации. На приводном валу этого при-
вода установлены ведущие раздвижные шкивы со сцепными
муфтами, позволяющими отключать в случае необходимости
любую приводную секцию бумагоделательной машины. Ско-
рость каждой секции можно регулировать раздвиганием или
сдвиганием дисков клиноременного шкива, что позволяет
с пульта управления каждой секции изменять ее скорость на
10—18 %.
Многодвигательный привод (рис. 90) является универсаль-
ным: его применяют у бумагоделательных машин различной
ширины и работающих при различной скорости — от узких ти-
хоходных до современных широких и быстроходных бумагоде-
лательных машин. Каждая секция бумагоделательной машины
снабжена отдельным электродвигателем. Для машин с регу-
лированием скоростей более чем 1 :6 применяют многоагрегат-
ные приводы, при которых для каждой секции устанавливается
отдельная динамомашина с возбудителем, приводящая в дви-
жение секционный электродвигатель.
По сравнению с трансмиссионным многодвигательный при-
вод имеет ряд серьезных преимуществ: возможно повышение
261
скорости машины с одновременным облегчением условий пол-
ной автоматизации ее работы, при снижении потребляемой мощ-
ности обеспечивается большая точность в поддержании требу-
ющихся соотношений скоростей между отдельными секциями,
улучшаются условия обслуживания бумагоделательной ма-
шины, упрощается пуск и остановка машины, наличие измери-
тельных приборов показывает мощность, потребляемую каж-
дой секцией бумагоделательной машины.
Мощность на бумагоделательной машине расходуется на
преодоление трения в подшипниках валов и цилиндров, трения
шаберов о валы и цилиндры, трения качения между контакти-
рующими валами, сетки по отсасывающим элементам и т. п.
Потребляемая мощность зависит от ширины и скорости ма-
шины, нагрузки на подшипники валов и цилиндров, типа под-
шипников, диаметра цапф и пр.
Для определения расхода мощности УУ, кВт, переменной
частью бумагоделательной машины могут быть использованы
два метода расчета. Первый упрощенный, но несколько менее
точный метод расчета заключается в использовании удельных
показателей расхода мощности отдельными узлами машины.
Расчет осуществляется по формуле:
N = mbv, (46)
где т — удельный показатель расхода мощности, т. е. фактиче-
ский расход мощности, отнесенный к 1 м ширины машины и
1 м/мин скорости машины, кВт • мин/(м • м); b — ширина ма-
шины, м; v — расчетная скорость машины, м/мин.
При несколько более точном, но трудоемком методе расчета
расхода мощности переменной частью бумагоделательной ма-
шины определяют так называемые тяговые усилия в отдельных
частях машины и по ним вычисляют потребляемую мощность.
В инженерной практике для расчета потребляемой мощности
преимущественное распространение получил метод удельных
показателей, как более простой и дающий вместе с тем доста-
точно точные результаты. Численные данные для расчета по
каждому из указанных методов и дополнительные сведения
о приводе бумагоделательных машин приведены в книгах
[5, с. 572—581; 15, с. 691—694; 16, с. 583—589; 23, с. 234—
251].
§ 53. КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ АППАРАТУРА
НА БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОЙ МАШИНЕ
Современная бумагоделательная машина оснащена большим
числом контрольно-измерительной и регулирующей аппаратуры.
Для измерения и регулирования уровня массы в мешальных
бассейнах применяют различного рода уровнемеры с регуля-
Й62
торами пневматического действия. Уровнемеры используют
также в баках оборотной воды, гауч-мешалке, напорных
ящиках.
Постоянное количество массы и ее концентрации, подавае-
мой на бумагоделательную машину, обеспечиваются наличием
магнитных расходомеров и соответствующих регуляторов кон-
центрации массы (ультразвуковых, с вращающимся ротором,
с изогнутой фрикционной трубкой, с плоским поплавком).
При выработке клееных видов бумаги кислотность бумаж-
ной массы регулируется по показаниям pH-метров, используя
для этой регулировки вводимый сернокислый алюминий. Вели-
чина вакуума в отсасывающих ящиках и отсасывающих валах
контролируется по показаниям вакуумметров. Возможно и ав-
томатическое регулирование степени разрежения в этих местах
технологического процесса. На бумагоделательной машине име-
ются автоматические устройства для натяжения и правки сетки
и сукон. • •.
Учет работы бумагоделательной машины осуществляется по
показаниям времени работы машины, числа и продолжитель-
ности обрывов бумажного полотна, скорости машины и ее про-
изводительности. Температура поверхности бумагосушильных
цилиндров определяется по показаниям соответствующих тер-
мопар или поверхностных термометров сопротивления и авто-
матически регулируется по установленному графику. Общее ко-
личество пара на сушку бумаги определяется по показаниям
паромера. Расходомеры устанавливают на линии конденсата,
удаляемого из сушильных цилиндров, а также на линии свежей
производственной воды.
На машине размещают различного рода регуляторы посто-
янства влажности и массы 1 м2 изготовляемого бумажного по-
лотна. Так как масса 1 м2 бумаги зависит от ее влажности, ре-
гулирование этой массы осуществляют одновременно с регу-
лированием ее влажности. Как правило, измеритель массы 1 м2
устанавливают в конце сушильной части бумагоделательной
машины после холодильного цилиндра. Однако иногда подоб-
ный же измеритель массы 1 м2 полотна бумаги размещают од-
новременно и перед сушильной частью машины.
На многих бумагоделательных машинах массу 1 м2 бумаги
регулируют и контролируют прибором, осуществляющим из-
мерение и регулирование с помощью радиоактивных изотопов,
излучающих р-лучи. Принцип действия прибора основан на том,
что при прохождении р-лучей через бумажное полотно теряется
значительное количество энергии излучения. Величина этой по-
тери пропорциональна массе, сосредоточенной в 1 м2 бумаги.
Таким образом, регистрируя отношение энергетических уровней
лучей, проходящих через бумагу и падающих на нее, можно
тем самым измерить массу 1 м2 бумаги. Прибор дает возмож-
ность непрерывно контролировать массу 1 м2 бумаги, тогда
как обычным путем, отбирая образцы бумаги и взвешивая их,
263
фактически можно судить о массе 1 м2 изготовляемой бумаги
лишь по периодическим замерам, что не дает достаточно точ-
ного представления об изменениях этого показателя. Изменение
ионизационного тока в приборе используется в качестве сиг-
нала коррекции для специальной системы, регулирующей ко-
личество массы, поступающей на сетку бумагоделательной ма-
шины. Достигается это обычно воздействием регулятора не-
посредственно на массную задвижку или на скорость дозатора,
подающего массу на машину. Действие прибора обеспечивает
выпуск бумаги с заданной массой 1 м2 и предотвращает пере-
расход исходных волокнистых материалов.
Для измерения и регулирования влажности бумажного по-
лотна существует много видов различной аппаратуры, основан-
ной на использовании разнообразных принципов действия,
среди которых наиболее распространен принцип регистрации
влажности бумаги по изменению емкости электрического кон-
денсатора, между пластинами которого проходит бумажное по-
лотно.
Отмечаемые прибором изменения емкости электрического
конденсатора и связанные с этим изменения влажности изго-
товляемой бумаги через исполнительный механизм передаются
на вентиль подачи пара в бумагосушильные цилиндры. При
влажной бумаге вентиль в большей степени открывает подачу
пара в цилиндры, при чрезмерно же сухой бумаге—прикры-
вает подачу пара, а это значит, что восстанавливается равно-
весие\-в выпуске бумаги надлежащей влажности. В результате
этого уменьшается расход пара на сушку и сокращается брак
бумаги из-за некондиционной сушки.
На накате машины и перемотно-резательном станке уста-
навливаются счетчики метража изготовляемой бумаги. После
наката и перемотно-резательного станка имеются весы для ав-
томатического взвешивания готовой бумаги.
Управление всем технологическим процессом изготовления
бумаги на современных быстроходных бумагоделательных ма-
шинах, специализирующихся на выпуске определенного вида
бумаги (например, газетной или мешочной) все чаще осу-
ществляется с помощью электронно-вычислительных машин
(ЭВМ) последнего поколения, работающих по заранее состав-
ленной программе.
О контрольно-измерительной аппаратуре на бумагодела-
тельной машине дополнительные сведения имеются в книгах
[5, с. 517—519, 14, с. 83—97, 263—270, 286—290; 16, с. 734—
744, 784—807, 810—811].
Глава 13
РАБОТА СТОЛОВОЙ БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОЙ
МАШИНЫ. БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ
ДЛЯ ВЫРАБОТКИ СПЕЦИАЛЬНЫХ ВИДОВ БУМАГИ
§ 54. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ
БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ
В § 33 был приведен расчет производительности столовой
бумагоделательной машины и проанализированы пути повыше-
ния ее производительности. В настоящем разделе учебника ука-
заны основные технико-экономические показатели работы бу-
магоделательных машин, являющиеся общепринятыми в техни-
ческих расчетах.
С учетом остановок всего предприятия для проведения пла-
ново-предупредительных ремонтных работ на ТЭЦ, магистраль-
ных коммуникациях, насосных станциях и пр., а также с уче-
том остановок бумагоделательных машин для проведения
подобных работ на самой машине расчетное время ее работы
принимается 345 дней в году. В отдельных случаях, например
в производстве конденсаторной бумаги, когда требуется частая
дополнительная промывка оборудования и коммуникаций, рас-
четное время работы бумагоделательной машины принимается
335 дней в году. - ---
С учетом внутрисменных простоев бумагоделательной ма-
шины для проведения небольших ремонтных работ, починки
сеток и сукон, а также их замены, предусмотрена работа бу-
магоделательной машины на протяжении в среднем 23 ч/сут
и при наличии бумагоделательной машины сложной конструк-
ции и при затрудненной смене одежды машин предусматрива-
ется рабочее время машины в среднем 22,5 ч/сут.
Данные о массе 1 м2 бумаги, ее влажности, зольности и
композиционном составе принимают по показателям соответ-
ствующего стандарта на заданный вид бумаги. Расход волок-
нистых полуфабрикатов Рв, кг, с 12 %-ной влажностью для
производства 1 т бумаги нетто (т. е. товарной продукции) оп-
ределяют по формуле
D ЮОО—Д--[(1000--Я)/100]3 —о.^ , П|П
В — 0,88
(47)
где В — влага, кг на 1 т бумаги, нетто; 3 — зола, % к массе
абс. сухой бумаги; К — канифоль, кг на 1 т бумаги, нетто;
П—безвозвратные потери (промой) волокон 12 %-ной влаж-
ности, кг на 1 т бумаги, нетто; О — отход волокон 12 %-ной
влажности на другие виды продукции, кг на 1т бумаги нетто.
Расход каолина Рк, кг на 1 т бумаги, определяется по фор-
муле
р (1000 —В) 3
К ~ 100УС
(48)
265
где У — удержание каолина, в долях единицы (обычно от 0,6
до 0,85); С — сухость каолина, равная 0,85.
Приведенные выше формулы проектные организации исполь-
зуют для получения исходных данных, необходимых при вы-
полйении соответствующих технологических расчетов. В учеб-
ном процессе студенты обычно те же исходные расчетные дан-
ные получают из специально составляемого баланса воды,
волокна и минерального наполнителя (см. главу 15 и соответ-
ствующие методические пособия по курсовому и дипломному
проектированию). Некоторые дополнительные технико-экономи-
ческие показатели работы бумагоделательных машин, принятые
проектными организациями и заимствованные с некоторой кор-
ректировкой из книги С. Г. Жудро [4], приведены в табл. 12
(расход сжатого воздуха для всех видов бумаги равен
20 м3{/мин).
Приведенные в табл. 12 данные частично могут быть ис-
пользованы в качестве исходных при проведении технологиче-
ских расчетов или же служить для сопоставления с соответ-
ствующими данными, полученными расчетным путем на осно-
вании практических данных предприятий. Однако приведенные
удельные показатели и нормы нельзя считать навсегда твердо
установленными. Например, в зависимости от технологической
схемы предприятия, на котором установлена бумагоделатель-
ная машина, и степени замкнутости технологического потока
может изменяться удельный расход воды на производство и
при наиболее полном использовании оборотной воды удельный
расход свежей воды может быть минимальным. На абсолют-
ную величину удельных показателей и норм оказывает также
влияние скорость бумагоделательной машины и степень усо-
вершенствования ее конструкции.
Дополнительные данные о технико-экономических показа-
телях работы бумагоделательных машин приведены в книгах
[5, с.и581—583, 604—605; 15, с. 695—701].
§ 55. ОБСЛУЖИВАНИЕ БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ
И ВОПРОСЫ ОХРАНЫ ТРУДА
Бумагоделательную машину обслуживает бригада рабочих
из 4—6 чел., узкие, тихоходные бумагоделательные машины —
машинист (сеточник), прессовщик, сушильщик и накатчик,
а широкие, быстроходные машины, кроме упомянутых рабо-
чих,— также второй прессовщик и второй сушильщик.
Старшим в бригаде и наиболее квалифицированным рабочим
является машинист, управляющий работой всей бригады. Он
должен хорошо знать устройство бумагоделательной машины
в целом и технологический режим ее работы. Главный помощ-
ник машиниста — сушильщик. В то время как машинист помимо
общего руководства работой бригады следит за работой всей
мокрой части бумагоделательной машины и в первую очередь
266
12. УДЕЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ И НОРМЫ, ПРИНИМАЕМЫЕ
ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ПРОИЗВОДСТВА БУМАГИ
Показатель Бумага
газетная типограф- ская № 1 писчая № 2 мешочная
Расчетная, %: влажность 8 7 7 8
зольность До 5 18—23 Не Естествен-
Брак н потерн волокон на ма- 6 6 менее 6 6 ных воло- кон 4,5
шине, % В том числе: холостой ход 4 4 4 2,5
мокрый брак 2 2 2 2,0
Брак в отделочном цехе без су- перкаландра, %: бумага рулонная 1,5—2,5 2,5 2,5 2,5
бумага листовая . — 5,0 5,0 —
Брак на суперкаландрах, % — 1 1 —•
Промой, % 1 1 1 0,5
Удельный расход, кг/1 т бумаги: свежнх волокон, считая золь- 1055 — — 1050
ность: бумаги 5 % 1033 — — —
» 6 % — — 978 —
» 14 % — 872 — —
» 23 % — 819 — —
Удельный расход химикатов для проклейки, кг/1 т бумаги: канифоли сосновой . 5 30 5.
едкого натра технического — 0,5 3,0 0,5
соды кальцинированной — 0,7 4,0 —
сернокислого алюминия 12 30 50 30
Удельный расход химикатов для 30 250—320 82 —
наполнения, кг/1 т бумаги, као- лина Прн удержании каолнна, % 60 80 80 .
Полиакриламид для повышения 0,15 0,25 0,15 —.
удержания каолнна и волокон при отливе То же для повышения улавлнва- 0,075 0,075 —.
ния в улавливающей аппара- туре Расход пара при давлении 294 кПа, т: на сушку 1 т бумаги прн за- 3,0 3,15 3,0 3,2
крытом колпаке над сушиль- ной частью бумагоделатель- ной машины на каландрирование бумаги 0,18 0,18
Расход электроэнергии, 410 980—800 860—820 900
кВт-ч/l т бумаги В том числе: непосредственнно на размол 30 290—210 170—130 385
при использовании 100 %-ной — 250 130 —
хвойной целлюлозы
267
Продолжение
Показатель Бумага
газетная типограф- ская № 1 писчая № 2 мешочная
при использовании 100 %- ной лиственной целлюлозы — 170 90 —
Дополнительный размол для вы- равнивания помола — 40 40 —
На все производственные опе- рации, кроме размола и отделоч- ных операций 440 550 550 505
На отделку бумаги, включая резку, каландрирование и пр. 10 140 140 10
Дополнительный расход элек- троэнергии на роспуск 1 т при- возной целлюлозы, кВт ч/1 т бу- маги 85 85 85
Расход свежей воды, м3/1 т бу- маги В Том числе: 70 70 70 50
на производство 56 56 56 40
на смывку полов и аппара- туры 4 4 4 2,5
на охлаждение подшипников, аппаратуры и пр. 10 10 10 7,5
за режимом отлива полотна бумаги, сушильщик следит за ра-
ботой сушильной и отделочной частей машины, включая работу
наката.
В обязанности машиниста входит контроль за качеством
выпускаемой продукции, соблюдение норм расхода волокнистых
полуфабрикатов, химикатов, пара, электроэнергии и одежды
машины. Он руководит ликвидацией обрывов полотна бумаги,
а также починкой и сменой сетки и сукон. Машинист контро-
лирует концентрацию и количество массы, поступающей на
сетку бумагоделательной машины, следит за режимом работы
трясочного устройства, поддерживает требуемый вакуум в от-
сасывающих ящиках и отсасывающих валах, наблюдает за
процессом сушки и качеством намотки готовой бумаги.
В обязанности сушильщика входит ведение процесса сушки
бумаги с контролем ее влажности, заправка бумажного по-
лотна в пределах всей сушильной части бумагоделательной
машины, регулирование натяжения и правки сушильных сукон,
наблюдение за процессом каландрирования бумаги на машин-
ном каландре, участие в починке и смене одежды бумагодела-
тельной машины.
Прессовщик должен регулировать процесс обезвоживания
полотна в прессовой части бумагоделательной машины, заправ-
лять полотно на первый пресс, контролировать сухость полотна
после каждого пресса и по всей ширине полотна.
268
В обязанности накатчика входит помощь сушильщику в за-
правке бумаги на накат, в подготовке к намотке новых рулонов
бумаги и снятии с наката намотанных рулонов. Накатчик также
участвует в смене одежды машины.
Все члены бригады должны работать сообща и слаженно
при смене одежды машины, при пуске машины после длитель-
ного простоя, при заправке бумажного полотна и ликвидации
брака.
Перед началом смены машинист и сушильщик внимательно
осматривают состояние бумагоделательной машины, сетки и
сукон, а также устанавливают наличие бумажной массы в бас-
сейнах. Они интересуются данными анализов бумаги, изго-
товлявшейся в предыдущую смену, какие при этом встречались
затруднения и как они преодолевались. Состояние самой бума-
годелательной машины и одежды машины фиксируется в жур-
нале приема и сдачи смены.
Для обеспечения нормальной работы бумагоделательной
машины необходимо периодически производить ее планово-пре-
дупредительный ремонт. При этом машину надо останавливать
на ремонт не тогда, когда она уже не может работать, а тогда,
когда она еще хорошо работает, для того, чтобы после надле-
жащего осмотра и проведения ремонта она продолжала также
хорошо работать. Обычно смену одежды машины по вре-
мени совмещают с проведением планово-предупредительных
ремонтных работ. По видимым признакам износа обслуживаю-
щий персонал почти всегда безошибочно может определить
срок службы одежды машины. Если, по мнению обслуживаю-
щего персонала, сукно или сетка могут проработать еще два-
три дня, а до дня планового ремонта остался всего лишь один
день, то смену одежды машины следует производить одновре-
менно с проведением намеченных планово-предупредительных
ремонтных работ, не дожидаясь того момента, когда сукно или
сетка совершенно откажутся работать. Таким образом, не по-
требуется лишнего простоя машины для смены одежды; кроме
того, последние дни работы сетки или сукна всегда связаны
с обрывами полотна на машине и разлаживанием ее ра-
боты.
Планово-предупредительные простой оборудования для про-
ведения ремонтных работ и работ по смене; одежды машин
следует проводить в дневное время, когда на фабрике рабо-
тают ремонтно-механические мастерские со своим штатом и
когда технологический надзор обеспечен наилучшим образом
как со стороны производственников, так и со стороны механи-
ков. Перед остановкой оборудования все бассейны, подлежащие
промывке, должны быть освобождены от массы.
При пуске бумагоделательной машины после длительного
ее простоя следует через все коммуникации машины пропус-
тить подогретую воду, которая затем должна быть сброшена
через подсеточную ванну в канализацию. Такая промывка ком-
269
муникаций исключит в дальнейшем брак бумаги из-за пятен
загрязнений на ее поверхности.
Правила пуска машины после простоя, а также остановки
ее кратко и четко изложены в работе С. Н. Иванова [5].
Поэтому автор настоящего учебника, используя в этой части
текст упомянутой работы, ограничился лишь незначительным
его изменением. Пуск бумагоделательной машины осуществ-
ляют следующим образом. Сначала электрик подстанции за-
пускает преобразовательный агрегат, после чего пускается на
тихий ход главный приводной электродвигатель или секцион-
ные двигатели и включаются отдельные секции машины.
Перед каждым пуском бумагоделательной машины прове-
ряют отсутствие посторонних предметов на сетке, мокрых сук-
нах, сушильных сукнах и других частях машины, а также со-
стояние сетки, сукон, автоматических устройств для правки и
натяжения сетки и сукон, шаберов, канатиков для заправки
бумаги и другой аппаратуры.
Предварительно необходимо прогреть сушильные цилиндры,
причем о начале потребления пара необходимо предупредить
котельную. Пар пускают осторожно, постепенно увеличивая его
приток в цилиндры открытием главного вентиля на паропро-
воде во избежание гидравлических ударов, которые могут при-
вести к повреждению сальниковых уплотнений в паровпускных
головках сушильных цилиндров. Для ускорения прогрева и вы-
пуска из них воздуха продувают паром всю пароконденсатную
систему.
Во время прогрева сушильных цилиндров натягивают су-
шильные сукна, которые были во время простоя машины ос-
лаблены и осматривают их состояние. Окончательно натяги-
вают сукна после заправки бумаги.
При пуске прессовой части одновременно на тихом ходу
расправляют и натягивают сукна, увлажняют их из спрыска,
проверяют правильность прижатия верхнего вала и хода сукна
по контрольной нитке.
Сеточный стол машины запускают в последнюю очередь,
после запуска сушильной части и прессов. После осмотра сетки
машинист ополаскивает водой из шланга сетковедущие валики,
включает водяные спрыски и только после этого включает на
тихий ход сетку, проверяет ее ход, натяжение, работу регист-
ровых и сетковедущих валиков, отсасывающих ящиков и гауч-
вала. Затем он постепенно повышает скорость движения сетки
до рабочей.
При пуске сеточного стола необходимо иметь достаточный
запас воды для циркуляции, поэтому сначала заполняют си-
стему оборотной или свежей водой. Если в системе не будет
достаточно воды, масса может забить очистную аппаратуру.
После этого массу подают на сеточный стол и устанавливают
в соответствии с технологическими правилами режим формова-
ния бумажного полотна.
270
Как только у отсасывающего гауч-вала будет проходить по-
лотно удовлетворительного качества, производят заправку бу-
мажного полотна по всей бумагоделательной машине. На на-
кате проверяют массу 1 м2 бумаги и доводят ее до установлен-
ных норм по всей ширине полотна. С этой целью машинист
регулирует залив массы на сетку маховиками выпускной щели
напорного ящика и добивается получения равномерного про-
света бумаги, устанавливая необходимый напор и степень раз-
бавления бумажной массы.
Одновременно сушильщик обеспечивает равномерную сушку
бумажного полотна по всей его ширине, регулируя отжим
влажного полотна в прессах и приток пара в сушильные ци-
линдры, следит за работой каландра, добиваясь равномерного
лоска полотна и устраняя замеченные недостатки.
Остановку бумагоделательной машины осуществляют сле-
дующим образом. О предстоящей остановке предупреждается
котельная и подготовительный отдел. Машинист выключает
массный насос и закрывает массную задвижку. Остатки массы
из напорного ящика спускают в подсеточную ванну, останавли-
вают сетку и выключают механизм тряски сетки. Далее оста-
навливают прессовую часть машины, вылегчивают верхние
прессовые и сукномоечные валы и снижают скорость машины.
Затем промывают сеточный стол, пропуская сетку на тихом
ходу и смывая массу шлангом. Далее машинист осматривает
сетку. Обнаружив загрязнения или повреждения ее ткани, про-
мывает и чинит сетку, установив ее в удобное для починки по-
ложение. То же самое делается и с прессовыми сукнами.
Сушильщик после сообщения в котельную об остановке ма-
шины закрывает приток пара на машину (что должно совпа-
дать с моментом окончания выработки бумаги), останавливает
каландр и накат и вместе со своими подручными ослабляет
натяжение сушильных сукон. Для лучшего удаления конден-
сата из сушильных цилиндров необходимо, чтобы сушильные
цилиндры, особенно при наличии в них черпаков, еще враща-
лись некоторое время. После остановки сушильных цилиндров
продувают конденсационные линии и спускают остатки кон-
денсата.
На пусковой скорости проверяют состояние сушильных су-
кон и соединения заправочных канатиков. После остановки
сушильной части осматривают и чистят сушильные цилиндры
от бумажной пыли.
Все члены бригады, обслуживающие бумагоделательную
машину, должны быть хорошо знакомы с имеющимися на каж-
дом предприятии правилами техники безопасности. Следует
помнить, что наибольшее число случаев травматизма происхо-
дит по причине нарушения требований этих правил.
Рабочая одежда членов бригады должна плотно облегать
тело и не иметь свисающих концов; В1 то же время она не
должна стеснять движений. Лучше, чтобы одежда была ли-
271
шена карманов, а при их наличии в них не должны находиться
твердые предметы. Одежда рабочих, обслуживающих сушиль-
ную часть бумагоделательной машины, должна иметь длинные
рукава для предохранения рук от ожогов. Длинные волосы не-
обходимо убрать под сетку или прочно держащуюся на голове
косынку. Обувь не должна скользить и должна строго подби-
раться по размеру.
При опасности аварии или несчастного случая необходимо
немедленно остановить машину, пользуясь для этого одной из
аварийных кнопок «стоп», расположение которых все рабочие
обязаны знать.
Рабочие мостики, лестничные площадки и переходы по ши-
рине бумагоделательной машины необходимо содержать в чис-
тоте и сухими, с тем чтобы рабочий не мог поскользнуться и
упасть. Все эти места должны быть снабжены ограждениями.
Необходимо оградить на приводной стороне машины все опас-
ные места сцепления приводных зубчатых колес, выступающие
концы вращающихся валов, а также места заправки бумаж-
ного полотна в каждый пресс и в сушильную часть бумагодела-
тельной машины. Прочным барьером должна быть ограждена
вся приводная часть машины и приводы мешальных устройств
массных бассейнов.
Паровой шланг для продувки сетки во избежание ожога
рабочего должен быть теплоизолирован на протяжении 1 м от
его выходного отверстия. Безопасная организация труда дол-
жна быть предусмотрена при выполнении работ вручную на
всех операциях. Так, удаление мокрого брака с сеточной части
машины -осуществляют струей воды. С помощью струи воды
производится периодическая очистка сукноведущих валиков от
налипшей бумажной массы. Для этой же цели может быть ис-
пользован и сжатый воздух.
При ручной заправке бумаги межу валами машинного ка-
ландра в опасном месте устанавливается штанга, обеспечиваю-
щая прохождение заправочной полосы бумаги и препятствую-
щая попаданию руки рабочего в промежуток между вращаю-
щимися валами. При промывке сетки крепкой щелочью рабочий
должен пользоваться перчатками, защищающими его от воз-
можного ожога. Так как сушильные цилиндры являются сосу-
дами, работающими под давлением, к их обслуживанию сле-
дует относиться с большим вниманием, постоянно осуществляя
надлежащий технический надзор. Неисправности этих цилинд-
ров могут привести к взрыву.
Несчастные случаи могут иметь место при намотке на на-
кате рулона бумаги чрезмерно большого диаметра и при рас-
стоянии между двумя тамбурными валами менее 150 см. Транс-
портировка готовых рулонов бумаги с наката осуществляется
обычно с помощью подъемного устройства. Стоять под работа-
ющими устройствами, как и ходить в зоне их рабочего движе-
ния, строго запрещается, так как это крайне опасно для жизни.
272
Вскрывать электрооборудование, производить его ремонт,
снимать и ставить предохранители имеет право только дежур-
ный электрик.
В пожарном отношении наибольшую опасность представ-
ляет собой сушильная часть бумагоделательной машины из-за
возможного скопления пыли, бумажного брака, высокой темпе-
ратуры, энергичной вентиляции. По существующей классифика-
ции это помещение относится к категории В. Источниками вос-
пламенения могут быть электропроводка и электрооборудова-
ние, а также перегретые подшипники. Кроме того, загорание
может произойти из-за статического электричества, скаплива-
ющегося на бумажном полотне при его каландрировании и
намотке в рулоны на накате с образованием искрения. Дей-
ственной мерой борьбы со статическим электричеством явля-
ется недопущение пересушки бумаги; применяют введение
в бумажную массу и в бумагу электролитов (поваренной
соли); используют различные нейтрализаторы статического
электричества и приборы (в -том числе аппарат парастатик)-
При пожаре в сушильной части машины в первую очередь
следует выключить вентиляцию и поступление пара в сушиль-
ные цилиндры. Машину останавливать на следует, потому что
мокрое полотно бумаги, поступая в сушильную часть машины,
довольно быстро понизит там температуру и предотвратит за-
горание сушильных сукон. Дальнейшие меры борьбы с пожа-
ром обычные: вызов пожарной охраны и использование имею-
щихся средств пожаротушения.
По вопросам обслуживания бумагоделательных машин и
охраны труда дополнительные сведения приведены в книгах
[3; 5, с. 583—594; 17, с. 42—48, 53—58, 135—160].
§ 56. МЕРЫ БОРЬБЫ СО СМОЛЯНЫМИ ЗАТРУДНЕНИЯМИ
И СЛИЗЕОБРАЗОВАНИЕМ
Смоляные затруднения в производстве бумаги выражаются
в отложениях смолы на оборудовании размольного отдела,
в коммуникациях бумажного производства, на сетке и сукнах
бумагоделательной машины. Эти отложения вызывают на по-
верхности бумаги пятна, а также обрывы бумажного полотна
при его изготовлении на машине. Подобные затруднения чаще
наблюдаются при использовании сульфитной целлюлозы из
хвойных пород древесины, несколько реже при использовании
древесной массы и не имеют места, когда применяется суль-
фатная целлюлоза.
Причиной указанных затруднений являются смола и жиры,
содержащиеся в волокнистых материалах, полученных из дре-
весины хвойных пород. Нельзя утверждать, что чем больше об-
щее содержание смолы в целлюлозе, тем больше проявятся
смоляные затруднения в производстве бумаги. Нередки слу-
чаи, когда при относительно меньшем содержании смолы
273
в исходном полуфабрикате затруднения в производстве прояв-
ляются в большей степени, чем в случаях использования полу-
фабрикатов с высоким содержанием смолы. Как оказывается,
важным в данном случае является не абсолютное содержание
смолы, а содержание так называемой «вредной смолы», вы-
зывающей производственные затруднения.
При разрушении древесной ткани смолы, находящиеся
в смоляных ходах, и жиры, заключенные в паренхимных клет-
ках сердцевидных лучей, могут смешиваться между собой,
создавая в процессах варки, а также последующего размола
целлюлозы липкие, склонные к агрегации образования «вред-
ной смолы». Они то и вызывают указанные выше затруднения
как в процессах производства самой целлюлозы, так и в про-
цессах производства бумаги, изготовляемой из такой целлю-
лозы.
Цимол способствует усилению проявления действия «вред-
ной смолы», бикарбонатная жесткость производственной воды
также приводит к усилению смоляных затруднений. Поэтому
при наличии повышенной бикарбонатной жесткости производ-
ственной воды рекомендуется на стадии размола целлюлозы
предварительно нейтрализовать такую жесткость воды добав-
кой кислот соляной, серной или же раствора сернокислого алю-
миния.
В качестве более эффективного средства борьбы со смоля-
ными затруднениями С. Н. Иванов [5] рекомендует перед раз-
молом целлюлозы введение в массу щелочи (NaOH) в количе-
стве около 0,2 % от массы волокон с доведением pH среды до
7,5 с последующим прибавлением сернокислого алюминия до
pH 4,5—4,8. При этом щелочь образует смоляное мыло, кото-
рое стабилизирует смоляную эмульсию, при последующем при-
бавлении сернокислого алюминия в размолотую массу смоля-
ные частицы закрепляются на волокнах.
Для борьбы с «вредной смолой» в производстве бумаги
в бумажную массу добавляют тринат,рийфосфат или гексаме-
тафосфат, являющиеся пептизаторами смоляных частиц. Прак-
тикуют также, особенно в производстве газетной бумаги, вве-
дение в бумажную массу перед ее выходом на сетку керосина
через дозатор. Однако этим средством нельзя злоупотреблять,
опасаясь вредного действия керосина на резиновую облицовку
валов бумагоделательной машины. Поэтому вместо керосина
лучше пользоваться сернокислым алюминием, осаждающим
смоляные частицы на волокна и препятствующим укрупнению
этих частиц.
Практикой установлено, что смоляные затруднения сущест-
венно снижаются в тех случаях, когда есть возможность по ус-
ловиям технологического процесса ввести в бумажную массу
перед ее размолом минеральные наполнители, особенно диато-
мит или тальк, в количестве около 2 % от массы волокон.
Меньшее влияние оказывает добавка каолина. Мелкодисперс-
274
ные частицы минерального наполнителя при этом предотвра-
щают агломерацию смоляных частиц.
Борьбу со смоляными затруднениями надо начинать с про-
изводства полуфабрикатов. Использование сухой древесины
для варки целлюлозы практически исключает возникновение
в дальнейшем смоляных затруднений. Так как щепа быстрее
и лучше просыхает, чем бревна древесины, то хранение дре-
весины в виде щепы с ее продуванием воздухом является пред-
почтительным. При просушивании древесины жирные кислоты
окисляются кислородом воздуха до оксикислот и их полиме-
ров с переходом в твердое состояние и с потерей липкости.
Кроме того, при сушке частично удаляются летучие компо-
ненты—терпены. В результате этих воздействий смола пере-
стает быть «вредной».
Среди других методов борьбы с «вредной смолой» в произ-
водстве целлюлозы следует отметить целесообразность очистки
варочной кислоты от цимола, предварительной пропарки щепы
в котле с целью удаления терпентинной части смолы, тща-
тельной промывки сваренной целлюлозы теплой водой и отде-
ления от нее щелока, обработки сваренной целлюлозы мою-
щими поверхностно-активными веществами с отделением смолы
флотацией, щелочной экстракции смолы из целлюлозы при
многоступенчатой отбелке с последующей промывкой целлю-
лозы и обработкой ее неионными поверхностно-активными ве-
ществами и полифосфатами. Наконец, нужно отметить и отде-
ление из целлюлозы на смолоотделителе мелкой фракции во-
локон (3—4 % от всего количества целлюлозы), содержащей
основное количество смолы.
Образование слизи в бумажной массе является результа-
том жизнедеятельности бактерий и грибов. Слизь заносится
в бумажную массу со свежей производственной водой, а также
с полуфабрикатами. Слизеобразование усиливается в условиях
наиболее замкнутого цикла использования оборотной воды.
Сгустки слизи скапливаются на стенках оборудования, време-
нами отрываются от него, попадают на образующееся бумаж-
ное полотно, загрязняя его и вызывая его обрывы. Сгустки
слизи на сетке бумагоделательной машины затрудняют процесс
формования бумаги, пачкают сетку и сукна. Таким образом,
слизеобразование приносит бумажной промышленности вред,
по крайней мере, не меньший, чем отложения «вредной смолы».
В производстве бумаги наиболее сильное слизеобразование
наблюдается в летний период из-за развития бактерий. В зим-
ний период слизеобразование менее выражено и в основном
характеризуется жизнедеятельностью грибов. Наиболее благо-
приятными условиями для развития слизи является темпера-
тура среды от 20 до 40 °C и pH среды в пределах 6—8 (для
развития бактерий) и 3—7 (для развития грибов). При 50°C
слизеобразование мало заметно, а при 60°C большинство мик-
роорганизмов погибает.
275
Развитию микроорганизмов способствует недостаточно ин-
тенсивное перемешивание массы в бассейнах, а также наличие
в ней крахмала, белковых и других питательных для микро-
организмов веществ, которые могут поступать в массу с маку-
латурой или в результате роспуска оборотного брака бумаги
с покрытием. Распространение микроорганизмов усиливается
при длительном хранении в бассейнах древесной массы, цел-
люлозы и полуцеллюлозы с влажностью примерно 50 %. В этих
условиях наблюдается снижение показателей механической
прочности и белизны указанных полуфабрикатов, а в готовой
бумаге — снижение показателя ее гладкости.
Слизеобразование наиболее часто наблюдается на бумаж-
ных фабриках, использующих небеленые полуфабрикаты. От-
белка полуфабрикатов способствует их дезинфекции. На сте-
пень прилипания слизи влияет вид поверхности. Слизь легче
задерживается на шероховатых поверхностях (древесина, бе-
тон, ржавое железо), чем на гладких. Детали оборудования
должны быть хорошо пригнаны друг к другу, так как в плохо
доступных для очистки пространствах между ними и в щелях
может скапливаться слизь.
Чаще всего слизь образуют железные бактерии, очень ус-
тойчивые к химическим воздействиям. Кроме этого вида бак-
терий слизь вызывается действием аэробных спорообразующих
бактерий, грибов и водорослей, попадающих в поток массы
с производственной свежей водой.
Слизеобразование связано с появлением от массы неприят-
ного запаха, который иногда сохраняется и в готовой бумаж-
ной продукции. Этот запах является результатом загнивания
слизи и выделения при этом сероводорода, способствующего
в свою очередь развитию серных бактерий. Последние окисляют
сероводород до серной кислоты, вызывающей коррозию обору-
дования. Поэтому особое внимание должно быть обращено на
выбор материалов, из которых изготовляется соприкасающееся
с массой оборудование. Целесообразна внутренняя облицовка
бассейнов кафельными плитками, к гладкой поверхности кото-
рых слизь не пристает. Хорошо себя зарекомендовали трубы
из стекла или керамики и покрытия оборудования резиной,
хлоркаучуком или хлорвинилпластом. Оборудование из меди
не обрастает слизью, видимо, из-за токсичных свойств окислов
и солей меди, присутствующих на его поверхности.
Для избежания слизеобразований необходимо постоянно
следить за чистотой оборудования, осуществляя периодически
чистку и промывку оборудования по заранее установленному
графику, который необходимо неуклонно выполнять. Работу эту
нужно проводить аккуратно, не оставляя подложенных кусоч-
ков сетки, сукна или картона, которые могут быть источниками
накопления слизи. Промывку оборудования осуществляют хло-
рированной водой с содержанием активного хлора 0,25 % или
2%-ным раствором каустической соды с добавкой антисептика.
276
Промывная вода должна в течение нескольких минут циркули-
ровать через всю систему, после чего через подсеточную ванну
ее спускают в сток. Эта операция повторяется несколько раз
с тем, чтобы поступающая на сетку вода была совершенно
чистой.
При наличии достаточно замкнутого цикла использования
оборотной воды нельзя ограничиться только описанной выше
промывкой системы. Необходимо осуществлять постоянное хло-
рирование свежей производственной воды, введение в оборот-
ную воду и в массу хлорамина и использование других активно
действующих антисептиков, разрешенных санитарной инспек-
цией к применению в строго ограниченных дозировках. Ис-
пользование сильно действующих ядохимикатов, как, например,
ртутьорганических соединений, недопустимо главным образом
из-за опасения заражения ими мест водосброса.
Введение хлорамина в промышленных условиях осуществ-
ляют путем раздельного поступления в бумажную массу и
в оборотную воду через питатель газообразного хлора в коли-
честве 0,45—1,35 кг и аммиака 0,015—0,135 кг на 1 т волокон.
Эти химикаты можно вводить в смесительный насос или в дру-
гой подходящий пункт технологического процесса, где они
быстро и равномерно смешиваются с бумажной массой и обо-
ротной водой.
На некоторых предприятиях в целях борьбы со слизеобра-
зованием практикуют периодически осуществляемый-сброс обо-
ротной воды в сток с частичной заменой ее свежей водой. Этот
метод нельзя признать правильным, так как стоимость имею-
щих место при этом потерь существенно превышает затраты
на химикаты, используемые для борьбы со слизеобразованиями.
Иногда рекомендуют после щелочной промывки оборудова-
ния бумагоделательной машины практиковать промывку кис-
лым раствором, состоящим из смеси неорганических и органи-
ческих кислот со смачивающими реагентами и ингибитором
коррозии. Порча микроорганизмами сукон бумагоделательной
машины может быть предотвращена предварительной защитной
обработкой сукон. Следует отметить, что выбор способа очистки
оборудования бумажного производства от слизи определяется
характером возникающих отложений слизи и в различных про-
изводственных условиях он различен.
Дополнительные сведения о борьбе со смоляными затруд-
нениями и сЛизеобразованием приведены в книге [5, с. 595—
602].
§ 57. БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ ДЛЯ ВЫРАБОТКИ
СПЕЦИАЛЬНЫХ ВИДОВ БУМАГИ
Выше были описаны наиболее распространенные столовые
бумагоделательные машины, применяемые при выработке ши-
рокого ассортимента бумаги. Попутно в § 38 описаны сравни-
277
тельно новые конструкции формующих двухсеточных устройств,
получивших в последнее время развитие преимущественно при
выработке массовых видов бумаги на быстроходных бумагоде-
лательных машинах. Конструкции прессовой, сушильной и от-
делочной частей бумагоделательных машин двухсеточного фор-
мования бумаги аналогичны соответственно таковым обычных
столовых машин. Конструкции цилиндровых (круглосеточных),
Рис. 91. Отсасывающий
грудной вал
вакуум-формующих и комбинированных машин используются
в основном для выработки различных видов картона и здесь
не описываются.
Для изготовления разных видов бумаги односторонней глад-
кости (билетной, афишной, этикетной и др.) с массой 30—55 г/м2,
как указывалось в § 44, в сушильной части бумагоделательной
машины применяется сушильный цилиндр большого диаметра
(Янки-цилиндр) с гладкой полированной поверхностью. Формо-
вание и прессование полотна на таких машинах является обыч-
ным для столовых бумагоделательных машин и осуществляется
при скорости машины до 600 м/мин.
При выработке более тонких видов бумаги санитарно-гигие-
нического назначения с массой 8—28 г/м3 используют так на-
зываемые самосъемочные машины, скорость работы которых
в настоящее время достигает 2000 м/мин (обычно 1200—
1400 м/мин). Первоначально формование бумаги проводилось
непосредственно на грудном валу отсасывающего типа (рис.
"91). Затем для этой цели стали использоваться разного типа
конструкции вакуум-формующих валов большого диаметра, что
существенно увеличило зону обезвоживания (в некоторых слу-
чаях в 3 раза) и обеспечило повышенную скорость работы бу-
магоделательной машины.
Известна конструкция бумагоделательной машины для вы-
работки крепированных видов санитарно-гигиенической бумаги
(туалетной с массой 16—25 г/см2, для носовых платков — 21—
26 г/м2, полотенечной — 20—48 г/м2, крепированной целлюлоз-
ной ваты—16—28 г/м2), в которой формование бумажного
полотна осуществляется между сеткой и сукном (рис. 92). При
этом сформованное полотно по нижней стороне сукна входит
278
в пресс и, пройдя последовательно под двумя прижимными ва-
лами, огибает горячую поверхность Янки-цилиндра, на которой
с помощью шабера крепируется с целью улучшения важных
для указанных видов бумаги свойств: мягкости и впитывающей
способности. Янки-цилиндр питается паром высокого давле-
ния— 980—1078 кПа и снабжен колпаком скоростной сушки,
из которого на бумажное полотно поступает горячий воздух
Рис. 92. Самосъемочная машина с формованием полотна между сеткой
и сукном:
/ — напуск бумажной массы; 2 — сетка; 3 — самосъемное сукно; 4 — вакуум-формующий.
цилиндр; 5 — прессовое сукно; 6 — Янки-цилнндр с вентиляционным колпаком; 7 — кре-
пирующий шабер
с температурой до 400 °C. Иногда на машинах, вырабатываю-
щих тонкие виды бумаги, кроме Янки-цилиндра вслед за ним
помещают досушивающую часть машины, состоящую из не-
скольких обычных бумагосушильных цилиндров диаметром по>
1,5 м. После досушивающих цилиндров часто при выработке
крепированной бумаги устанавливают двухвальный каландр
для фиксации крепа и затем уже бумажное полотно наматыва-
ется в рулон на накате.
Быстрое и энергичное обезвоживание на бумагоделательной
машине сильно разбавленной бумажной массы садкого помола
дает возможность получить полотно тонкой бумаги с равно-
мерным распределением волокон даже при относительно боль-
шой их длине. Поэтому такой метод формования бумаги полу-
чил применение не только при изготовлении санитарно-гигие-
нических видов бумаги, но и при выработке бумаги-шелковки,.
состоящей из длинных слабофибриллированных волокон.
Подобная бумага служит основой для ротаторной пленки,
используемой в технике размножения документов. Применяется
она в качестве тонкой, эластичной специальной упаковочной
бумаги и для других целей. Этим методом можно изготовлять
бумагу из различных волокнистых материалов: разных видов
целлюлозы, макулатуры, древесной массы и синтетических во-
локон.
279
Длинноволокнистую бумагу, являющуюся нетканым мате-
риалом, т. е. материалом, который в ряде случаев может за-
менить ткань, с широким диапазоном массы (от 5 до 500 г/м2)
при равномерном распределении волокон можно получить на
бумагоделательной машине, имеющей наклонную сетку (рис.
93). При этом методе формования бумаги возможно изготов-
ление не только однослойной бумаги, но и двухслойной бумаги
и даже с большим числом слоев, что позволяет получать во-
Рис. 93. Схема формования полотна на наклонной сетке:
1, 2 — напускные устройства; 3 — отсасывающие ящики; 4 — сетка; 5 —нанесенный слой
волокон
локнистые материалы с массой от 20 до 1000 г/м2 при скорости
от 0,5 до 250 м/мин.
В машинах с наклонной сеткой создаются лучшие условия
для получения бумажного полотна с однородной массой 1 м2
и равномерным просветом бумаги, чем на машинах с плоской
сеткой, так как при движении массной суспензии под неко-
торым углом к сетке над элементами поверхности полотна от-
сутствует постоянный столбик суспензии и равномерность по-
лотна в данном случае в меньшей степени зависит от однород-
ности массной суспензии.
Как видно из рис. 93, полотно первого слоя формуется над
двумя отсасывающими ящиками, расположенными под выпуск-
ной губой, которая одновременно служит подводящим каналом
для суспензии, формирующей второй слой. Над тремя другими
отсасывающими ящиками на сетку поступает суспензия для
верхнего слоя. Окончательное обезвоживание полотна происхо-
дит над третьей группой отсасывающих ящиков, где оба слоя
соединяются в единое целое.
При изготовлении на наклонной сетке тончайших видов бу-
маги масса, разбавленная оборотной водой, поступает на сетку
с весьма малой концентрацией (0,025—0,05 %). В зависимости
280
от величины вакуума в отсасывающих ящиках, свойств исход-
ной волокнистой массы и вида изготовляемого волокнистого
материала влажность полотна, сходящего с сетки, находится
в пределах 20—40 %.
В последнее время формование полотна между двумя сет-
ками стало применяться и при выработке санитарно-гигиениче-
ских видов бумаги, а также различных нетканых материалов
с массой от 5 до 1000 г/мг.
Дополнительные сведения о бумагоделательных машинах
для выработки специальных видов бумаги приведены в книгах
[5, с. 602—632; 21, с. 176—184].
§ 58. БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ СУХОГО СПОСОБА
ФОРМОВАНИЯ БУМАГИ
Принципы, положенные в основу обычного способа изго-
товления бумаги, приводят к тому, что бумага с относительно
высокими показателями механической прочности отличается
плотной, сомкнутой структурой, сравнительно малой пористо-
стью и небольшой впитывающей способностью. Фильтроваль-
ные и другие виды бумаги, обладающие хорошей впитываю-
щей способностью, как правило, имеют невысокие показатели
механической прочности. К этому следует добавить, что вслед-
ствие использования относительно коротких волокон бумага
обычной выработки отличается сравнительно невысокими по-
казателями по сопротивлению раздиранию и удлинению до
разрыва (растяжимости). Таким образом, при обычном спо-
собе производства не удается сочетать в бумаге свойств вы-
сокой механической прочности с высокими показателями порис-
тости и впитывающей способности, т. е. не удается получить
бумагу, которая могла бы служить достаточно полноценным
заменителем ткани.
Встречающиеся при изготовлении подобной бумаги трудно-
сти удалось преодолеть лишь с изобретением в Советском Со-
юзе так называемого сухого метода выработки длинноволок-
нистых видов бумаги.
Длинноволокнистая бумага, полученная сухим методом, об-
ладает эластичностью, высокой впитывающей способностью и
одновременно высокой механической прочностью. Совокупность
этих свойств и ряд других особенностей резко отличают ее от
обычной бумаги и приближают к тканям. Ценные свойства
этой бумаги объясняются особенностями ее получения, приме-
нением волокнистых материалов с длиной волокон от 2,5 до
45 мм, а также использованием различных проклеивающих
веществ, придающих бумаге желательные свойства.
При сухом методе изготовления длинноволокнистой бумаги
нет процесса размола и связанного с ним укорочения волокон.
Естественная длина волокон полностью сохраняется и исполь-
зуется для придания бумаге нужных свойств. Отсутствие в дан-
281
яом случае фибриллирования волокон не вызывает чрезмерно
высокой сомкнутости бумажного листа, т. е. не снижает впи-
тывающей способности бумаги. Однако для скрепления между
собой длинных и нефибриллированных волокон необходимо ис-
пользовать в относительно больших количествах адгезивы.
В качестве таковых применяют водные растворы крахмала, по-
ливинилового спирта или водные дисперсии полимеров, напри-
мер латексов синтетического каучука.
Сначала сухим способом были получены длинноволокнистые
виды бумаги, отличающиеся повышенной прочностью в машин-
ном направлении. Такие виды бумаги вырабатываются на бу-
магоделательных машинах специальной конструкции. В техно-
логии производства бумаги сухим способом удачно сочетаются
оборудование и технологические процессы, применяемые в бу-
мажной и текстильной отраслях промышленности (рис. 94).
Обычно в качестве исходного волокнистого сырья применя-
ется обезжиренный хлопок, который в виде тонкого прочеса,
получаемого с кардочесальных машин 1, проходит по конвей-
еру 2 проклеивающую часть 3 бумагоделательной машины, где
проклеивается крахмальным клейстером или другим видом
связующего. Затем хлопковое полотно отжимается, высушива-
ется в сушильной части 4, уплотняется в каландре 5 и нама-
тывается в рулон на иакате 6. Из-за специфических особенно-
стей кардочесальных машин изготовляемая подобным способом
бумага имеет ярко выраженную ориентацию волокон в машин-
ном направлении и, следовательно, повышенную прочность на
разрыв в этом же направлении, которая в 6—7 раз превышает
ее прочность на разрыв в поперечном направлении. Подобным
образом и изготовляются основы электроизоляционной мика-
лентной бумаги и ротаторной пленки. Ранее длинноволокнистая
бумага-шелковка изготовлялась в основном в Японии, сырьем
для которой служили лубяные волокна различных растений,
произрастающих в Японии, из которых наиболее широкое при-
менение получили кодзу, кува, гампи, митсумата и др.
Сухим способом с использованием волокон хлопка удалось
получить бумагу, которая, судя по отзывам потребителей, не
уступала по качеству соответствующей японской бумаге.
В период Великой Отечественной войны 1941—1945 гг., по
предложению автора этой книги, успешно была испытана в ка-
честве заменителя марлевых бинтов длинноволокнистая проч-
ная в машинном направлении хлопковая бумага, изготовлен-
ная сухим способом. Бумага оказалась пригодной для замены
марлевых бинтов при фиксации шин и лангет, для гипсовых
повязок и для накладывания повязок на малопромокающие
раны, а также для косынок в условиях внутригоспитальной
работы.
Для получения различных видов бумаги,, обладающих при-
мерно одинаковой механической прочностью в машинном и
в поперечном направлениях, применяется другой тип бумаго-
282
Рис. 94. Схема бумагоделательной машины для выработки сухим способом продольно-прочной бумаги
Рис. 95. Схема бу-
магоделательной
делательной машины — Ма-
шина аэродинамического
формования (рис. 95). От
предыдущего типа ма-
шины эта машина отлича-
ется своей листообразую-
щей частью, которая позво-
ляет вырабатывать бумагу
и картон самого разнооб-
разного назначения из' ра-
стительных, искусственных
или минеральных волокон
различной длины. С рас-
ката 1 хлопок или другой
волокнистый материал по-
ступает на расчесывающие
узлы 2 листообразующей
части машины. Затем, дви-
гаясь по колосниковой ре-
шетке, волокна освобожда-
ются от мелкого сора и ко-
ротких волокон, после чего
попадают в приемную ка-
меру 3. Под влиянием ва-
куума, создаваемого венти-
лятором 5 в отсасывающей
камере 6, волокна в дез-
ориентированном состоянии
оседают на сетке 4, кото-
рая проходит через клее-
вую ванну 7. Здесь волок-
нистый слой находится
между сеткой 4 и сукном 8.
Избыток клея отжимается
между валами 9, а полу-
ченная бумага подверга-
ется сушке на цилиндре 10,
сукно которого подсыхает
на сукносушителе 11. Да-
лее бумага подвергается
каландрированию в ка-
ландре 12 и наматывается
на накат 13. Содержание
связующего вещества в го-
товой бумаге в зависимо-
сти от ее вида составляет
12—40%.
При выработке на опи-
сываемой машине равно-
284
прочной длинноволокнистой бумаги можно применять напол-
нители в виде порошков и мелкой волокнистой крошки. Полу-
чение продукции возможно и из смеси различных волокон.
В вырабатываемой бумаге отношение величины сопротивления
разрыву в машинном направлении к величине сопротивления
разрыву в поперечном направлении составляет 1 : 0,9—0,8. В не-
которых случаях прочность в поперечном направлении оказы-
вается даже несколько более высокой, чем в машинном.
В Советском Союзе сухим способом были получены различ-
ные равнопрочные длинноволокнистые электроизоляционные
виды бумаги, теплоизоляционные материалы, в том числе с ис-
пользованием асбестовых волокон, щелочестойкая бумага из
хлопковых волокон с поливиниловым спиртом в качестве свя-
зующего, реставрационная бумага, как прочная в машинном
направлении, так и равнопрочная для укрепления при реставра-
ции старинных документов и библиотечных материалов, раз-
личные фильтровальные виды бумаги из смеси вискозных и
синтетических волокон и пр. Позже сухой способ для получения
бумажной продукции, обладающей изотропными свойствами,
получил применение и за рубежом. Этим способом изготовля-
ется многослойный картон с различным видом волокон в каж-
дом слое, фильтровальная и электроизоляционная бумага,
твердые плиты, водостойкий картон и др. Известен опыт полу-
чения сухим способом картона для штампованных коробок из
бумажной мукулатуры. Изготовляются также легкие нетканые
материалы для постельного белья, скатертей и т. д. На одной
из установок, имеющих две формующие секции, между ними
расположено устройство для подачи армирующего материала —
тонкой найлоновой сетки с массой не более 5 г/м2.
Машина при скорости 80 м/мин выпускает нетканый мате-
риал с обрезной шириной полотна 1,6 м. Длина машины 48 м.
Машина предназначена для использования волокон целлюлозы
при изготовлении нетканых материалов, но пригодна также и
для использования различных других волокон (кожи, корот-
ких синтетических волокон, металлических и пр.), а также ми-
неральных наполнителей (каолина и др.).
На рис. 96 представлена схема формующего устройства од-
ной из канадских фирм, выпускающих бумагу, изготовляемую
сухим способом. Распущенная целлюлоза подается через вход-
ное отверстие 1 в канал 2. Сжатый воздух, служащий для пе-
ремещения волокон с нужной скоростью и разбивки волокни-
стых хлопьев, подается через впускные отверстия 3 и 7. Кон-
фигурация канала и требуемая скорость воздуха обеспечивают
отделение диспергированных волокон от неразделенных, воз-
вращаемых к входному отверстию 1 на повторную циркуляцию.
Диспергированные же волокна через выпускную трубу 4 по-
падают на движущуюся сетку 6, на которой они равномерно
осаждаются благодаря вакууму, создаваемому в отсасываю-
щем ящике 5.
285
в
Рис. 96. Схема формующего устройства
одной из канадских фирм для изготов-
ления бумаги сухим способом
Для выработки различных видов бумаги сухим методом
формования уже изготовлены бумагоделательные машины, рас-
считанные на скорость 300 м/мин. Предполагается, что новое
поколение бумагоделательных машин обеспечит возможность
изготовления различной продукции методом сухого формования
при скорости до 500 м/мин.
В 1984 г. ЦНИИбуммаш разработал конструкцию бумаго-
делательной машины для получения сухим способом крупно-
пористой фильтровальной
бумаги с массой 120—
250 г/м2 из химических во-
локон. Формование бумаж-
ного полотна осуществля-
ется аэродинамическим спо-
собом, при котором диспер-
гированные в воздушном
потоке волокна осаждаются
на сетку в виде четырех
элементарных слоев, после-
довально укладываемых
друг на друга. Общее бу-
мажное
щееся
ками,
зующим, избыток которого
отсасывается. Полотно
между двух сукон отжима-
затем контактным способом
полотно, находя-
между двумя сет-
пропитывается свя-
и
„ется в двух двухвальных прессах
высушивается, проходя последовательно через семь бумагосу-
шильных цилиндров. Далее полотно проходит через пятиваль-
ный каландр, в котором два средних вала бумажные набивные,
и наматывается в рулон на осевом накате. Кромки полотна
для последующего изготовления шпагата обрезаются и нама-
тываются отдельно. Скорость машины по приводу 300 м/мин,
обрезная ширина бумаги 1100 мм.
В некоторых случаях при изготовлении сухим способом за-
менителей ткани пользуются электростатическим методом осаж-
дения волокон. Наряду с сухим способом изготовления нетка-
ных материалов, все большее развитие приобретает для этой
цели и мокрый способ, позволяющий вырабатывать нетканые
материалы при большой скорости и с использованием в компо-
зиции наряду с длинными также и относительно короткие во-
локна. Однако до сих пор не установлено, какому из способов
следует отдать предпочтение.
Считается, что трудовые затраты на 1 кг производимой
продукции при сухом способе в 2 раза больше, чем при мокром
способе, а капиталовложения при мокром способе в 6 раз
больше, чем при сухом. Возможности использования древесной
целлюлозы для производства нетканых материалов в случае
286
мокрого способа открывают перспективы более широкого ис-
пользования именно этого способа. По-видимому, оба способа
имеют перспективы для развития и будут применяться в за-
висимости от технических требований, предъявляемых к изго-
товляемой ими продукции. При этом следует иметь в виду,
что одно из существенных преимуществ сухого способа — эко-
номия воды и незагрязнение водоемов.
О бумагоделательных машинах сухого способа формования
бумаги можно дополнительно прочесть в книге [20, с. 204—211].
Глава 14
ОБРАБОТКА БУМАГИ ПОСЛЕ
БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ
§ 59. УВЛАЖНЕНИЕ БУМАГИ И КАЛАНДРИРОВАНИЕ
В СУПЕРКАЛАНДРЕ
В тех случаях, когда после изготовления бумаги на бумаго-
делательной машине требуется дальнейшее ее уплотнение, по-
вышение показателей ее гладкости, лоска или прозрачности, бу-
магу пропускают через суперкаландр. Однако для придания ей
пластичности — свойства, обеспечивающего надлежащее уплот-
нение и выглаживание поверхности бумаги при пропуске ее
между валами каландра, бумагу необходимо равномерно ув-
лажнить. Увлажнение осуществляют либо на самой бумагоде-
лательной машине перед накатом, либо на увлажнительном
станке. Иногда бумагу увлажняют на перемотно-резательном
станке. Практикуют и увлажнение бумаги (одностороннее или
двухстороннее) подпариванием ее с одной или с двух сторон на
самом суперкаландре до пропуска ее между валами этого ка-
ландра.
При увлажнении бумаги основное внимание должно быть об-
ращено на равномерное восприятие бумагой влаги, для чего
необходимо, чтобы при ее увлажнении каплями воды они были
по возможности более тонко диспергированы. В основном ис-
пользуются три вида увлажнителей бумаги: спрысковой, ще-
точный, распылитель.
Спрысковой увлажнитель состоит из спрысковой
трубы с регулируемыми соплами. Вода под давлением выходит
через сопла и, ударяясь о поверхность отражателя, образует
мельчайшие водяные капельки, которыми и увлажняется бумага.
Щеточный увлажнитель состоит из ванны, наполнен-
ной водой, погруженного в ванну обрезиненного валика и вра-
щающейся круглой щетки, разбрызгивающей воду, снимаемую
щеткой с обрезиненного валика. Степень увлажнения бумаги
регулируют, меняя частоту вращения щеточного валика и
уровня воды в ванне.
287
Распылительное увлажняющее устройство
увлажняет бумаги водой, подаваемой сжатым воздухом в рас-
пылительные сопла. Капли воды должны быть при этом по воз-
можности более тонко диспергированы. Это достигается приме-
нением соответствующих насадок распылителей, использованием
воздуха для пневматического распыления воды достаточно вы-
сокого давления и другими мероприятиями, в числе которых
может быть отмечен и электростатический метод увлажнения.
Последний характеризуется тем, что каплям воды, разбрызги-
ваемой пневматическим способом, одновременно сообщается
отрицательный электростатический заряд, благодаря которому
снижается величина поверхностного натяжения на границе фаз
капля воды — воздух.
Вследствие взаимного отталкивания капель предотвращается
их столкновение и слияние в более крупные капли. Стремясь
к положительному полюсу постоянного тока, к которому при-
соединен бумаговедущий валик, капли воды на большой скоро-
сти ударяются о поверхность бумаги и энергично проникают
в ее поры. Недостатком электростатического способа увлажне-
ния бумаги является необходимость размещения всей установки
под сеточным экраном, снабженным прорезями для входа и вы-
хода бумаги. Это вызвано высоким напряжением (100 000 В),
применяемым для сообщения каплям воды отрицательного элек-
трического заряда.
В последнее время электростатический способ увлажнения
бумаги усовершенствован и получил распространение. Каждой
из сторон бумаги в отдельности сообщается одинаковый по ве-
личине, но противоположный по знаку заряд. Под действием
электрического поля частицы воды падают на поверхность бу-
маги со скоростью, значительно превышающей скорость свобод-
ного падения этих частиц в воздухе под влиянием силы тяже-
сти. Поэтому траектория движения частиц воды почти не сме-
щается потоком воздуха, увлекаемого движущейся бумагой, и
частицы воды пересекают этот слой воздуха, полностью осаж-
даясь на бумаге. Это позволяет контролировать количество
воды, наносимой на поверхность бумаги, и регулировать влаж-
ность бумаги измерением общего расхода воды на увлажнение
и в каждое сопло в отдельности.
В увлажненной с двух сторон бумаге не остается остаточ-
ных электрических зарядов, чему способствует также электро-
проводность бумаги. Электростатический метод увлажнения
способствует выработке бумаги с надлежащей плоскостностью,
равномерной влажностью и лишенной зарядов статического
электричества. Однако этим способом нельзя пользоваться,
если бумага имеет легко разрушаемую и быстро размокающую
при увлажнении поверхность, например как у бумаги с покры-
тием, поверхность которой размокает и теряет лоск.
Известна установка для увлажнения бумаги электростатиче-
ским способом мощностью 100 кВт, работающая при скорости
288
600 м/мин. При увлажнении на этой установке клееной бумаги
и проникновении воды в толщу бумажного полотна на глубину
только 7 % от его толщины оказывается уже достаточным для
снятия в бумаге внутренних напряжений, вызывающих наруше-
ние ее плоскостности.
В случаях, когда требуется значительное увлажнение бу-
маги, например конденсаторной бумаги перед ее каландрирова-
нием, пользуются увлажнительным устройством, состоящим из
трех расположенных друг над другом обрезиненных валов и
установленной под нижним валом ванны для стока воды. Бу-
мага, проходя между смоченными спрысковой водой валами,
увлажняется. В таком увлажнительном устройстве можно про-
водить как одностороннее, так и двухстороннее увлажнение бу-
маги. Требуемая степень увлажнения регулируется количеством
подаваемой воды и изменением давления между валами.
Для получения равномерной влажности бумажного полотна,
перед тем как пропускать его через суперкаландр, в большин-
стве случаев целесообразно кондиционировать бумагу в специ-
альном помещении, которое ранее называлось «сырилкой», где
поддерживается повышенная относительная влажность окру-
жающего воздуха (примерно 75 %).
На старых фабриках подобное помещение обычно размеща-
лось в подвальном этаже. Оно не отапливалось и не вентили-
ровалось. Повышенная относительная влажность воздуха созда-
валась либо конденсацией паров влажного и теплого воздуха,
поступающего из зала бумагоделательных машин, либо увлаж-
нением водой пола этого помещения.
В современных условиях для кондиционирования бумаги ис-
пользуют помещения, в которых автоматически поддерживаются
кондиционные величины температуры и влажности воздуха.
Время кондиционирования бумаги зависит от ее свойств и на-
значения, а также от условий кондиционирования. Очевидно,
что для выравнивания влажности клееной бумаги, в особенно-
сти повышенной массы 1 м2, требуется при всех прочих равных
условиях больше времени из-за затрудненного в данном случае
влагообмена, чем для неклееной бумаги.
Наиболее эффективно кондиционирование бумаги в специ-
альных установках, которые могут быть расположены как на
современных скоростных бумагоделательных машинах перед
накатом, так и отдельно, вне бумагоделательной машины.
В этих установках самой различной конструкции бумага под-
вергается воздействию воздуха, температура которого 45—60 °C
и относительная влажность 80—100 %.
Подробные данные об устройстве и работе машинного ка-
ландра и суперкаландра приведены в книге [13]. В учебнике же
приводятся необходимые технологу основные сведения.
Суперкаландр (рис. 97) отличается от машинного ка-
ландра большим числом валов (от 8 до 16) и наличием наряду
с металлическими валами набивных валов, т. е. валов с бумаж-
10
Заказ № 2948
289
Рис. 97. Суперкаландр:
1 — механизм прижима и подъема валов; 2 — разгонный валик; 3, 6 — распределяющие
дуги; 4 — разматываемый рулон; 5 — станина каландра; 7 — накат; S — нижний вал; 9 —
подъемник для заправки бумаги; 10 — металлический вал;' 11— бумаговедущий валик;
12 — набивной (бумажный) вал; 13 — верхний вал
ной набивкой. Виды бумаги для письма и печати, в том числе
и мелованная бумага, подвергаются пропуску через суперка-
ландр для приобретения в результате этой операции повышен-
ных показателей гладкости и лоска. Пергамин-бумага из массы
жирного помола, пропущенная через суперкаландр, существенно
повышает свою прозрачность и превращается в чертежную
кальку. Электроизоляционные виды бумаги (конденсаторная,
кабельная) подвергаются суперкаландрированию с целью уп-
290
лотнения своей структуры. Таким образом, назначение суперка-
ландра различно в зависимости от вида пропускаемой между
его валами бумаги.
Металлические валы суперкаландра аналогичны валам ма-
шинного каландра. Приблизительный диаметр валов каландра,
мм: нижнего опорного 400—600, верхнего металлического 300—
400, средних металлических 200—250. Валы с бумажной набив-
кой, чередующиеся с металлическими, имеют диаметр 300—
400 мм. В середине каландровой батареи устанавливают один
над другим два набивных бумажных вала, пройдя которые,
бумага уже другой своей стороной выглаживается, соприка-
саясь с гладкой поверхностью металлического вала. Меняя
в суперкаландре по его высоте местоположение двух рядом
расположенных бумажных валов, можно регулировать число
захватов бумаги, при которых она той или иной своей стороной
соприкасается с поверхностью металлических валов суперка-
ландра. Таким образом, менее гладкую сеточную сторону можно
привести в соприкосновение с металлическими валами каландра
большее число раз, чем верхнюю, и приблизить гладкость этой
стороны бумаги к гладкости ее верхней стороны. Очевидно,
в суперкаландре, где отсутствуют два рядом расположенных
бумажных вала, будет все время выглаживаться только одна
сторона бумаги, что обеспечит получение бумаги односторонней
гладкости.
Каландр приводится в движение от нижнего вала и иногда,
при большом числе валов, от третьего или пятого вала, соеди-
ненного с электродвигателем через редуктор. При заправке бу-
маги через каландровые валы скорость бумажного полотна не
велика и обычно находится в пределах 10—15 м/мин. Рабочая
скорость каландра в зависимости от вида каландрируемой бу-
маги изменяется в широких пределах.
При каландрировании широкого ассортимента видов бумаги
для письма и печати обычно применяется скорость 600—
750 м/мин. Мелованную бумагу рекомендуется каландрировать
при скорости не выше 300 м/мин, а конденсаторную в зависимо-
сти от толщины уплотняемой бумаги — при скорости от 100 до
250 м/мин. Чем выше скорость каландрирования, тем более
твердыми должны быть бумажные валы, хотя лоск быстрее по-
вышается при применении мягких набивных валов.
В зависимости от назначения каландрируемой бумаги к на-
бивным бумажным валам предъявляются различные требова-
ния. Для уплотнения в суперкаландре конденсаторной бумаги
набивные бумажные валы изготовляются с использованием так
называемой асболатексной бумаги, содержащей асбест (70—
80 %) и тряпичную льняную полумассу (30—20 %). В качестве
связующего используется синтетический латекс. Набивку осу-
ществляют в гидравлическом прессе при удельном давлении
34,2—49 МПа. Подобные валы отличаются высокой термостой-
костью, твердостью 42—46 единиц по Шору и длительным
10* 291
сроком службы, хотя их шлифуют чаще, чем валы, набитые шер-
стяной бумагой, т. е. бумагой, в композиции которой содер-
жатся волокна шерсти, придающие валам упругость.
Набивку асболатексной бумагой или грубой бумажной
тканью рекомендуется применять и при каландрировании тон-
ких прозрачных видов бумаги. При пропуске же через супер-
каландр газетной и ей подобных видов бумаги рекомендуется
применять бумажные валы с набивкой шерстяной бумагой.
Еще более высокая упругость вала достигается при использова-
нии хлопковой набивки. Валы с такой набивкой применяются
для каландрирования мелованной бумаги. При набивке некото-
рых видов бумажных валов полное давление в прессе достигает
68,6—82,3 МПа, а при набивке хлопковых валов очесами хлопка
последние спрессовывают под давлением 98—117,6 МПа.
Пропуск бумаги через суперкаландр осуществляется следую-
щим образом. Бумажное полотно из рулона, установленного на
раскате, по расправляющей дуге заправляется через верхний
вал суперкаландра и последовательно проходит между верти-
кально расположенными друг над другом валами. При этом
рулон бумаги с раската постепенно разматывается, а бумажное
полотно подвергается трению о поверхности валов и все возра-
стающему давлению, которое складывается из давления массы
валов суперкаландра и дополнительно создаваемого давления
прижима валов друг к другу. Трение между валами работаю-
щего суперкаландра и бумажного полотна о поверхности валов
возникает из-за радиальной деформации набивных валов и не-
которого различия в скоростях вращения металлических и на-
бивных валов. При каландрировании бумаги набивные валы
служат упругой подкладкой, предохраняющей бумажное по-
лотно от раздавливания. Из суперкаландра бумага выходит
в зазоре между двумя нижними валами, после чего она нама-
лывается в рулон на накате.
Раскат снабжается тормозным устройством, поддерживаю-
щим заданное натяжение полотна, что обеспечивает пропуск
полотна без морщин. Накат каландра может быть осевой
(фрикционный или электронакат) или периферический (бара-
банный). Валы суперкаландра и рулоны бумаги меняют с по-
мощью крана. Специальный подъемник (лифт), перемещаемый
вместе с рабочим-каландровщиком с заправочной скоростью,
обеспечивает возможность удобной заправки бумаги между
всеми валами многовального суперкаландра.
Рабочая скорость суперкаландра обычно на 50—80 % выше
скорости соответствующей бумагоделательной машины и' нахо-
дится в пределах 150—1100 м/мин. Более высокая скорость су-
перкаландра по сравнению со скоростью бумагоделательной
машины связана с тем, что суперкаландр работает периодиче-
ски, тогда как бумагоделательная машина работает непрерывно.
Ширина суперкаландра соответствует или кратна ширине бума-
годелательной машины и в мировой практике достигает 8500 мм,
292
что исключает необходимость при пропуске через суперкаландр
предварительного разрезания в продольном направлении бу-
мажного полотна, вырабатываемого на современных широких
бумагоделательных машинах. Однако суперкаландры для ка-
ландрирования технических видов бумаги (конденсаторной, пер-
гамина) изготовляют обычно с шириной не более 2,4 м, что
объясняется меньшей шириной этих видов бумаги на бумагоде-
лательной машине и стремлением получения наиболее равно-
мерной их отделки.
Линейное давление'в нижнем зазоре между валами суперка-
ландра при каландрировании разных видов бумаги для письма
и печати составляет 980—2450 Н/см и лишь в отдельных слу-
чаях до 3430 Н/см, мелованной бумаги — не выше 1372—
1470 Н/см, конденсаторной бумаги — до 5880 Н/см, пергамина —
3920—4900 Н/см.
При пропуске бумаги через суперкаландр бумажное полотно
должно иметь вполне определенную и равномерную влажность.
Пропуск через суперкаландр чрезмерно сухой бумаги влечет
за собой частые обрывы бумажного полотна, к тому же качество
каландрированной бумаги при этом оказывается невысоким: она
имеет низкие показатели гладкости, лоска и плотности. Вместе
с тем высокая влажность каландрируемой бумаги также непри-
емлема. В этом случае возможны обрывы, раздавливание струк-
туры бумажного полотна, а также потемнение бумаги и появ-
ление на ее поверхности залощенных, темных и просвечивающих
мест. Последний дефект особенно резко проявляется тогда,
когда увлажнение бумаги перед каландрированием было не-
равномерным.
Степень гладкости, полученная в результате каландрирова-
ния чрезмерно увлажненной бумаги, не является постоянной и
с течением времени уменьшается. Таким образом, в каждом
случае в зависимости от вида каландрируемой бумаги и усло-
вий ее каландрирования существует оптимальная величина
влажности каландрируемой бумаги. При этом следует иметь
в виду, что некоторое количество влаги испаряется в процессе
каландрирования на горячих валах каландра.
Влажность бумаги, которую при каландрировании можно
считать оптимальной, имеет следующие значения, %: для писчей
и типографской бумаги № 1 — 5,5—7, писчей и типографской
№ 2 и № 3 — 6—8, бумаги с высоким содержанием древесной
массы (пачечная, для текстильных патронов и конусов) —7—10,
папиросной—10—12. Влажность конденсаторной бумаги перед
пропуском через суперкаландр доводят до 10—13 %, если необ-
ходимо получить бумагу плотностью 1 г/см3, и до 24—30 %,если
бумага должна иметь плотность 1,2 г/см3 и более. Пергамин,
пропускаемый через суперкаландр для получения чертежной
кальки, должен иметь влажность 24—28 %. Мелованную бумагу
для уплотнения покровного слоя, придания ему гладкости и
выравнивания толщины бумаги пропускают через суперкаландр
293
при влажности 4—6 %. При влажности ниже 4 % ухудшается
гладкость бумаги. Если влажность мелованной бумаги превы-
шает 7%, то в результате каландрирования образуются на бу-
маге «мертвые» складки. Возможно также размягчение покров-
ного слоя и повышенное выщипывание частиц пигмента с при-
липанием их к поверхности металлических валов.
Эффект каландрирования зависит от температуры валов су-
перкаландра. При нагревании бумага легче разглаживается. По-
вышая температуру валов суперкаландра, можно в ряде случаев
обойтись меньшим их числом, снизить удельное давление калан-
дрирования и, главное, получить прочную бумагу с высокой
гладкостью поверхности. Эффект повышения в данном случае
механической прочности бумаги после ее пропуска через супер-
каландр определяется не только пластификацией волокон, но и
размягчением гемицеллюлоз, которые при этом способны обра-
зовывать дополнительные межволоконные связи. Однако темпе-
ратура валов суперкаландра не должна быть высокой, чтобы не
вызвать пересушку бумаги, а также деформацию валов.
Оптимальная величина температуры каждого из валов ка-
ландра устанавливается опытным путем в зависимости от вида
каландрируемой бумаги, ее влажности, скорости работы ка-
ландра, числа захватов бумаги в каландре и от других перемен-
ных факторов процесса каландрирования. При увеличении ско-
рости суперкаландра температуру его валов несколько повы-
шают, применяя специальный подогрев двух или трех валов
суперкаландра паром. Температура набивных валов при этом не
должна превышать 60—70 °C. В тех случаях, когда температура
поверхности валов становится чрезмерно высокой из-за их тре-
ния при скорости, превышающей 500 м/мин, не только отклю-
чают систему подогрева валов, но применяют охлаждение валов
водой или воздухом.
Производительность каландра, кг/ч,
Р = 0,06М^, (49)
где b — рабочая ширина, м; v — рабочая скорость, м/мин; q—
масса 1 м2 бумаги, г; k — коэффициент использования рабочего
времени каландра (0,5—0,8 в зависимости от вида бумаги).
Рабочее время суперкаландра в сутки составляет 23 ч (1 ч
отводится на уборку, мытье и обкатку валов).
Мощность, потребляемая каландром, кВт,
N = krnbv, (50)
где п — число валов каландра; ki— коэффициент, зависящий
от конструкции суперкаландра, вида бумаги и применяемого
давления; ki = 0,015—0,026.
При каландрировании область воздействия на полотно бу-
маги валов каландра может быть разделена на две зоны, кото-
рые переходят одна в другую примерно по центральной линии
между валами. В первой зоне поверхность выглаживается под
294
действием силы, направленной в основном перпендикулярно по-
верхности; при этом выступы на поверхности бумажного по-
лотна уплотняются до уровня углублений. Во второй зоне силы
сжатия действуют в основном в осевом направлении и волокна
при этом сдвигаются, заполняя свободные пространства между
ними.
Бумага в суперкаландре одновременно подвергается дей-
ствию давления и трения между металлическими и упругими
набивными валами. При этом с увеличением при каландрирова-
нии давления уменьшается толщина бумаги, ее пористость, воз-
духопроницаемость, сопротивление раздиранию, светонепрони-
цаемость, а также степень проклейки. Одновременно растут
гладкость, плотность, удлинение до разрыва и в какой-то сте-
пени лоск бумаги, который в основном определяется увеличе-
нием трения между валами. Сопротивление бумаги продавли-
ванию с увеличением давления при каландрировании практи-
чески не изменяется.
При пропуске бумаги через суперкаландр так же, как это
было указано выше, при рассмотрении работы машинного ка-
ландра, наблюдается либо повышение сопротивления бумаги
разрыву, либо снижение величины этого показателя. Если бу-
мага изготовлена из гибких равномерно увлажненных волокон
целлюлозы, то обычно сопротивление разрыву бумаги, прошед-
шей через суперкаландр, возрастает. Если же бумага содержит
в основном грубые волокна древесной массы или неравномерно
увлажнена, то чаще всего в результате суперкаландрирования
бумаги при повышенном давлении наблюдается снижение ее со-
противления разрыву. В одинаковой степени сказанное отно-
сится и к сопротивлению бумаги излому.
Вытяжка по длине бумажного полотна в результате его ка-
ландрирования в зависимости от вида бумаги и условий ка-
ландрирования составляет от 0,5 до 1,5 %. Ширина бумажного
полотна при этом увеличивается примерно на 0,2 %.
Плотность бумаги резко повышается, а толщина резко сни-
жается после прохождения ее между первым и вторым, а также
вторым и третьим валами суперкаландра при линейном давле-
нии до 1745 Н/см. При дальнейшем повышении линейного дав-
ления и после следующих валов скорость изменения плотности
и толщины бумаги значительно уменьшается. Если при одном *
и том же достигнутом значении плотности бумаги желательно
повысить ее лоск, то следует увеличить число захватов бумаги,
одновременно снизив линейное давление между валами каландра.
Существенное увеличение влажности каландрируемой бумаги
способствует повышению ее лоска и прозрачности с одновремен-
ным уменьшением белизны.
При одинаковых условиях каландрирования бумаги глад-
кость возрастает в большей степени у пухлой бумаги, изготов-
ленной из массы садкого помола, чем у плотной бумаги, изго-
товленной из коротких волокон массы жирного помола. По
295
возрастающей способности повышать гладкость бумаги при ка-
ландрировании растительные волокна могут быть расположены
в следующий ряд: соломенная целлюлоза, сульфитная еловая
целлюлоза, осиновая целлюлоза, древесная масса, эспарто.
Влияние минеральных наполнителей на гладкость каландри-
рованной бумаги различно в зависимости от формы их частиц
и твердости. По возрастающей способности повышать гладкость
бумаги при каландрировании минеральные наполнители бумаги
могут быть расположены следующим образом: анналин, мел,
каолин, бланфикс, асбестин. Крупнозернистый ленцин вызы-
вает даже понижение гладкости бумаги в результате ее калан-
дрирования. С увеличением числа проходов бумаги между ва-
лами каландра эффективность каландрирования возрастает
даже при неизменном удельном давлении, что объясняется упру-
гопластическими свойствами бумажного полотна: после каждого
прохода упругая деформация сжатия исчезает, а пластическая
сохраняется.
Пропуск бумаги через суперкаландр уменьшает колебания
ее толщины, повышает гладкость и лоск бумаги, что приводит
к улучшению печатных свойств бумаги. Однако одновременно
уменьшаются толщина, пухдость, непрозрачность и жесткость
бумаги при изгибе, т. е. снижаются показатели важных свойств
бумаги для печати. Поэтому режим отделки в суперкаландре
бумаги для печати должен быть таким, при котором макси-
мальное повышение гладкости и лоска сопровождалось бы ми-
нимальным снижением толщины и пухлости бумаги. Это обеспе-
чивается применением относительно невысокого линейного дав-
ления в захватах между валами суперкаландра, установлением
опытным путем числа необходимых захватов бумаги, надле-
жащей влажностью каландрируемой бумаги и достаточно вы-
сокой температурой валов. Влияние скорости суперкаландра
при этом незначительно.
Бригада рабочих, обслуживающих суперкаландр, состоит из
двух или трех человек, из которых один является старшим.
Старший каландровщик отвечает за качество каландрирован-
ной бумаги, соблюдение надлежащего режима каландрирования
и осуществление всех мероприятий по предотвращению обрывов
бумажного полотна при его каландрировании (надлежащая сте-
пень натяжения бумаги, недопущение прохождения между ва-
лами суперкаландра вместе с бумажным полотном комков бу-
маги и др.). Каландровщики устанавливают валики бумаги на
раскат, заправляют в начале узкой полосой, а затем полной его
шириной бумажное полотно по валам каландра и на накат, сниг
мают с наката готовые рулоны бумаги. Один из них взвеши-
вает готовую продукцию и ведет запись выработки в рабочем
журнале.
Заправлять бумагу в каландр можно только на самой низкой
заправочной скорости. Эта работа осуществляется не менее чем
двумя рабочими, один из которых должен иметь возможность
296
аварийной остановки суперкаландра кнопкой «стоп». В зазорах
между валами должны быть хорошо укрепленные предохрани-
тельные трубки, предохраняющие руки рабочего от попадания
в зазор при заправке бумаги.
В некоторых случаях, например при выработке цветной ло-
щеной бумаги или прессшпана, их поверхности придается по-
вышенная степень лоска. В этом случае вместо обычного супер-
каландра пользуются фрикционным к а л а нд р о м, состоя-
щим обычно из трех валов: двух металлических и между ними
набивного бумажного вала. Металлические валы вращаются
с различной скоростью. Бумажный вал собственного привода не
имеет.
Большое различие в скоростях вращения валов верхнего ме-
таллического и набивного, между которыми проходит бумага
(картон), вызывает лощильный эффект.
Для нанесения на бумагу выпуклых или прозрачных (напо-
минающих водяной знак) рисунков применяют тиснильные
каландры, в которых верхний обогреваемый паром металли-
ческий вал имеет на своей поверхности рельефный рисунок.
Нижний вал набивной. Увлажненная паровым спрыском бумага
до влажности не менее 9 %, проходя между парой указанных ва-
лов, воспринимает отпечаток поверхности верхнего вала. Подоб-
ным образом осуществляют тиснение декоративных видов бу-
маги, бумаги для скатертей, а также папиросной и сигаретной
бумаги. Таким же образом придают зернистую поверхность ри-
совальной бумаге и имитацию полотна некоторым маркам поч-
товой и писчей бумаги. Тиснильный каландр может быть не
только двухвальным, есть тиснильные каландры и пятивальные.
Рабочая ширина тиснильных каландров обычно не превышает
2 м, а рабочая скорость—120 м/мин. Наибольшее линейное
давление до 2450 Н/см.
Дополнительные данные по материалу этого раздела приве-
дены в книгах [5, с. 637—660; 16, с. 8—26].
§ 60. РАЗРЕЗАНИЕ БУМАЖНОГО ПОЛОТНА
Бумага, изготовленная на бумагоделательной машине, перед
отправкой потребителям должна быть разрезана на необходи-
мые форматы. С этой целью рулоны большого размера, соот-
ветствующие обрезной ширине бумаги на накате бумагодела-
тельной машины, должны быть разрезаны в продольном направ-
лении бумажного полотна на кратное число рулонов, каждый
из которых должен иметь по ширине потребительский формат.
Напомним (см. § 33), что обрезная ширина бумаги на накате
бумагоделательной машины и образуется из суммы потреби-
тельских форматов бумаги.
Оборудование для разрезания бумажного полотна, так же как
оборудование для его отделки (машинные каландры, суперка-
ландры и др.) подробно описаны в книге [13]. Ниже приводится
297
лишь краткое описание оборудования для разрезания бумаж-
ного полотна с указанием принципа его действия.
Разрезание бумажного полотна в продольном его направле-
нии осуществляется на перем отно-реза те л ьн ы х стан-
ках (эти станки называют также продольно-резательными),
на которых осуществляются одновременно операции перемотки
и продольного разрезания бумажного полотна, а также удале-
ние дефектной бумаги (обрывов, бумаги с пятнами, морщинами
и складками) и склеивание концов бумажного полотна. В тех-
нологическом потоке производства бумаги перемотно-резатель-
ные станки устанавливают непосредственно после бумагодела-
тельной машины, если вслед за этим бумага упаковывается и
направляется потребителям, или после другого оборудования
бумажного производства, если бумага это оборудование (супер-
каландр, оборудование для мелования и пр.) проходит при
полной обрезной ширине бумажного полотна после бумагодела-
тельной машины.
Иногда для облегчения работы перемотно-резательного
станка после бумагоделательной машины устанавливают сор-
тировочный (перемотный) станок, осуществляющий
перемотку бумаги (без ее разрезания в продольном направле-
нии), удаление дефектов и склеивание концов бумажного по-
лотна. При хорошо налаженной работе бумагоделательной ма-
шины надобность в сортировочном станке отпадает. Обычно та-
кой станок обслуживают двое рабочих.
Конструкция станка весьма простая. Он имеет раскат, с ко-
торого бумажное полотно заправляется на накате на штангу
с бумажной гильзой или на тамбурный валик. Натяжение бу-
мажного полотна регулируется с помощью тормозного устрой-
ства, связанного с разматываемым рулоном бумаги. Тамбур
наматываемого рулона соединен с приводным валом, вращаю-
щимся от электродвигателя, и снабжен быстродействующим
тормозным устройством для остановки станка. Рабочая скорость
станка должна в 2 раза превышать скорость бумагоделательной
машины, так как при обслуживании станка много времени ухо-
дит на удаление дефектов бумаги, склейку концов бумажного
полотна, установку разматываемого рулона и снятие с наката
намотанного рулона бумаги. Коэффициент использования рабо-
чего, времени станка 0,5-—0,7. Склейка концов бумажного по-
лотна в рулоне после удаления бракованной бумаги осуществ-
ляется с помощью клеевой ленты или нерастекающегося клея.
Если сортировочный станок установлен вслед за бумагоде-
лательной машиной, то его рабочая ширина равна ширине бу-
маги на накате бумагоделательной машины. При установке же
сортировочного станка для перемотки и сортирования тонких
видов бумаги (конденсаторной, сигаретной, папиросной и т. п.)
ширина станка обычно равна 1 м, рабочая скорость 150 м/мин,
заправочная скорость 10 м/мин, потребляемая мощность 4 кВт,
диаметр наматываемого рулона 420 мм.
298
Перемотно-резательные станки работают при высокой ско-
рости (до 2500 м/мин). Обычно на каждую бумагоделательную
машину по ее оси устанавливают один перемотно-резательный
станок, работающий при скорости, в 2—3 раза превышающей
скорость соответствующей бумагоделательной машины при вы-
работке массовых видов бумаги и в 3—4 раза превышающей
скорость бумагоделательной машины при выработке не массо-
Рис. 98. Схемы перемотно-резательных станков с заправкой бумаги:
а — верхней, б — ннжней; 1 — разматываемый рулон; 2 — бумаговедущий валнк; 3 — ме-
ханизм продольной резки; 4 — прижимной валик; 5 — наматываемый рулон; 6 — несу-
щие валы
вых видов бумаги. Обрезная ширина бумаги на станке соответ-
ствует таковой на бумагоделательной машине и находится
в пределах от 1680 до 10 080 мм. Максимальный диаметр разма-
тываемого рулона бумаги 1500—2500 мм, максимальный диа-
метр наматываемого рулона 1000—1200 мм при выработке раз-
ных видов бумаги для печати, в том числе и газетной, а также
писчей бумаги и 1200—1500 мм при выработке оберточно-упако-
вочных, мешочных видов бумаги, а также бумаги для гофриро-
вания.
Перемотно-резательные станки различаются между собой
схемой заправки бумаги, конструкцией ножевого устройства и
некоторыми другими конструктивными особенностями. Известны
станки с верхней и нижней заправкой бумаги на наматываемый
рулон (рис. 98).
При верхней заправке бумажное полотно с разматы-
ваемого рулона 1, установленного на раскате, по бумаговеду-
щим валикам 2 проходит через механизм продольной резки, где
оно разрезается на полосы нужной ширины, огибает прижим-
ной вал и наматывается на накате в рулоны требуемой ширины.
По мере увеличения диаметра рулонов прижимной вал и меха-
низм продольной резки соответственно поднимаются. Это явля-
ется серьезным недостатком станка с верхней заправкой бу-
маги, так как нестационарное положение ножевого механизма
приводит к некоторому смещению осевого положения ножей, что
в свою очередь вызывает набегание кромок полотна друг на
299
друга и затрудненное вследствие этого разделение разрезанных
рулонов.
При нижней заправке бумажное полотно с разматы-
ваемого рулона 1 огибает бумаговедущие валики 2, проходит
через стационарно установленный ножевой механизм и на на-
кате наматывается в рулон, лежащий на несущих валах 6. По-
добная заправка бумаги исключает нахлест кромок разрезае-
Рис. 99. Перемотно-резательный станок с нижней заправкой бумажного
полотна:
1 — тормоз для остановки разматываемого рулона бумаги; 2 — раскат; 3 — бумаговедущий
валик; 4 — чашечные ножи; 5 — дисковые ножи; 6 — привод прижимного вала; 7 — при-
жимной вал; 8 — наматываемый рулон; 9— стол для опускания рулона; 10, 11 — несу-
щие валы; 12— вентилятор для удаления обрезаемых кромок
мого полотна, что облегчает разъединение разрезанных рулонов-
без применения кувалд и деревянных клиньев, портящих бумагу
с торцов рулонов. Это преимущество перемотно-резательных
станков с нижней заправкой бумажного полотна обеспечило им
повсеместное применение еще и благодаря тому, что при ниж-
ней заправке бумажного полотна возможна заправка сжатым
воздухом. Все изготовляемые в Советском Союзе перемотно-ре-
зательные станки выпускаются с использованием схемы нижней
заправки бумажного полотна.
300
На рис. 99 представлена схема перемотно-резательного
станка с нижней заправкой бумажного полотна. Как видно из
рис. 99, на раскате 2 устанавливается разматываемый рулон
бумаги, который с помощью механического, пневматического
или электрического тормозного устройства 1 может быть быстро
остановлен при обрыве бумажного полотна. Это же устройство
служит для поддержания постоянного натяжения разматывае-
мого бумажного полотна. Для установления нужной ширины от-
резаемых кромок разматываемый рулон бумаги может переме-
щаться в осевом направлении с помощью специального ручного
или автоматического приспособления. Разматываемое бумажное
полотно огибает бумаговедущий валик 3 и проходит между ча-
шечными 4 и дисковыми 5 ножами, осуществляющими разреза-
ние бумажного полотна по принципу ножниц. Далее разрезан-
ная бумага наматывается в рулон 8 на намоточном валике,
поддерживаемом несущими валами 10 и 11, приводимыми в дви-
жение от электродвигателя с регулируемой частотой вращения.
Для получения плотной намотки скорость второго по ходу бу-
маги несущего вала на 1—2 % больше скорости первого несу-
щего вала.
Надлежащую плотность намотки бумаги в рулоне создает
прижимной вал 7, давление которого на рулон регулируется
с помощью специального гидравлического или пневматического
устройства. Необходимость регулирования давления связана
с тем, что по мере увеличения диаметра наматывания рулона
давление прижимного вала на рулон бумаги возрастает и вслед-
ствие этого изменяется плотность намотки бумаги в рулоне.
Для того чтобы давление между рулоном бумаги и несущими
валами оставалось постоянным, необходимо осуществить в на-
чале намотки повышенное давление прижимного вала с после-
дующим уменьшением этого давления. Такое регулирование
давления может производиться автоматически по заранее за-
данной программе с учетом надлежащей плотности намотки бу-
маги в рулоне. Прижимной вал имеет самостоятельный привод.
Обычно бумагу наматывают на бумажные гильзы, длина ко-
торых равна длине разрезаемой бумаги. Гильзы предварительно
одеваются на штангу, которую после намотки бумаги вытаски-
вают вручную на узких перемотно-резательных станках или
механически—на широких станках. Получила большое распро-
странение бесштанговая намотка бумаги на гильзы, свободно
одетые на деревянную скалку длиной на 150 мм меньшей, чем
общая длина гильз. Крайние гильзы с торцов зажимаются ко-
нусами, вращающимися в подшипниках качения, которые ук-
репляются в опорах станка после укладки скалки с гильзами
между несущими валами. Бесштанговая намотка бумаги обла-
дает следующими достоинствами: все разрезанные рулоны бу-
маги имеют равномерную плотность намотки и из-за отсутствия
торцевого биения имеют ровные и плоские торцы. Бесштанго-
вую намотку бумаги осуществляют практически при любой
301
скорости перемотно-резательного станка и независимо от массы
1 м2 разрезаемой бумаги.
Для удаления с поверхности полотна морщин и предотвраще-
ния образования складок на перемотно-резательных станках
после ножевого механизма устанавливают дугообразные разгон-
ные валики типа Моунт-Хоуп. Они бывают различной конструк-
ции с регулируемой и нерегулируемой кривизной. Разгоняя по-
Рис. 100. Ножевой механизм перемотно-резательного станка, работающий:
а — по принципу ножниц; б — по методу давления; 1 — подшипник вала; 2 — шестерня
для привода вала; 3 — вал чашечных ножей; 4 — чашечный иож; 5 — дисковый нож; 6 —
спиральная пружина для прижима ножей; 7 — рукоятка для включения дискового ножа;
8 — кронштейн; 9 — труба для установки кронштейна; 10 — ножевое кольцо; 11 — труба
ножевого кольца
лотно бумаги, такой валик препятствует также набеганию после
разреза соседних кромок друг на друга, благодаря чему наре-
занные рулоны бумаги легко разъединяются.
В настоящее время гнутые валики Моунт-Хоуп устанавли-
вают не только на перемотно-резательных станках, а также на
входе перед первым захватом валов суперкаландра. Это спо-
собствует тому, что бумага поступает в суперкаландр в разгла-
женном и растянутом виде, вследствие чего брак при каландри-
ровании сводится к минимуму. Применение этих валиков в прес-
совой части бумагоделательной машины приводит к увеличению
срока службы прессовых сукон, а также распрямлению и рас-
ширению бумажного полотна. Разгонные валики успешно при-
меняются при их установке до и после клеильного пресса для
расправления синтетических сеток, а также перед накатом бу-
магоделательной машины. В последнем случае установка раз-
гонного валика способствует улучшению качества и равномер-
302
ности намотки бумаги, в особенности на кромках рулона. При
этом одновременно снижается или полностью ликвидируется
волнистость бумаги.
В конструкции ножевого механизма перемотно-резательного
станка наблюдаются различия. Лучшим нужно признать разре-
зание бумажного полотна по методу ножниц при наличии чашеч-
ных 4 и дисковых 5 ножей (рис. 100,а). При этом чашечные
ножи имеют самостоятельный привод, а дисковые приводятся
в движение в результате трения. Для получения чистого обреза
бумаги скорость ножей на 10—20 % превышает скорость раз-
резаемой бумаги. На рис. 100, а показан прижим ножей с по-
мощью пружины. Однако он может осуществляться и регули-
роваться пневматическим путем. Длина наматываемых рулонов
бумаги регулируется передвижением ножей по ширине станка.
Соответственно длине рулонов устанавливаются на штанге или
деревянной скалке бумажные гильзы.
На рис. 100,6 схематично показано разрезание бумаги мето-
дом давления, при котором обрез торцов рулонов получается
менее ровным, да и ножи быстрее затупляются, чем в ножевом
механизме, работающем по методу ножниц. При разрезании бу-
маги по методу давления дисковые ножи 5 прижимаются
к стальным кольцам 10 повышенной твердости, насаженным на
приводимый в движение ножевой вал, по которому движется
бумага. Разрезание бумаги методом давления в настоящее
время практически не применяется, но на старых перемотно-ре-
зательных станках оно еще в некоторых случаях сохранилось.
Помимо разрезания бумаги на рулоны нужного формата на
перемотно-резательном станке отрезаются неровные кромки бу-
маги шириной в 10—20 мм. С помощью вентилятора 12 (см.
рис. 99) эти кромки отводятся от станка, разрываются диском,
находящимся внутри вентилятора, и вместе с сухим оборотным
браком бумаги используются в технологическом процессе изго-
товления бумаги. Намотанные рулоны бумаги механическим
или пневматическим сталкивателем выталкиваются с несущих
валов станка на приемный стол, с которого различными меха-
низмами опускаются на уровень пола.
На рис. 101 представлен внешний вид перемотно-резатель-
ного станка, у которого механизм опускания рулонов состоит
из спускающихся рычагов, а их ось закреплена на фундаменте.
Из-за отсутствия достаточно точных данных о натяжении
разных разрезаемых в станке видов бумаги существующие ме-
тоды расчета мощности, потребляемой перемотно-резательным
станком, дают результаты, отличающиеся между собой в 2 и
в 5 раз. Поэтому при выборе мощности двигателей к станку
следует пользоваться справочными [16] и проспектными дан-
ными, основанными на практическом опыте эксплуатации пере-
мотно-резательных станков.
Время работы станка в сутки 22,5—23 ч, как и время работы
соответствующей бумагоделательной машины, за которой станок
303
установлен. При разрезании бумаги на станке отход бумаги
в виде брака составляет 2—3 %, в том числе 1—2 %-обрезаемой
кромки и остальное — срывы дефектной бумаги.
В зависимости от размеров перемотно-резательного станка
бригада рабочих, обслуживающих станок, состоит из двух-трех
человек, из которых один старший резчик, устанавливающий
ножи соответственно форматам разрезаемой бумаги. Рабочие-
Рис. 101. Внешний вид перемотно-резательного станка с механизмом опус-
кания рулонов в виде спускающихся рычагов
резчики готовят набор гильз нужного размера, заправляют бу-
магу на станок при заправочной скорости станка, пользуясь для
этой цели струей сжатого воздуха, опускают ножи на бумажное
полотно и постепенно повышают скорость станка с заправоч-
ной до рабочей. При этом регулируется натяжение бумажного
полотна и правильность его хода. Срыв и удаление дефектной
бумаги производятся при остановке станка. Тогда же осуще-
ствляется склейка концов бумажного полотна. Операции уста-
новки рулона бумаги на раскат, снятия намотанных рулонов
бумаги, заправки бумаги, склеивания бумажного полотна при
его обрыве производятся двумя рабочими.
Некоторые виды. бумаги при перематывании должны быть
разрезаны на узкие полосы шириной от 3 до 250 мм и намо-
таны на катушки-бобины соответствующей ширины. К таким
видам бумаги относится бумага для телеграфной ленты, конден-
саторная, папиросная, сигаретная, мундштучная, билетная, для
кассовых аппаратов и др.
В зависимости от вида разрезаемой бумаги перематывают и
разрезают ее при рабочей скорости от 20 до 500 м/мин на бо-
бинорезательных станках различной конструкции ши-
риной от 0,5 до 2 м. Разрезание бумаги на бобинорезательном
станке осуществляется таким же образом, как на перемотно-
304
резательном. Так как разъединение узких бобин бумаги, намо-
танных вплотную на одном намоточном валу, затруднено, на
современных бобинорезательных станках бумагу наматывают
на два намоточных вала с расположением бобин на валах
в шахматном порядке. Конденсаторную бумагу наматывают на
металлические кольца, насаженные на намоточный вал, осталь-
ные виды бумаги—на бумаж-
ные кольца.
Схема бобинорезательного
станка с двумя намоточными
валами представлена на
рис. 102. Бумажное полотно
с раската проходит по бума-
говедущим валикам и под рас-
правляющей линейкой 1 по-
ступает в ножевой механизм 2,
и, огибая несущий вал, нама-
тывается в бобины, располо-
женные в шахматном порядке
на двух намоточных валах.
Наибольший диаметр бобин
при намотке оберточной бу-
маги не превышает 800 мм,
при намотке конденсаторной
или папиросной бумаги — не
более 500 мм. Общее количе-
ство брака на бобинореза-
Рис. 102. Схема бобинорезательного
станка с двумя намоточными валами:
1 — расправляющая линейка; 2 — ножевой
механизм; 3—намоточные валы; 4 — раскат
тельном станке может изме-
няться от 3 до 8 %, в том числе за счет обрезки кромок 3—4 %
и за счет срывов — от 0,2 до 4 %.
Станок обслуживается одним рабочим, который должен уста-
навливать разматываемый рулон бумаги на раскат, заправлять
бумагу в станке, регулировать натяжение бумажного полотна,
склеивать концы бумаги при ее обрывах, снимать готовые бо-
бины бумаги.
В некоторых случаях требуется бумага не в виде рулонов,
а в виде листов определенного формата. В первую очередь это
относится к бумаге для печати и письма. Операция превраще-
ния бумаги из рулонов в листовую осуществляется на с а мо-
ре з к а х, на которых кроме бумаги могут быть получены также
листы картона и целлюлозы. Современные наиболее производи-
тельные ротационные саморезки имеют вращающиеся ножи
с непрерывной подачей к ним бумаги. Они бывают двух, типов:
одноформатные, снабженные одним ножевым барабаном, и двух-
форматные (рис. 103) с двумя ножевыми барабанами, осущест-
вляющимй одновременное разрезание бумаги на два формата
разной длины листа.
На саморезке производится одновременная размотка не-
скольких рулонов бумаги, продольное и поперечное разрезание
305
бумаги на листы заданного формата, укладка листов в стопы
и передача их на конвейер или на тележку.
Механизм продольного разрезания бумаги на саморезках
аналогичен перемотно-резательным станкам и работает по
принципу ножниц. Разрезанные в продольном направлении по-
лотна бумаги подводятся с постоянной скоростью через тяго-
вый пресс к вращающемуся ножевому барабану, осуществляю-
Рис. 103. Схема двухформатной ротационной саморезки:
1 — разматываемые рулоны бумаги; 2 — бумаговедущне валики; 3 — механизм продоль-
ного разрезания; 4, 6 — тяговые прессы; 5, 7 — механизмы поперечного разрезания; 8—
нажимные ленты; 9 — лнстоукладчик; 10 — стопа бумаги; // — конвейер
щему поперечный отруб листа бумаги. Длина этого отруба оп-
ределяется соотношением скоростей движения бумаги и враще-
ния ножевого барабана. Изменением этого соотношения можно
в широких пределах менять длину отрезаемых листов бумаги.
Ротационная саморезка состоит из нескольких стоек, на кото-
рых устанавливаются разрезаемые рулоны бумаги, ножевого
механизма для разрезания бумаги в машинном направлении,
одного или двух тяговых двухвальных прессов, выравнивающих
натяжение бумажного полотна и подающих бумажные полотна
под ножевые барабаны, одного или двух ножевых барабанов,
системы конвейеров для листов бумаги и листоукладчика.
Нижний вал тягового пресса имеет гладкую резиновую обли-
цовку, а верхний вал — резиновую облицовку с рифленой по-
верхностью, препятствующей образованию на бумаге складок.
Поперечно-резательное устройство состоит из упорного непод-
вижного ножа и вращающегося ножевого барабана, на котором
укреплен с небольшим уклоном нож.
На ротационной саморезке при скорости 120—240 м/мин и
числе обрубов 150—300 в минуту одновременно можно разре-
зать до 24 валиков тонкой бумаги, 8—12 валиков бумаги сред-
ней толщины и 3—4 валика толстой бумаги.
Если ранее на предприятиях бумажной промышленности
преимущественно применялись широкие саморезки, то в настоя-
щее время все чаще стали использовать быстроходные само-
резки узкого формата, которыми ранее оснащались лишь пред-
приятия полиграфической промышленности. Такие саморезки
имеют некоторые преимущества по сравнению с широкими: они
более гибки в работе и более экономичны в эксплуатации.
Кроме того, для обслуживания трех узких саморезок требуется
306
столько же человек, сколько для одной широкой. Поэтому боль-
шее распространение получили саморезки с шириной не более
1,5 м, работающие при скорости 300 м/мин и обеспечивающие
точный разрыв на листы строго заданного формата. Эти само-
резки оснащаются автоматизированной системой сортирования
с помощью электронных устройств и отсортирования листов
с проколами, склейками, складками и другими видами брака.
При автоматическом сортировании бумаги массового потреб-
ления одновременно с дефектными листами отделяется и неко-
торое количество доброкачественных листов, в связи с чем тре-
буется повторное, часто вручную, сортирование. Автоматическое
сортирование высококачественных видов бумаги осуществляется
с помощью датчиков сложной системы с одновременным про-
смотром не более двух листов, что обеспечивает тщательный
контроль.
В тех случаях, когда разнооттеночность бумаги является
серьезным препятствием для ее использования, рекомендуется
разрезать бумагу на саморезке из одного рулона, а не из не-
скольких рулонов одновременно.
Современные ротационные саморезки обеспечивают отклоне-
ние от заданного формата листов бумаги, не превышающее
1—1,5 мм, а от прямолинейной формы листов бумаги — не более
чем 0,2 %. Брак при разрезании бумаги на листы, включая и
обрезки на ротационных саморезках, обычно составляет 2—
2,5%.
Производительность саморезки, кг, за час ее работы
Рч = 0,06Bnilqx], (51)
где В — ширина полотна бумаги, м; п — число отрубов в ми-
нуту; i — число разрезаемых рулонов бумаги; I—длина отруба,
м; q— масса бумаги, г/м2; т]—коэффициент использования ра-
бочего времени; при одновременном разрезании бумаги с не-
скольких валиков он составляет 0,5—0,7, при разрезании же
бумаги с одного валика — 0,8 и выше.
Суточная производительность саморезки
Pcys — PvQt (52)
где Q — число часов работы саморезки в сутки.
Бригада рабочих, обслуживающих саморезку, состоит из
старшего резчика и, в зависимости от ширины саморезки, двух-
трех подручных. Рабочие устанавливают валики бумаги на рас-
кате, выравнивают полосы бумаги между собой перед узлом
разрезания, осуществляют заправку и регулирование натяжения
бумаги, определяют и контролируют требуемые форматы наре-
заемых листов бумаги. В обязанности одного из подручных
резчиков входит наблюдение за отрезом кромок бумажного по-
лотна и за работой вентилятора — разрезывателя обрезков.
В случае разрезания на саморезке валиков бумаги после пере-
мотно-резательного станка, на котором кромки бумажного
307
полотна уже обрезаются, надобность в обрезании кромок на
одноформатной ротационной саморезке отпадает.
Большой интерес представляют некоторые новые перспектив-
ные методы разрезания бумаги, хотя и не получившие пока до-
статочно широкого распространения. К этим методам относится
использование энергии лазера. Наиболее пригодным считается
применение газового лазера на углекислом газе. Газовые лазеры
имеют широкий спектральный диапазон излучения и при доста-
точно высоком коэффициенте полезного действия небольшую
мощность в непрерывном режиме работы. Применение лазера
для разрезания бумаги дает следующие преимущества: отсут-
ствует контакт между разрезающим инструментом и полотном
бумаги, вследствие чего устраняется опасность износа инстру-
мента и пыления бумаги при ее разрезании; улучшается каче-
ство обреза с ликвидацией обрывков волокон на кромках разре-
заемого полотна при одновременном отсутствии обугливания
кромок. Возможно, что одна из причин недостаточно широкого
распространения этого метода разрезания бумаги — частичное
плавление целлюлозы на кромках разрезаемого лазером рулона
бумаги, что приводит к ослаблению кромок полотна и их хруп-
кости.
Судя по литературным данным, предполагается, что к 2000 г.
лазер станет одним из основных инструментов техники. Его
применение открывает новые возможности использования и
в бумажном производстве: вырезание образцов из движущегося
бумажного полотна, разрезание рулонов бумаги, герметизация
картонных коробок, имеющих термопластическое покрытие,
и др. Имеется указание на возможность применения лазера для
обнаружения посторонних примесей в полотне бумаги и анализа
металлических и различных минеральных включений в электро-
изоляционных видах бумаги и, в частности, в конденсаторной
бумаге. Лазер может быть использован также для исследова-
тельских целей при измерении степени ориентации волокон в го-
товой бумаге и классификации волокон по их размерам в масс-
ной суспензии. Его используют уже для выверки с высокой
точностью различных валов бумагоделательных машин и прямо-
линейности выпускной щели напорного ящика.
Были попытки применения для разрезания бумаги и других
методов: струи воды высокого давления, электронного луча и
прочих. По тем или иным причинам эти методы широкого рас-
пространения до сих пор не получили.
Дополнительные сведения по разрезанию бумаги приведены
в книгах [5, с. 661—676; 13; 16, с. 27—63].
§ 61. УПАКОВКА И ХРАНЕНИЕ БУМАГИ
Упаковка бумаги — операция, завершающая цикл ее изготов-
ления. В прошлом этот процесс осуществлялся вручную. Затем
появились упаковочные станки, существенно облегчившие и ме-
308
ханизировавшие труд рабочих-упаковщиков рулонной бумаги.
В настоящее время, в особенности на крупных предприятиях
бумажной промышленности, существуют механизированные ру-
лоноупаковочные линии, рассчитанные на высокую, среднюю и
малую производительность.
Рулоноупаковочная линия высокой пройзводительности упа-
ковывает от 60 до 90 рулонов в час. Она обслуживается тремя
рабочими, из которых один находится на участке взвешивания
бумаги и двое — на участке упаковки бумаги.
Непосредственно перед упаковкой рулон конвейером пода-
ется к весам, где он автоматически взвешивается и соответст-
вующие данные вводятся в блок памяти программно-управляю-
щей машины. Далее рулон сталкивается с конвейера на другой
и подается к центрирующему устройству упаковочной линии.
Здесь рулон автоматически выравнивается по оси, автоматиче-
ски измеряются его диаметр и длина, на нем проставляется тра-
фаретная надпись с указанием вида бумаги, даты изготовления
и массы рулона. Далее рулон подводится к упаковочному
станку, где он по заданной программе обворачивается опреде-
ленным числом слоев упаковочной бумаги, ширина которой
больше длины рулона с учетом последующего загиба упаковоч-
ной бумаги на торцы рулона.
Современные рулоноупаковочные станки полностью автома-
тизированы и снабжены 6—8 раскатами для различной ши-
рины обйчной упаковочной, влагопрочной, парафинированной
бумаги и гофрированного картона, которыми в случае надоб-
ности по соответствующей программе заворачивают рулон. На
следующем участке упаковочной линии с помощью механиче-
ского закаточного приспособления происходит загиб выступаю-
щих концов упаковочной бумаги на торцы рулона. Далее вруч-
ную (это единственная операция, осуществляемая вручную) на
торцы рулона наклеивают защитные круги с маркировкой соот-
ветствующих данных, после чего окончательное склеивание кру-
гов с упаковочной бумагой происходит в сушильном прессе
с электрообогревом.
Упаковочная линия средней производительности упаковы-
вает около 40 рулонов в час, а малой производительности —
15—20 рулонов.
При поступлении упакованных рулонов бумаги в склад го-
товой продукции программно-управляемый механизм распре-
деляет рулоны в складе в соответствии с видом продукции.
Лучше всего хранить рулоны, устанавливая их автоукладчиком
вертикально на торец рулона. При таком хранении рулоны
не повреждаются и лучше используется площадь склада. Число
рулонов, вертикально устанавливаемых в колонну, зависит от
длины рулонов, высоты склада и возможностей автоукладчика.
Процесс упаковки стоп предварительно отсортированной ли-
стовой бумаги автоматизировать сложнее, чем бумагу в руло-
нах. Подлежащая упаковке стопа бумаги обычно вручную пода-
309
ется на упаковочную линию, где, пройдя направляющий уголь-
ник, продвигается по первому роликовому конвейеру. Здесь на
нее снизу накладывается обрезанный лист упаковочной бумаги.
Длина этого листа регулируется по заданной программе и ре-
жущее устройство включается по сигналу фотоэлемента. На
втором роликовом конвейере лист упаковочной бумаги наклады-
вается сверху. Операция по загибанию упаковочных листов про-
изводится обычно вручную. Клей для склеивания концов упако-
вочной бумаги подается из предназначенного для этой цели
пистолета. Упаковочную линию обслуживают два человека: опе-
ратор, осуществляющий общее наблюдение, а также в случае
необходимости смену форматов, и рабочий по подаче бумаги.
Производительность линии 10—12 стоп в минуту.
Кроме мягкой упаковки листовой бумаги в пачки, которые
обжимаются и перевязываются в упаковочном прессе, допуска-
ется производимая вручную упаковка листовой оберточной бу-
маги «рулончиком» или «калачом». Высококачественные виды
бумаги упаковываются в щиты или деревянные, фанерные и
картонные ящики. Стандартом на каждый вид бумаги преду-
смотрена характеристика соответствующей упаковки.
Упаковка бобин в зависимости от их диаметра осуществля-
ется в рулоны или в кипы. Бобины специальных видов бумаги
(конденсаторной, сигаретной, телеграфной ленты, перфоратор-
ной и др.) упаковывают в ящики.
Дополнительные данные по упаковке и хранению бумаги
приведены в книгах [5, с. 671—672, 678—679; 16, с. 57—63].
Глава 15
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ
БУМАГИ
§ 62. ЗНАЧЕНИЕ ВОДЫ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ БУМАГИ
Производство бумаги относится к отраслям промышленно-
сти, расходующим большое количество воды. В некоторых раз-
витых странах на долю целлюлозно-бумажной промышленности
приходится до 70 % промышленного использования воды. Во
всех процессах бумажного производства, за исключением су?
хого способа изготовления бумаги, вода играет важную роль.
Именно в воде происходит набухание растительных волокон, их
размол, процессы наполнения, проклейки и окраски. На бумаго-
делательной машине бумага изготовляется из разбавленной вод-
ной суспензии. Перед каландрированием бумагу смачивают во-
дой.
Вода — один из компонентов любого вида бумаги. Ее коли-
чество в бумаге и свойства оказывают влияние на свойства из-
готовляемой бумаги. Вследствие гигроскопичности и в зависи-
310
мости от своего химического состава растительные волокна, из
которых изготовлена бумага, впитывают из окружающего воз-
духа то или иное количество влаги до установления равновесия
между параметрами окружающего воздуха и влажностью бу-
маги.
С уменьшением относительной влажности окружающего воз-
духа уменьшается и влажность бумаги, находящейся в этой
атмосфере. Однако в обычных условиях окружающего воздуха
бумага абс. сухой не бывает.
Влияние влаги в бумаге на показатели ее механической проч-
ности общеизвестно. Бумага, лишенная влаги (абс. сухая), со-
стоит из жестких непластифицированных водой волокон и по-
этому ее сопротивление излому оказывается пониженным. Вме-
сте с тем в чрезмерно увлажненной бумаге силы связи между
волокнами настолько ослаблены, что при этом снижается не
только сопротивление излому, но и величина многих других по-
казателей бумаги (например, сопротивлений разрыву или про-
давливанию). Таким образом, для каждого вида бумаги суще-
ствует оптимальная величина влажности, при которой положи-
тельное влияние гибкости и пластичности волокон преобладает
над отрицательным влиянием снижения величины межволокон-
ных сил связи. Поэтому у бумаги со слабо развитыми межво-
локонными связями даже небольшое увлажнение бумаги спо-
собствует уменьшению ее сопротивления излому, в то время
как у бумаги с повышенной величиной межволоконных сил
связи умеренное увлажнение влечет за собой повышение ее со-
противления излому.
В зависимости от вида выпускаемой бумаги расход свежей
воды на 1 т готовой продукции практически колеблется в очень
широких пределах и составляет от нескольких кубических мет-
ров до 1000 и более. Даже при выработке одного и того же
вида бумаги на разных предприятиях расход свежей воды
весьма различен и зависит от принятых схем технологического
процесса и использования оборотной воды, общей культуры про-
изводства и работы установленного оборудования.
Все возрастающая необходимость охраны природы требует
максимально возможного сокращения расхода свежей воды, ра-
зумного ее использования и уменьшения загрязнений водоемов
стоками различных предприятий, в том числе предприятий цел-
люлозно-бумажной промышленности.
В мире из общих запасов воды 97,4 % представляет собой
соленая вода морей и океанов и 2,6 % пресная вода. В свою
очередь из мировых запасов пресной воды наибольшее ее коли-
чество сосредоточено в недоступных для практического исполь-
зования полярных и морских льдах, а также в льдах глетчеров
(77,23 %) и под землей на глубине от 800 до 4000 м (12,35 %).
Теоретически возможная к использованию пресная вода — грун-
товая на глубине до 800 м (9,86 %), вода пресных озер (0,35 %)
и рек (0,003 %) —составляет всего лишь 10,2 % от всех запасов
311
пресной воды, или 0,27 % от общих мировых запасов соленой и
пресной воды.
Приведенные цифры дают наглядное представление о том,
как важно экономить и рационально использовать воду в бу-
мажном производстве, и именно наиболее дефицитную, прес-
ную воду, так как соленая (неопресненная) вода может практи-
чески применяться в производстве бумаги в весьма ограничен-
ных количествах из-за большого содержания растворенных
в ней солей.
В среднем в 1 кг морской воды содержится 35 г солей. Из
этого количества 27,2 г составляет хлористый натрий. Все хло-
риды (соединения хлора с натрием и магнием) в морской воде
составляют 85,7 % от общего содержания солей, в состав кото-
рых входит 44 химических элемента.
Эти соли морской воды образуют слой накипи в коммуника-
циях и в системах производственного оборудования, вызывают
его коррозию, усиливают пенообразование, препятствуют прове-
дению процессов проклейки и крашения бумаги, осаждаются
на волокнах при изготовлении бумаги и создают много других
производственных затруднений.
Разумеется, в производстве таких специальных видов бу-
маги, как электроизоляционная, хроматографическая и т. п.,
использование соленой воды совершенно исключается. Поэтому
необходимо опреснять наиболее дешевым методом соленую
воду, особенно в географических пунктах, расположенных на бе-
регах морей и океанов, и в условиях отсутствия естественных
ресурсов пресной воды.
На предприятиях бумажной промышленности морская вода
без ее опреснения может быть использована в виде добавки
к пресной воде в разумном количестве, определяемом в каж-
дом случае особо в зависимости от местных условий (назначе-
ния воды, ассортимента выпускаемой продукции, учета возмож-
ной коррозии оборудования и др.).
В некоторых случаях морская вода может быть использо-
вана для снижения цветности стоков целлюлозно-бумажного
производства. Она вводится в стоки в качестве источника ионов
магния. Добавляемая при этом известь взаимодействует
с ионами магния, образуя гидроокись магния. После осаждения
хлопьев, захватывающих значительное количество органических
веществ, отстой выглядит более прозрачным, чем первоначаль-
ный поток сточной воды.
Морскую воду можно использовать для варки целлюлозы,
так как при этом наличие химикатов в варочном растворе прак-
тически исключает какое-либо влияние солей жесткости мор-
ской воды. Это подтверждается практикой расположенных на
морском побережье сульфитцеллюлозных заводов, применяю-
щих для варки целлюлозы морскую воду.
Пресная вода осадков (дождевая, от таяния снега и льда),
как правило, отличается чистотой, но из-за неравномерного
312
поступления не может служить в качестве постоянного источника
для производства бумаги. Вместе с тем известно, что использо-
вание в производстве воды, полученной в результате таяния
льда и снега, приводит к ухудшению степени проклейки бумаги
и уменьшению удержания в бумаге наполнителя (каолина).
При прочих равных условиях частицы каолина осаждаются
в такой воде медленнее, чем в обычной производственной воде.
Грунтовая вода (вода подземных источников и колодцев)
из-за фильтрующих свойств слоев земли практически не содер-
жит механических примесей и отличается чистотой. Ее темпе-
ратура даже летом не превышает 10—12 °C. Относительно ма-
лая производительность грунтовых скважин не может обеспе-
чить современную бумажную фабрику производственной водой.
Поэтому грунтовую воду обычно используют в качестве лишь
добавляемой и лишь в производстве специальных видов бумаги.
По данным института экономики Академии наук СССР, цел-
люлозно-бумажная промышленность является одним из основ-
ных загрязнителей окружающей среды, выбрасывая до 75 %
всех отходов в виде взвешенных частиц. Нужны перспективные
решения, при реализации которых резко сократятся выбросы
в атмосферу и водоемы. Поэтому в бумажном производстве не-
обходимо сократить расход свежей воды на 1 т готовой продук-
ции с применением при этом максимально замкнутых циклов
использования оборотной воды, что одновременно должно при-
вести к уменьшению себестоимости изготовляемой бумаги.
Кроме экономии воды, волокон и наполнителей при замкнутом
цикле использования оборотной воды достигается также и бо-
лее рациональное использование тепла, что в ряде случаев, на-
пример в производстве газетной бумаги, очень важно. Действи-
тельно, максимальное использование тепла, заключенного в по-
токе древесной массы (основного компонента газетной бумаги),
способствует повышению температуры массы, поступающей на
сетку бумагоделательной машины. Это облегчает процесс обез-
воживания массы и повышает температуру оборотной воды, что
приводит к повышению температуры массы, поступающей на
сетку бумагоделательной машины.
Однако высокая температура производственной воды не
всегда желательна. Отрицательное влияние повышенной темпе-
ратуры производственной воды в летнее время на проклейку
бумаги канифольным клеем общеизвестно. В этих случаях про-
исходит нежелательный процесс гомокоагуляции клеевых ча-
стиц.
Процесс канифольной проклейки бумаги в значительной сте-
пени определяется жесткостью производственной воды. Ней-
тральный (бурый) клей практически может быть использован
только в мягкой воде. Соли временной и постоянной жесткости
производственной воды вызывают выпадение осадка этого клея,
если жесткость воды превышает 2,5—3,2 мг-экв/л. Белый клей
более устойчив к солям жесткости воды и не коагулирует в воде,
313
жесткость которой менее 4 мг-экв/л. Из всех видов канифоль-
ного клея наиболее устойчивым является канифольный клей
с высоким содержанием свободной смолы. Однако чрезмерно
жесткая, например, морская вода также не может обеспечить
надлежащую проклейку бумаги этим видом клея.
Наличие в производственной воде гумусовых веществ, попа-
дающих в воду из почвы, отрицательным образом сказывается
на проклейке бумаги из-за снижения гидрофобизирующей спо-
собности клеевых осадков. При этом также снижается белизна
бумаги.
Соли жесткости воды могут вызвать появление слоя накипи
на поверхности сушильных цилиндров, а также образование на
поверхности бумаги белых включений, появляющихся из-за пе-
рехода бикарбонатов кальция и магния в нерастворимое состоя-
ние под влиянием повышенной температуры производствен-
ной воды.
Повышение замкнутости системы водоиспользования часто
связано с рядом серьезных производственных затруднений. В по-
токе могут развиваться микроорганизмы, вызывающие слизе-
образование, и накапливается большое количество растворен-
ных веществ. Возникают затруднения в процессах канифольной
проклейки бумаги и регулирования pH среды. Усиливается це-
нообразование. Более заметными становятся явления коррозии
и отложения солей в трубопроводах и на стенках оборудова-
ния. В большей степени засоряются сукна и сокращается срок
их службы.
Однако хорошо известны и меры борьбы с указанными за-
труднениями. Для предотвращения или, по крайней мере, су-
щественного снижения пено- и слизеобразования необходима
тщательная промывка полуфабрикатов, поступающих на бу-
мажную фабрику. Для повышенного удержания в массе взве-
шенных веществ и сокращения их содержания в оборотной воде
могут быть использованы химические добавки — флокулянты
(полиакриламид, полиэтиленимин и др.). Сочетание биологиче-
ской очистки оборотной воды с пропуском ее через ионообмен-
ные фильтры и электродиализные устройства в принципе обес-
печивает возможность удаления из оборотной воды органиче-
ских и неорганических веществ. Для этой цели могут быть
использованы процессы дистилляции и фильтрации через осмо-
тические перегородки. Все эти методы (за исключением введе-
ния в поток массы флокулянтов) в настоящее время еще очень,
дороги, но в области их усовершенствования и удешевления
ведется интенсивная работа, которая стимулируется все повы-
шающейся стоимостью свежей воды.
Существенно удорожается процесс подготовки свежей про-
изводственной воды для изготовления электроизоляционной кон-
денсаторной бумаги, при котором используется специально по-
лучаемая деионизированная вода.
Помимо применения замкнутого цикла использования обо-
314
ротной воды экономия ее в производстве бумаги так же, как и
экономия волокнистых полуфабрикатов и наполнителей, может
быть достигнута за счет осуществления отлива бумаги из массы
высокой концентрации, применения гидропланок вместо регист-
ровых валиков и высокоэффективной улавливающей аппара-
туры, уменьшения непроизводительных расходов воды на пено-
гашение и пр.
Дополнительные сведения по материалу раздела приведены
в работах [16, с. 419—474; 20, с. 229—248].
§ 63. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОБОРОТНОЙ ВОДЫ
При изготовлении бумаги на бумагоделательной машине зна-
чительное количество волокон, минеральных наполнителей и
проклеивающих веществ уходит под сетку на сеточном столе
машины и отжимается в прессовой части. При наличии в ком-
позиции бумаги коротковолокнистой массы «провал» сквозь
сетку увеличивается и достигает при выработке газетной бу-
маги, содержащей короткие волокна древесной массы, 40—
50%. При выработке же бумаги из волокон целлюлозы и без
содержания минерального наполнителя количество волокон
в подсеточной воде составляет 5—20 % от общего количества
волокон, поступающих на сетку бумагоделательной машины.
Необходимо наилучшим образом утилизировать всю эту
массу, оказавшуюся вне полотна бумаги, изготовляемого в это
время на бумагоделательной машине.
Следует иметь в виду, что регистровая вода, называемая
также водой первого разбора, имеет наиболее высокое содержа-
ние волокон и наполнителя, достигающее 3—5 г в литре и
более. Концентрация воды из отсасывающих ящиков (вода вто-
рого разбора) примерно в 2—3 раза меньше, чем регистровой.
Воду, отжатую прессами, на самой бумагоделательной машине
уже не используют, хотя она и имеет концентрацию, достигаю-
щую 0,5—1 %. Эта вода засорена волокнами шерсти от прес-
совых сукон.
Наиболее целесообразно воду первого разбора без смеше-
ния с водой второго разбора направлять в основной поток бу-
мажной массы для его разбавления перед поступлением на
сетку бумагоделательной машины. Для хорошего перемешива-
ния этой воды с массой основного потока и создания таким об-
разом равномерной концентрации массы необходимо воду пер-
вого разбора вводить самотеком непосредственно в смеситель-
ный насос (рис. 104).
Если для создания нужной концентрации массы воды пер-
вого разбора перед сеткой недостаточно, то необходимое доба-
вочное количество воды может быть восполнено соответствую-
щим количеством воды второго разбора. Только в случае
избытка воды первого разбора избыточную регистровую воду со-
единяют с водой второго разбора, обычно направляемой в аппа-
315
ратуру для улавливания из нее волокон и минерального напол-
нителя. Уловленный скоп либо непосредственно используется
с оборотным бумажным браком в основном технологическом по-
токе изготовления бумаги, либо в условиях изготовления вы-
сококачественных видов бумаги, во избежание их загрязнения
направляется в поток другой бумагоделательной машины, изго-
товляющей менее ответственный вид бумаги. Скоп может быть
направлен также в цех изготовления древесноволокнистых плит.
Рис. 104. Типичная схема использования обо-
ротной воды:
1 — роспуск массы перед размалывающей аппарату*
рой; 2 — массный бассейн; 3 — машинный бассейн;
4 — массный переливной бачок; 5 — смесительный на-
сос; 6— очистная аппаратура; 7 — напорный ящик;
8 — регистровая часть; 9 — отсасывающие ящики; Ю —
гауч-вал; // — мокрые прессы; 12 — сборник регист*
ровой воды; 13 — сборник избыточной воды; 14— ак*
кумулятор оборотной воды; 15— улавливающая аппа-
ратура; 16 — в сток: 17 — в сток (от промывки сукон)
Осветленная вода от улавливаю-
щей аппаратуры направляется в сток,
но частично вместо свежей воды мо-
жет быть использована для смывки
полов, промывки оборудования, при-
готовления растворов химикатов и
в качестве спрысковой воды. В по-
следнем случае применяют спрыски
специальных конструкций высокого
давления и незасоряющиеся спрыски,
снабженные фильтровальной установ-
кой из нескольких трубчатых фильт-
ров, автоматически поочередно очи-
щаемых обратным течением воды как
только перепад давлений по обе сто-
роны фильтра выйдет за предел за-
данного уровня.
В целях сокращения расхода свежей воды на 1 т выпускае-
мой продукции дополнительно осуществляют следующие меро-
приятия: повышают осветление сточной воды путем применения
наиболее совершенной улавливающей аппаратуры и использо-
вания эффективных флокулянтов; организуют оборот воды уп-
лотнителей вакуум-насосов; стараются максимально использо-
вать без очистки воду, содержащую значительные количества
волокон и наполнителей и, где это возможно, процессы про-
клейки и окраски массы заменять соответствующей поверхност-
ной обработкой бумаги; используют повторно условно чистую
охлаждающую воду и мало загрязненную воду, а также вместо
свежей воды очищенную воду стоков.
Для жизнедеятельности живых организмов в водоемах не-
316
обходимо, в первую очередь, наличие в воде растворенного кис-
лорода, и после смешения сточной воды с водой водоема содер-
жание растворенного кислорода должно быть не менее 4 мг/л.
Биохимической потребностью в кислороде (ВПК) называют
количество кислорода, потребляемого органическими вещест-
вами при их окислении. Так как за 5 сут происходит наиболее
интенсивное окисление органических веществ, то обычно ВПК
определяют именно за 5 сут и обозначают этот показатель ин-
дексом (ВПК5). Полная биохимическая потребность в кисло-
роде определяется за 20 сут (БПК20), т. е. за время, когда про-
исходит окисление трудно- и медленноокисляемых веществ.
Требования к очистке сточной воды предусматривают в ряде
случаев не только определенные показатели цветности, прозрач-
ности, биологического потребления кислорода, pH, допустимого
содержания некоторых ионов, но и некоторые специфические по-
казатели, обеспечивающие жизнедеятельность рыб. Например,
по канадским нормам стоки заводов древесной массы счита-
ются для рыб безвредными, если 80 % лососевых рыб выжи-
вают в течение 96 ч в объеме воды, 65 % которой составляют
сточные воды.
Повышенные требования к очистке сточных вод и требова-
ния к подготовке свежей воды для выработки некоторых специ-
альных видов бумаги (электроизоляционной, хроматографиче-
ской и др.) приводят к значительному расходу материальных
средств на строительство различного рода водоочистных соору-
жений. Доля расходов на их строительство в настоящее время
достигает 30 % от стоимости строительства новых предприятий
целлюлозно-бумажной промышленности.
При полном замыкании цикла оборотной воды для разбав-
ления массы теоретически требуется лишь такое количество
свежей воды, которое необходимо для восполнения воды, испа-
ряемой при сушке бумаги, если при этом не учитывать, что ис-
ходные полуфабрикаты (-целлюлоза, древесная масса) всегда
содержат влаги больше, чем готовая бумага. Однако практи-
чески свежей воды расходуется больше, так как не всегда пов-
торно используют воду, отжатую в прессовой части. Не всегда
полностью используют и оборотную воду для спрысков сетки
и напорного ящика, для промывки сукон, а также для различ-
ного рода уплотнений и затворов, так как это необходимо для
предварительной очистки воды от находящихся в ней твердых
включений. Не применяют обычно воду, содержащуюся в гру-
бых отходах сортирования бумажной массы от центриклинеров
из-за ее крайне малого количества и трудного удаления загряз-
нений, поступающих в сток.
Так как повторное использование оборотной воды возможно
только после ее хорошей очистки, очевидно, что при замене све-
жей воды на оборотную возрастает расход электроэнергии на
ее очистку. Однако при этом экономятся волокнистые полуфаб-
рикаты и существенно снижаются затраты на строительство
317
внешних очистных сооружений. Эти соображения следует, учи-
тывать при рассмотрении вопроса о создании замкнутого цикла
использования оборотной воды.
Данные о количестве оборотной (последовательно и пов-
торно используемой воды), а также свежей воды из источника
потребления на производство 1 т некоторых видов бумаги при-
ведены в табл. 13.
Удельные расходы волокнистых материалов и наполнителей
определяются по формулам, приведенным в § 54, или из дан-
13. УДЕЛЬНЫЕ НОРМЫ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ
И ВОДООТВЕДЕНИЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ
НЕКОТОРЫХ ВИДОВ БУМАГИ
Бумага Расход воды, м3/т
свежей оборотной
Газетная 55 250
Писчая и типографская 85 265
Мешочная 50 265
Оберточно-упаковочная 45 290
Бумага для гофрирования 70 245
ных, полученных в результате составления балансов воды, во-
локон и минеральных наполнителей. Составление этих балансов
является полезным для получения величин технологических по-
токов, а также массы волокон и наполнителя на каждой стадии
процесса изготовления бумаги, что дает возможность опреде-
лить необходимую производительность соответствующих насо-
сов и другого оборудования, а также диаметры массопроводов.
Перед составлением балансов необходимо выписать из соот-
ветствующих стандартов характеристику вида бумаги, приме-
нительно к которой ведется расчет баланса, и принять схему
технологического процесса изготовления бумаги. На этой схеме
должны быть указаны пункты отбора и поступления оборотной
и осветленной воды, поступления свежей воды и отвода сточной
воды. Необходимые для расчета сведения о концентрации
массы и оборотной воды на разных стадиях технологического
процесса принимаются на основании практических данных пред-
приятий, выпускающих подобную бумагу, справочных данных
[15, 16], а также данных учебных и методических пособий.
В табл. 14 по данным [5] приведены концентрации воды, от-
ходящей от бумагоделательных машин при выработке разных
видов бумаги. В табл. 15 по данным из того же источника ука-
зана зольность воды, отходящей от бумагоделательной машины,
в зависимости от зольности изготовляемой бумаги.
Расчет балансов можно вести на 1 т готовой продукции
нетто с учетом брака при отделке и на бумагоделательной ма-
шине. Это дает возможность получить непосредственно из рас-
318
14. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБОРОТНОЙ ВОДЫ ПРИ ВЫРАБОТКЕ
РАЗНЫХ ВИДОВ БУМАГИ
Бумага Масса бума- ги, г/ма Зольность бумаги, % Концентра- ция массы в напорном ящике, г/л Концентрация воды, г/л
регист- ровой от отса- сываю- щих ящи- ков от прес- сов
Конденсаторная, 8 мкм Без при 10 менения с Есте- злокулянтс 3,0 )В 0,35 0,10 0,10
Основа для парафини- 20 ствен- ная То же 2,1 0,47 0,25 0,20
рования Телефонная (две сет- 36 » 2,0 0,55 0,34 0,10
Пропиточная 55 2,3 0,35 0,20 0,10
Основа пергамента и 55—65 » 5,5 0,50 0,25 0,31
фибры Мешочная 80 » 4,0 0,40 0,12 0,15
Кабельная (две сетки) 100 » 3,5 0,30 0,20 0,10
Перфокарточная 175 » 9,2 0,28 0,19 0,30
Подпергамент 55 » 4,8 0,10 0,06 0,07
Газетная 52 » 7,2 3,46 0,78 4,00
Мундштучная 100 4 10,0 2,00 0,60 1,20
Основа светочуветви- 70 5 7,0 2,00 • 0,60 2,00
тельной Писчая: № 1 70 6 8,5 1,80 0,90 2,10
№ 2 65 6 7,2 3,00 1,00 3,00
Типографская: № 1 70 15 9,5 5,40 2,80 6,00
№ 2 65 14 10,2 5,20 2,40 6,00
Для глубокой печати 90 18 13,0 6,20 3,20 7,00
№ I Офсетная 100 14 12,2 3,00 1,30 5,00
С применением флокулянта (полиакриламида)
Писчая № 1 70 8 7,0 1,60 0,60 2,00
Типографская № 1 70 18—20 7,8 3,20 1,20 5,00
Офсетная 100 14 9,5 2,00 0,60 3,50
Для глубокой печати 80—100 22 10,0 3,50 2,00 4,50
15. ЗОЛЬНОСТЬ ВОДЫ, ОТХОДЯЩЕЙ ОТ БУМАГО-
ДЕЛАТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ, ПРИ ВЫРАБОТКЕ
БУМАГИ С РАЗЛИЧНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ
НАПОЛНИТЕЛЯ
Зольность бумаги, % Зольность воды, %
регистровой от отсасываю- щих ящиков прессовой
4—5 25—30 35—45 40—50
6—8 35—50 45—60 50—60
10—14 45—60 60—70 65—75
16—20 55—70 65—75 75—80
22—24 70—80 75—80 80—90
319
чета удельные расходные технико-экономические показатели,
которые, зная производительность бумагоделательной машины,
нетрудно пересчитать на часовую, суточную или годовую произ-
водительность. Можно вести расчет балансов и на единицу вре-
мени выработки. В этом случае, зная время изготовления 1 т
бумаги, легко установить удельные (на 1 т бумаги) расходные
показатели процесса.
В связи с тем, что весь расчет, как указано выше, может
быть отнесен к 1 т бумаги нетто или, например, 930 кг абс.
сухих волокон (влажность 7%), целесообразно ход расчета
осуществлять в обратном направлении ходу технологического
процесса, поскольку уже известны конечные величины (в нашем
примере 930 кг волокон и 70 кг воды). При расчете балансов
на единицу выработки (например, 1 ч) также известна вели-
чина конечной продукции нетто за это время изготовления бу-
маги. Поэтому и в этом случае расчет балансов следует начи-
нать с конечной стадии процесса.
Если в композицию бумаги входит миинеральный наполни-
тель, то сухое вещество на каждой стадии производства соот-
ветственно подразделяют на вещество, содержащее волокно, и
наполнитель. Условно принято в расчете не учитывать сухое ве-
щество, содержащееся в сернокислом алюминии, а канифоль-
ный клей считать вместе с волокнами.
На каждой в отдельности стадии технологического процесса
может наблюдаться один из двух возможных случаев: либо
к поступающему на данную стадию объему массы Qj (л или кг)
добавляется с оборотной (или свежей) водой поток Q3, либо
подобный поток удаляется с отходящей водой. Таким образом,
в первом случае с рассматриваемой стадии технологического
процесса выходит поток Q2, представляющий собой сумму по-
токов Qi и Q3, а во втором случае выходящий поток Q2 будет
представлять собой разность потоков Qj и Q3. Поясним сказан-
ное схемой:
1 случай
h—
|б2
Q2 — Qi + Сз’> (53)
2 случай
Q2 = Q1-Q3- (54)
Если концентрацию массы в. каждом потоке (г/л или %)
обозначить соответственно ki, k2 и ks, то очевидно, что для каж-
дого случая может быть составлено и второе уравнение,
а именно уравнение баланса сухого вещества в потоках:
для l-ro случая: Q2k2 = Q1k1 + Q^3 (55); для 2-го случая
Q = Q А—Q3kз (56).
320
Таким образом, для каждого случая имеем по два уравне-
ния, в которых значения k\, &2 и k3 определены. Если известно
значение Q2, то неизвестными оказываются лишь значения Qi
и Q3, которые находят решением двух уравнений, содержащих
указанные две неизвестные величины.
Так как составление баланса начинается с конечной стадии
технологического процесса, для которой величина Q2 известна,
то нетрудно указанным выше способом определить потоки Qi и
Q3. Для предыдущей стадии технологического процесса уже
окажется известной величина выходящего с этой стадии потока,
что позволит аналогичным же методом решения двух уравнений
с двумя неизвестными определить величину основного потока,
поступающего на рассматриваемую стадию процесса, и допол-
нительного потока (поступающего или отходящего). Так осу-
ществляется весь расчет вплоть до начала технологического
процесса.
В общем виде решения двух уравнений с двумя неизвест-
ными величинами С. Н. Иванов предлагает формулы:
для 1-го случая
q1 = q2J^L, (57)
ki — ka
Q3 = Q3-^^-, (58)
ks — kt
для 2-го случая
q1 = q2A^_, (59)
k3 — ki
Q3 = Q3^^- (60)
«1 — «3
Анализируя эти формулы, легко заметить, что примени-
тельно к каждому случаю как для Qb так и для Q3 формулы
соответственно одинаковы. Они отличаются лишь знаком ве-
личин, входящих как в числитель, так и в знаменатель дроби,
что не отражается на величине последней. Поэтому для опре-
деления Qi и Q3 можно пользоваться любой из формул, пред-
назначенных для случаев 1 и 2, не беря во внимание тот факт,
что иногда и в числителе и в знаменателе одновременно могут
оказаться отрицательные величины.
Другой модификацией общего вида решения уравнений яв-
ляется формула И. И. Богоявленского, позволяющая опреде-
лить X — количество абс. сухого вещества, поступающего на
данную стадию технологического процесса, где G — количе-
ство абс. сухого вещества, выходящего с данной стадии про-
цесса, k — концентрация отходящей воды, кг/л;
X__q I £ Г (ЮО — Сн) х_(100 Ск) G 1 ,g|,
L Сн Ск J ’ <
Ск и Ск — соответственно начальная и конечная сухости бу-
маги, %,
11
Заказ № 2948
321
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
Рис. 105. Баланс волокнистого материала на 1 т газетной бумаги, кг:
1 — машинный бассейн; II— смесительный насос; III— узлоловители; IV— напорный
ящик; V — регистровая часть; VI — отсасывающие ящики; VII — гауч-пресс; VIII — прес-
совая часть; IX— сушильная часть; X— накат; XI — продольно-резательный станок; XII —
сборник оборотной воды № 1; XIII — сборник избыточной воды № 2; XIV — крацерная
ловушка; XV — бракомольный ролл
При составлении балансов можно равноценно пользоваться
как обобщенными формулами для определения Qi и Q3, так и
формулой И. И. Богоявленского. По окончании всех расчетов
подсчитывается расход свежей воды на 1 т готовой продукции
322
Рис. 106. Баланс воды на 1 т газетной бумаги, м3:
/ — машинный бассейн; II— смесительный иасос; /// — узлоловители; IV — напорный
ящик; V— регистровая часть; VI— отсасывающие ящики; VII — гауч-пресс; VIII — прес-
совая часть; IX — сушильная часть; X — иакат; XI — продольно-резательный станок;
XII — сборник оборотной воды № 1; XIII — сборник избыточной воды № 2; XIV—кра-
церная ловушка; XV — бракомольный ролл
11*
нетто и определяются безвозвратные потери волокон и мине-
рального наполнителя со сточной водой.
Результаты выполненных расчетов оформляют в виде таб-
лицы прихода и расхода воды, волокнистых материалов и на-
полнителя по каждой стадии производства. Результаты расчета
желательно оформить графически, как это показано в виде при-
мера [5] на рис. 105 и 106.
Не следует расчет балансов воды и волокнистого материала
на 1 т бумаги или на 1 ч выработки в погоне за полным совпа-
дением результатов прихода и расхода осуществлять с точ-
ностью до 1 г или десятых долей литра. Чрезмерно высокая сте-
пень точности не уместна в расчетах производственных процес-
сов. В таблице, подводящей итоги прихода и расхода расчетов,
следует указывать невязку баланса, полученную в результате
допущенных округлений.
Дополнительные сведения по использованию оборотной воды
приведены в работах [5, с. 436—443, 454—459; 15, с. 681—690;
16, с. 476—482, 491—500].
§ 64. УЛАВЛИВАНИЕ ВОЛОКОН И МИНЕРАЛЬНОГО
НАПОЛНИТЕЛЯ
С целью сокращения удельного расхода свежих волокон и
минерального наполнителя, а также для предотвращения за-
грязнения водоемов ценными для бумажного производства от-
ходами осуществляют улавливание этих отходов из избыточной
оборотной воды перед сбросом ее в сток. Для этого использу-
ется разнообразная улавливающая аппаратура, сконструиро-
ванная на основе одного из трех основных принципов: осажде-
ния твердой фазы (седиментации), фильтрации и флотации.
Для очистки избыточной оборотной воды способом отстаи-
вания используются конические отстойники, скребковые ло-
вушки и отстойные пруды. При этом применяется один и тот
же принцип осаждения волокон и частиц минерального напол-
нителя из медленно движущегося потока воды или из воды, на-
ходящейся в покое. Скорость осаждения v, мм/с, определяется
по формуле Стокса
ц = -L- d2 (Т1—?2) -1-, (62)
18 ц
где d — диаметр частиц, мм; yi — плотность взвешенных ча-
стиц, г/см3; уг — плотность воды, равная единице; ц — вязкость
воды, Па - с.
Наиболее быстро оседают частицы минерального наполни-
теля, имеющие плотность 2,5 г/см3 и выше. Растительные во-
локна в воде имеют поры, заполненные водой и иногда возду-
хом, поэтому плотность их близка к плотности воды и состав-
ляет 1,09—1,1 г/см3. Скорость их осаждения увеличивается
324
в кислой среде и при наличии флокулянтов (полиакриламида,-
полиэтиленимина).
Конический отстойник (рис. 107) имеет форму ко-
нуса, обращенного вершиной вниз. Изготавливают конический
отстойник (ловушку) из листового железа или железобетона
и укрепляют на колоннах в помещении бумажной фабрики
(обычно в размольном от-
деле) либо на площадке
вне помещения.
Вода, подлежащая ос-
ветлению, подводится
сверху в центр отстойника
и стекает по стенкам' кони-
ческого приемника, подни-
мается затем вверх и выхо-
дит осветленной переливом
через желоб. При измене-
нии направления течения
тяжелые частицы осажда-
ются на дно отстойника и
в виде скопа, состоящего
из Волокон и минерального
наполнителя, отводятся по
трубе.
Конические отстойники
бывают вместимостью до
300 м3 и более. Время пре-
бывания массы в отстой-
Рис. 107. Конусный отстойник:
1 — подвод воды; 2 — сгусток; 3 — осветленная
вода
нике не менее 100 мин. Сте-
пень улавливания волокон
85—90 %, а при добавке
флокулянта — 95—98 % и
наполнителя — 80—90 %. Сгусток, обычно загрязненный и
имеющий концентрацию всего лишь 0,5—1 % при отсутствии
флокулянта и 1 до 3 % при наличии флокулянта, направляют
для использования на бумагоделательную машину, вырабаты-
вающую менее ответственный ассортимент бумаги. Осветлен-
ную воду по возможности используют для разбавления массы,
а ее избыток направляют в сток.
Скребковая, или крацерная, ловушка (рис. 108)
представляет собой отстойник вместимостью до 1800 м3, имею-
щий длину до 60 м, ширину — 5 и высоту — 6 м. Для удаления
сгустка эта ловушка оборудована медленно движущимся скреб-
ковым конвейером. Скребковые ловушки обычно используют на
крупных предприятиях, вырабатывающих газетную или типо-
графскую бумагу. Недостатками ловушки являются ее громозд-
кость, необходимость частых промывок и низкая концентрация
сгустка (0,5—1 % и редко несколько более высокая). Продол-
жительность отстаивания воды в крацерной ловушке 3—5 ч.
325
Рис. 108. Крацерная ловушка:
/ — оборотная вода; 2 —желоб осветленной воды; 3 — сборник осветленной воды; 4 —
насос; 5 — скребковый конвейер; 6 — винт; 7 — насос для сгустка
Рис. 109. Фильтр Вако:
/ — сетка; 2 — основной сеточный барабан; 3 — сборник сгустка; 4 — шабер; 5 — вспомо-
гательный барабан; 6 — валик для удаления скопа
На 1 м3 поступающей в ловушку воды требуется 300—350 м3
вместимости ловушки. Степень улавливания волокон и мине-
ральных наполнителей достигает в скребковой ловушке 90 %.
Улавливающая аппаратура фильтрующего типа весьма раз-
нообразна: сгустители, ловушки с сукном, вакуум-фильтры, ци-
линдрические и дисковые фильтры с фильтрующим слоем. Об-
щий недостаток этой аппаратуры — сравнительно быстрое за-
бивание фильтрующих сукон
и сеток мелкими волокнами и
частицами минерального на-
полнителя. Поэтому подобные
аппараты стараются использо-
вать для фильтрации воды, не
содержащей минеральный на-
полнитель и короткие волокна
древесной массы.
Наибольшее распростра-
нение для этой цели приобрел
фильтр Вако (рис. 109),
имеющий металлическую
сетку, на которой создается
вспомогательный фильтрую-
щий слой из свежих волокон
длинноволокнистой целлю-
лозы. Этот слой служит для
лучшего удержания волокон
из подлежащей, осветлению
Рис. 110. Фильтр Кинцле:
1— головной вал; 2— съемный валнк; 3 —
шабер для удаления скопа; 4 — шабер для
очистки’сетки; 5 — удаление скопа; 6 — по-
плавок; 7 — напускной ящик; 8, 9— отсасы-
вающие ящики; 10— ванна; 11— сгусток;
12 — дроссель-клапан; 13 — подвод оборот-
ной воды; 14 — подслой; 15 — фильтрующий
барабан; 16 ~ перелив
воды и предотвращает заби-
вание сетки. Фильтр отличается простотой обслуживания и вы-
сокой производительностью. Фильтр Вако с диаметром бара-
бана 2 м и шириной сетки 4 м имеет производительность при
улавливании волокон из отходящей воды бумажного произ-
водства 3—6 м3/мин при улавливании волокон в количестве
90—95 %. Расход свежих волокон для образования вспомога-
тельного фильтрующего слоя составляет от 25 до 40 г на 1 м3
фильтруемой воды.
По сходному принципу работает фильтр Кинцле
(рис. ПО). Для образования вспомогательного фильтрующего
волокнистого слоя используют напускные ящики 7. Фильтрую-
щий слой образуется на вертикальной ветви сетки, где он при-
сасывается к сетке отсасывающими ящиками 8 и 9. Производи-
тельность фильтра Кинцле от 0,5 до 2 м3/мин на 1 м ширины
еетки в зависимости от характера фильтруемой воды. Степень
улавливания волокон до 95 %.
В ловушках флотационного типа отделение волокон от воды
производится всплыванием волокон под влиянием растворен-
ного в воде воздуха, который при понижении давления выде-
ляется из воды в виде пузырьков, флотирующих волокна. Ло-
вушки этого типа делятся на две группы. К первой группе отно-
327
сятся ловушки, в которых создается разрежение для выделения
воздуха, растворенного при атмосферном давлении. Вторая
группа объединяет ловушки, работающие под атмосферным
давлением, при котором выделяется воздух, ранее растворен-
ный в оборотной воде при повышенном давлении.
По первому способу работает ловушка Адка, имеющая
в настоящее время ограниченное применение из-за сложности
1 — инжектор; 2 — сборник избыточной отходящей воды; 3 — насос; 4 — карман для вы-
хода сгустка; 5 — ванна; 6 — желоб осветленной воды; 7 — скребковый конвейер; 8 —
приемная камера; 9 —дозатор для клея; 10— клеевой бак; 11— котел для варки клея
ее обслуживания, плохого улавливания минерального наполни-
теля и низкой концентрации получаемого сгустка. Более пред-
почтительными являются флотационные ловушки открытого
типа, работающие при атмосферном давлении. К ним относятся
ловушки Свен-Педерсена, Штейнеца, Ватцингера, ФЛ-3,
ФЛ-4 и др.
Наибольшее распространение среди ловушек открытого типа
получила ловушка Свен-Педерсена (рис. 111), отли-
чающаяся высокой степенью улавливания • волокна (до 96—
98 % при выработке бумаги с малым содержанием наполни-
теля), относительно высокой концентрацией скопа (1,5—4,0%),
компактностью и простотой устройства.
Наибольшая эффективность работы ловушки достигается
при содержании 0,5—1,5 г/л волокон и наполнителя в избыточ-
ной оборотной воде, хотя увеличение содержания взвесей в обо-
328
ротной воде до 2,7 г/л незначительно изменяет коэффициент по-
лезного действия ловушки.
Ловушка представляет собой открытый бетонный бассейн,
состоящий из трех отделений: приемной камеры 8, в которой
происходит выделение пузырьков воздуха из воды и ее обра-
ботка животным клеем, флотационной ванны 5 и кармана для
выхода сгустка 4.
Воздух под давлением 0,15—0,2 МПа с помощью инжек-
тора 1, установленного на патрубке насоса, непрерывно насы-
щает. воду, подаваемую в приемную камеру ловушки. Живот-
ный клей при расходе 1—2 кг на 1 т бумаги поступает в прием-
ную камеру из дозатора 9. Обработанная вода подается во
флотационную ванну, где пенообразование способствует подни-
мающимся пузырькам воздуха увлекать на поверхность волокна
и частицы наполнителя, которые скребковым конвейером 7 на-
правляются в карман для сгустка 4. Осветленная вода по тру-
бам поступает в желоб 6 и далее используется в производстве.
Продолжительность пребывания воды в ловушке 8—12 мин.
Производительность ловушек Свен-Педерсена в зависимости от
ее размеров равна 30—480 м3/ч. Для ловушек производитель-
ностью более 150 м3/ч устанавливают два конвейера: один для
продвижения сгустка вдоль флотационной ванны, другой — для
удаления его в карман для скопа.
Ловушка Свен-Педерсена удовлетворительно работает при
поступлении в нее осветленной воды от выработки бумаги
с зольностью 8—10%. При зольности бумаги более 12 % сте-
пень улавливания наполнителей снижается до 60 % и ниже, од-
новременно снижается и степень улавливания волокон
(ниже 90 %).
Дополнительные данные об улавливании волокон и мине-
рального наполнителя имеются в работах [5, с. 443—454; 16,
с. 482—491].
Глава 16
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА БУМАГИ
§ 65. СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Структура бумаги. Структура бумаги имеет следующие осо-
бенности.
1. Сложный гетерогенный состав элементов структуры, ха-
рактеризуемый наличием в композиции бумаги как относи-
тельно длинных, так и коротких волокон различного проис-
хождения (в основном растительных, реже синтетических и
минеральных), а также наполняющих, проклеивающих и окра-
шивающих веществ. Растительные волокна, являющиеся осно-
вой структуры большинства видов бумаги, отличаются между
329
собой своим строением и свойствами, определяемыми видом во-
локнистого сырья и методами его обработки.
2. Анизотропное, расположение элементов структуры потрем
ее взаимно перпендикулярным направлениям, характеризуемое
различием в ориентации волокон, в расположении их по разме-
рам, а также в распределении проклеивающих, окрашивающих
веществ, наполнителей и включений воздуха. Эта анизотроп-
ность структуры определяется в основном методами изготовле-
ния бумаги и используемым при этом оборудованием. Она
в свою очередь оказывает влияние на анизотропию по направ-
лениям бумажного полотна основных свойств бумаги. На ани-
зотропию свойств бумаги влияет также склонность волокон
к хлопьеобразованию.
3. Капиллярно-пористый коллоидный характер структуры,
обусловливающий такие свойства бумаги, как впитывающая
способность, воздухопроницаемость, гигроскопичность, деформа-
ция бумаги при изменении ее влажности, необратимое измене-
ние свойств бумаги в результате ее сушки и др.
4. Наличие сил связи между элементами структуры бумаги,
определяющее механическую прочность и другие ее свойства.
5. Для большинства структур бумаги характерна разносто-
ронность, т. е. различие свойств обеих поверхностей бумажного
полотна. Это обусловлено не только уже упомянутой выше ани-
зотропией в расположении элементов структуры, но также раз-
личием в рельефе поверхностей бумаги, под влиянием того, что
обычно одна из поверхностей соприкасается с сеткой, а дру-
гая — с сукном.
6. Существующий механизм формования бумажного полотна
ведет к образованию слоистой структуры, и волокна в листе
располагаются главным образом параллельно поверхности и не
переплетаются с волокнами, расположенными в другой плос-
кости. С увеличением степени фибриллирования волокон, тол-
щины и массы 1 м2 бумаги, а также продолжительности про-
цесса обезвоживания при формовании бумажного полотна воз-
растает количество волокон, расположенных под некоторым уг-
лом к горизонтальной плоскости, о чем косвенно можно судить,
определяя межслоевую прочность бумаги. Последняя в много-
слойном волокнистом материале, полученном соединением дав-
лением влажных слоев бумаги, в значительной степени зависит
от влажности соединяемых слоев. Если она достаточно высокая
и в полотне присутствует свободная влага, то в условиях при-
менения одного и того же давления при прессовании межслое-
вая прочность оказывается высокой за счет хорошего взаимо-
проникновения и последующего скрепления между собой водо-
родными связями фибрилл сопряженных волокон. Прочной
межволоконной связи при отсутствии адгезивов (катионного
крахмала, меламиноформальдегидной смолы и др.) получить
нельзя, если соединяемые слои волокнистого материала не со-
держат достаточного количества свободной влаги.
330
При обезвоживании бумажной массы на сетке бумагодела-
тельной машины концентрация массы возрастает. Между волок-
нами устанавливаются коагуляционные контакты и образуется
пространственная структура сырого полотна бумаги, которая
обладает некоторой прочностью, определяемой силами сцепле-
ния между волокнами и не зависящей от прочности волокон.
При малых нагрузках такая структура, как твердое тело, обна-
руживает упругую деформацию. Однако с возрастанием на-
грузки в структуре обнаруживаются тиксотропные свойства, вы-
ражающиеся в том, что структура под действием механической
силы легко разрушается, но при снятии нагрузки в значитель-
ной степени восстанавливается.
По мере уплотнения бумажного полотна в прессовой части
машины, а затем в сушильной части структура полотна изме-
няется: постепенно переходит от коагуляционной структуры
к структуре переплетения, в которой уже могут действовать
силы ван дер Ваальса и слабые силы трения между сопряжен-
ными поверхностями волокон. Эта структура в процессе сушки
постепенно переходит в более прочную, адгезионную структуру
срастания, в которой основными силами связи между волок-
нами служат водородные связи, а силы трения достигают сво-
его максимального значения, особенно при использовании для
изготовления бумаги волокон с шероховатой поверхностью.
Прочность этой структуры определяется не только проч-
ностью связей между волокнами, но и прочностью самих во-
локон. Поэтому повышенная прочность сухой бумаги будет на-
блюдаться тогда, когда нагрузка распределяется равномерно
на все элементы структуры, волокна в которой должны быть
длинными и гибкими, обеспечивающими возможность перерас-
пределения напряжений в бумаге. Если прилагаемая к высу-
шенной бумаге сила находится в пределах, не допускающих не-
обратимого разрушения, то в бумаге проявляются высокоэла-
стические свойства, характерные для коагуляционных структур,
что свидетельствует о сохранении в какой-то степени в бумаге
и после ее сушки свойств коагуляционной структуры.
Вид используемой бумагоделательной машины во многом
определяет структуру изготовляемой бумаги. При формовании
бумажного полотна на обычной столовой бумагоделательной
машине ярко выражена ориентация волокон в машинном на-
правлении и на сеточной стороне полотна при низком содержа-
нии на этой стороне мелких волокон и частиц минерального на-
полнителя. По мере приближения к верхней стороне листа
ориентация волокон становится менее заметной, а содержание
мелкой фракции повышается.
Бумажное полотно, полученное на цилиндровой машине,
отличается большей непрозрачностью й меньшей разносторон-
ностью по окраске и степени проклейки по сравнению с полот-
ном бумаги, изготовленным на столовой бумагоделательной
машине. Это объясняется более благоприятными условиями
331
отлива бумажного полотна на цилиндровой машине, так как
в этом случае отсутствуют причины, вызывающие удаление
в подсеточную воду большого количества мелких волокон, про-
клеивающих веществ И наполнителей (действие регистровых
валиков, вакуум-насосов и пр.). Вместе с тем анизотропия по
механической прочности в машинном и в поперечном направле-
ниях более выражена у бумаги, изготовленной на цилиндровой
машине, чем у бумаги, изготовленной на столовой машине.
В отливках бумаги, изготовленных на листоотливной форме,
ориентация волокон во всех сечениях по толщине листа отсут-
ствует. Здесь нет машинного и поперечного направлений, и если
прессование и сушка подобных отливок бумаги осуществляется
без преимущества в каком-либо направлении натяжения листа,
то и показатели механической прочности отливок бумаги оказы-
ваются одинаковыми в обоих направлениях плоскости листа.
В подобных отливках более всего мелких волокон сосредото-
чено в толще листа, несколько ниже середины толщины слоя.
Бумага, сформованная на машине между двумя сетками, от-
личается одинаковой структурой обеих поверхностей. При изго-
товлении бумаги на этих машинах вследствие фильтрации воды
через волокнистую смесь большинство твердых частиц стре-
мится переместиться с потоком удаляемой жидкости. При этом
самые мелкие частицы улавливаются у поверхности, а длинные
и наиболее прочные волокна будут находиться в середине ли-
ста. Это обеспечивает получение бумаги, лишенной дефекта,
разносторонности, т. е. обладающей одинаковыми свойствами
обеих поверхностей.
При анализе различных свойств бумажного полотна, изго-
товляемого тем или иным способом, следует обратить внимание
на указанные выше ‘ характерные особенности структуры по-
лотна, на создание которой оказывают влияние все процессы
производства бумаги.
Механическая прочность и деформационные свойства бу-
маги. Механическая прочность — одно из основных и важных
свойств большинства видов бумаги. Повышенные требования
механической прочности предъявляются к таким видам бумаги,
как м,ешочная, шпагатная, оберточная и т. п., что объясняется
потребительскими условиями использования подобного рода бу-
маги. Это, однако, не значит, что к другим видам бумаги, на-
пример к газетной, не следует предъявлять требований к пока-
зателям механической прочности. Стандарт предусматривает и
для этого вида бумаги конкретные требования. Они определя-
ются возможностью выработки на современных быстроходных
бумагоделательных машинах газетной бумаги без обрывов с по-
следующим успешным пропуском ее через быстроходные пере-
мотно-резательные станки и типографские ротационные ма-
шины.
Прочность бумаги в зависимости от природы воздействую-
щей на бумагу силы выражают различными показателями,
332
характеризующими сопротивления бумаги разрыву, излому, про-
давливанию, надрыву, ударной нагрузке и пр. Все эти показа-
тели отображают величину тех соответствующих показателей,
которые приводят к нарушению целостности и необратимому
изменению структуры бумаги.
Нередко более правильно оценку свойств бумаги в условиях
практического применения можно получить, пользуясь показа-
телями деформационных свойств бумаги, проявляющихся в ус-
ловиях сохранения целостности бумаги, когда изменяются
только (обратимо или необратимо) форма и размеры исполь-
зуемого образца без его разрушения. Таким деформационным
показателем бумаги является удлинение ее до разрыва (растя-
жимость). В потребительских условиях бумага обычно подвер-
гается меньшей по величине нагрузке, чем величина ее разрыв-
ного груза. Поэтому характеристика поведения бумаги до раз-
рыва часто является более важной, чем фиксация абсолютной
величины ее сопротивления разрыву.
Число переменных факторов, оказывающих влияние на проч-
ность бумаги, весьма велико. К ним относят: прочность и длину
исходных волокон, степень и характер переплетения волокон
между собой, степень фибриллирования или изменения внешней
поверхности волокон, степень уплотнения бумаги, равномер-
ность ее отлива, наличие в бумаге веществ неволокнистого ха-
рактера, которые способствуют либо увеличению, либо умень-
шению прочности бумаги. К- переменным факторам, влияющим
на прочность бумаги, относят также: гибкость и эластичность
исходных волокон; наличие или отсутствие в бумаге целлюлоз-
ной слизи, гидрофильных добавок, вводимых в бумажную массу
при ее размоле, и многие другие факторы, связанные либо со
свойствами волокон, используемых для изготовления бумаги,
либо с технологическими процессами производства бумаги.
Для упрощения вопроса и облегчения анализа влияния от-
дельных переменных факторов в данном случае условно под ис-
ходным волокнистым материалом или, вернее, полуфабрикатом,
подразумевают волокнистую массу, поступающую на бумажную
фабрику. При таком условном определении .из рассмотрения
исключаются все переменные факторы, влияющие на прочность
бумаги и действующие в полуфабрикатных цехах: режим варки,
отбелки, дефибрирования и пр.
В действительности каждый из этих факторов, в свою оче-
редь, определяется комплексом многочисленных переменных
факторов. Например, в зависимости от продолжительности про-
цесса варки целлюлозы, от крепости варочной кислоты и ее со-
става, температурного режима получается та или иная проч-
ность целлюлозы и, следовательно, прочность бумаги, изготов-
ленной из этой целлюлозы.
Хотя принятое нами ограничение числа переменных факто-
ров, оказывающих влияние на прочность бумаги, в значи-
тельной степени упрощает рассмотрение вопроса о прочности
333
бумаги, тем не менее и в пределах бумажной фабрики, даже
в пределах только бумагоделательной машины действует боль-
шое число факторов, оказывающих влияние на прочность бу-
мажного полотна (отношение величины скорости массы, по-
ступающей на машину, к скорости сетки, режим работы тря-
сочного механизма сетки, величина удельного давления при
прессовании, и каландрировании бумаги, степень натяжения бу-
мажного полотна в отдельных секциях машины, температурный
режим сушки, степень натяжения сушильных сукон и др.).
Не вдаваясь на данной стадии рассмотрения вопроса в де-
тальное изучение влияния каждого из указанных переменных
факторов в отдельности, можно утверждать, что прочность бу-
маги прежде всего зависит: 1) от сил сцепления волокон между
собой в готовой бумаге и площади поверхности, на которой дей-
ствуют эти силы; 2) от прочности самих волокон, их гибкости
и размеров; 3) от расположения волокон в бумаге, т. е. от их
ориентации, плотности укладки и пр.
Все другие многочисленные факторы, оказывающие влияние
на прочность готовой бумаги, в конечном счете проявляют свое
действие через указанные основные факторы. Например, отно-
шение скорости массы, поступающей на сетку, к скорости сетки
или режим работы трясочного механизма бумагоделательной
машины влияют на расположение волокон в бумаге и именно
через этот фактор — на прочность бумаги. Величина удельного
давления при прессовании в каландрировании бумаги сказы-
вается как на взаимном расположении волокон, так и на вели-
чине сил сцепления их между собой. Изменение степени натя-
жения бумажного полотна в отдельных секциях машины или
степени натяжения сушильных сукон, а также введение в бу-
мажную массу гидрофильных добавок приводит к изменению
величины сил сцепления между волокнами. Все это дает осно-
вание считать приведенные выше факторы основными, от кото-
рых в первую очередь зависит прочность бумаги.
Показатели прочности бумаги (сопротивление разрыву, из-
лому, раздиранию и др.) в разной степени зависят от факторов,
на них влияющих. Например, сопротивление бумаги разрыву
в большей степени зависит от сил сцепления между волокнами
и прочности самих волокон, чем от их длины. Это может быть
подтверждено хотя бы тем, что волокна хвойной и лиственной
целлюлозы при разной их длине позволяют получить образцы
бумаги с примерно одинаковым сопротивлением разрыву. Со-
противление бумаги излому больше зависит от длины волокон,
их гибкости и прочности, нежели от сил связи между ними. На
показатель сопротивления бумаги раздиранию в более значи-
тельной степени влияет длина и прочность составляющих
бумагу волокон, чем величина сил связи между этими во-
локнами.
Прочность растительных волокон, их длина
и межволоконные связи. Абсолютные значения проч-
334
ности на разрыв различных видов растительных волокон харак-
теризуются следующими цифрами.
Волокна хлопка выдерживают усилие до 412 МПа, льна —
до 745 МПа, пеньки — до 814 МПа, хвойной сульфитной целлю-
лозы— до 520 МПа. Интересно отметить, что абсолютная проч-
ность на разрыв чугуна составляет всего лишь до 314 МПа,
сварочного железа—до 392 МПа (40) и стали (в зависимости
от содержания в ней углерода и режима термической обра-
ботки) — от 490 до 1961 МПа. Таким образом, растительные во-
локна обладают весьма высокой механической прочностью, не
уступающей в большинстве случаев прочности металла.
В бумажной промышленности о прочности растительных во-
локон косвенно судят по так называемой нулевой разрывной
длине, т. е. разрывной длине бумаги, полученной в результате
ее определения при нулевом расстоянии между зажимами раз-
рывной машины. Если прочность на разрыв растительных во-
локон и некоторых металлов выразить в единицах, принятых
в бумажной промышленности (километр разрывной длины), то
разрывная длина волокон хлопка достигает 28 км, сульфатной
целлюлозы — 46, льна — 52, пеньки—55, а манильской пеньки—
79 км, в то время как максимальная разрывная длина чугуна
составляет 4,4 км, сварочного железа — 5,1 и стали — 25,4 км.
Как видно из сказанного, растительные волокна являются
прекрасным строительным материалом для изготовления бу-
маги. Возникают вопросы: почему лист бумаги, изготовленный
из растительных волокон, значительно менее прочен, чем ме-
талл, и почему прочность бумаги намного ниже прочности тех
волокон, из которых бумага изготовлена?
Прочность бумажного листа зависит не только от прочности
исходных волокон, но и, как было указано выше, от прочности
связи между ними. Полоска бумаги, укрепленная в зажимах
разрывной машины, при испытании разрывается по слабому ме-
сту. Этим слабым местом в большинстве случаев являются не
сами волокна, а связи между ними. При этом наблюдается вы-
таскивание волокон из толщи листа или, вернее, растаскивание
их по обе стороны от места разрыва. Волокна скользят одно
относительно другого, рвутся связи между ними, и только часть
волокон в поперечном сечении разрывной полоски бумаги пре-
терпевает разрыв.
Чем прочнее межволоконные силы связи, тем относительно
большее количество волокон, находящихся в напряженном со-
стоянии, окажется разорванным в плоскости разрыва полоски
бумаги. Именно этим объясняется тот факт, что при испытании
бумаги на разрыв с увеличением степени помола бумажной
массы возрастает количество разорванных волокон в бумаге,
изготовленной из этой массы. Дело в том, что в результате про-
цесса размола растительных волокон силы связи между ними
в готовой бумаге увеличиваются, а прочность самих волокон,
определяемая по нулевой разрывной длине, снижается.
335
При изучении плоскости разрыва отливок бумаги, изготов-
ленных из неразмолотых волокон, установлено, что разрыв на-
блюдался примерно только у 1/з всех волокон, так как возни-
кающие при этом напряжения нарушают в основном относи-
тельно слабые силы связи. В плоскости же разрыва отливок
бумаги, изготовленных из размолотой целлюлозы, число разор-
ванных волокон достигло 3?4 от общего количества волокон, на-
ходящихся в поперечном сечении испытуемой полоски бумаги.
Это свидетельствует о том, что при испытании бумаги на раз-
рыв с увеличением межволоконных связей возрастает роль
влияния на прочность бумаги прочности самих волокон, из ко-
торых она изготовлена. Чем больше на волокнах трещин, тем
вероятнее разрыв волокон из-за возникающих у этих трещин
перенапряжений, величина которых может превысить среднее
напряжение в бумаге. Этим объясняется факт относительно
большего разрыва в бумаге волокон сульфитной целлюлозы по
сравнению с разрывом при всех прочих равных условиях воло-
кон сульфатной целлюлозы.
Искусственное ослабление в бумаге межволоконных связей
путем введения в нее некоторых смачивателей приводит при оп-
ределении сопротивления бумаги разрыву к уменьшению коли-
чества разорванных при этом волокон. Механизм разрыва бу-
маги, подвергаемой натяжению, можно себе представить как
происходящий в две стадии. В первой стадии идет медленное
разрушение межволоконных связей без разрыва волокон, а во
второй—быстрый разрыв волокон и связей вдоль конечной
зоны разрушения структуры бумаги.
Прочность исходных волокон оказывает влияние на основ-
ные показатели механической прочности бумаги (особенно на
сопротивление бумаги раздиранию), а также существенно
влияет на сопротивления бумаги излому и продавливанию, на
удлинение бумаги до разрыва. Этот фактор воздействует также,
хотя и в несколько меньшей степени, на сопротивление бумаги
разрыву.
Вместе с тем бумажный лист, изготовленный обычным об-
разом, должен состоять из гетерогенных волокон, т. е. в нем
должно быть некоторое количество мелких волокон, заполняю-
щих пространства между длинными, что придает бумаге боль-
шую однородность. В однородной бумаге, содержащей в ком-
позиции-наряду с длинными волокнами хорошо разработанные
мелкие, наблюдается известное повышение общей площади, на
которой между волокнами устанавливаются связи, что и прояв-
ляется в повышении механической' прочности такой бумаги.
Опытным путем было показано, что бумага из размолотой цел-
люлозы, не фракционированной по величине волокон, обладает
большей механической прочностью по сопротивлениям разрыву
и продавливанию, а также большей плотностью по сравнению
с бумагой, изготовленной из отдельных фракций той же размо-
лотой целлюлозы.
336
Средняя степень полимеризации целлюлозы и фракционный
состав по степени полимеризации являются важными показате-
лями, характеризующими длину цепочек целлюлозы и, следова-
тельно, прочность растительных волокон. Вязкость целлю-
лозы — мера ее степени полимеризации.. Величина вязкости в го-
товой целлюлозе дает возможность в какой-то степени судить
о прочности ее волокон. Чем больше в целлюлозе высокомоле-
кулярной фракции, тем выше и механическая прочность ее во-
локон и вместе с тем они труднее поддаются размолу. Средняя
степень полимеризации сульфатной целлюлозы выше, чем суль-
фитной, что является также одной из причин значительной
прочности волокон сульфатной целлюлозы и большей трудно-
сти ее размола по сравнению с сульфитной. Точно так же и ге-
мицеллюлозы в сульфатной целлюлозе более высокополимерны,
чем гемицеллюлозы в сульфитной целлюлозе.
Из сказанного выше ясно, что прочность бумаги сущест-
венно меньше прочности волокон, из которых бумага изготов-
лена, так как слабым в бумаге является не средняя прочность
исходных волокон, а прочность связей волокон между собой.
Наличие в бумаге волокон с повреждениями в виде трещин, не-
однородностей структуры и т. д. способствует тому, что могут
возникнуть приводящие к разрыву полотна опасные местные
перенапряжения, превосходящие средние напряжения в бумаж-
ном полотне.
Вопрос о природе сил связи между волокнами достаточно
подробно изложен в § 7 при рассмотрении современной теории
процесса размола растительных волокон. Здесь лишь напом-
ним, что межволоконные силы связи в основном характеризу-
ются водородными мостиками, силами ван дер Ваальса и си-
лами трения между волокнами. Соотношение между этими си-
лами связи различно в зависимости от степени разработки
волокон в процессе их размола, от природы исходных волокон,
от введения в композицию бумаги различных добавок. Напри-
мер, известно, что в отливках бумаги из хорошо размолотой
целлюлозы водородная связь обеспечивает примерно 75 % проч-
ности от всех связей между волокнами, в то время как в отлив-
ках бумаги из той же целлюлозы, не подвергнутой размолу, на
долю сил трения между сопряженными поверхностями волокон
приходится около 80 % от суммы всех связей.
Силы связи между волокнами можно увеличить введением
соответствующих связующих в бумажную массу или в готовую
бумагу путем ее поверхностного покрытия или пропитки. Та-
кими связующими могут быть, например, животный клей, крах-
мал, карбоксиметилцеллюлоза, некоторые синтетические смолы
и материалы. Однако парафинирование бумаги, пропитка ее
маслом, введение в композицию немодифицированных мине-
ральных наполнителей ослабляют связи между волокнами.
Значительно увеличить механическую прочность бумаги
можно введением в бумажную массу синтетических волокон при
337
использовании соответствующих связующих. Увеличение проч-
ности бумаги при этом связано с применением связующих, по-
вышающих силы сцепления между волокнами, а также с ис-
пользованием при этом более длинных и более прочных волокон.
Сопротивление разрыву. Выше было указано (см.
§ 7), что в бумажной промышленности сопротивление бумаги
Рис. 112. Зависимость удлинения бу-
маги от нагрузки
разрыву характеризуют пока-
зателями разрывного груза
или разрывной длины.
Если на полоску бумаги
воздействовать все возраста-
ющей силой и затем постро-
ить график зависимости уд-
линения бумаги от величины
нагрузки, то в первый период
времени бумага ведет себя
как упругое тело и согласно
закону Гука начальный уча-
сток кривой будет прямоли-
нейным подобно тому, как
это наблюдается при испыта-
нии металлов. После прекращения действия дальнейшего уд-
линения растянутая полоса бумаги восстановит свои первона-
чальные свойства и сожмется до удлинения, равного нулю.
Упругая деформация возникает и исчезает мгновенно при при-
ложении и снятии нагрузки. В последующем проявляются пла-
стические свойства бумаги и вследствие ее текучести прямоли-
нейная зависимость между нагрузкой и деформацией перехо-
дит в криволинейную.
На рис. 112 графически представлена зависимость удлине-
ния бумаги от нагрузки для образца бумаги при постоянной
скорости удлинения 0,003 мм/с. Точка, являющаяся границей
между первоначальным прямолинейным и криволинейным уча-
стками графика, характеризует предел упругости образца бу-
маги. Этой точке на оси абсцисс соответствует деформация уд-
линения при пределе упругости, а на оси ординат — нагрузка
при пределе упругости.
Нагрузка, превышающая предел упругости, влечет за собой
появление эластической деформации, постепенно нарастающей
и полностью исчезающей при снятии нагрузки. Дальнейшее
увеличение нагрузки приводит к появлению пластической де-
формации. Как видно из рис. 112, криволинейный участок гра-
фической зависимости в дальнейшем переходит вновь в прямо-
линейный, который может быть продолжен до момента разрыва
бумаги, т. е. до точки, характеризующей предел ее прочности.
Физический смысл происходящих явлений при деформиро-
вании бумаги под влиянием приложенной к ней силы сводится
к следующему. Область упругой деформации характеризуется
изменением межмолекулярных расстояний в структуре бумаги,
338
а также отдельных волокон. Замедленно упругая деформация,
или эластическая, называемая также деформацией упругого по-
следействия, характеризуется изменение конфигурации макро-
молекул, составляющих волокон и изменением расстояний
между взаимно связанными молекулами на поверхности воло-
кон, а также конфигурации волокон в целом. При пластической
деформации волокна смещаются необратимо с нарушением мо-
лекулярных связей между сопряженными поверхностями.
С точки зрения современных представлений понятие о пре-
деле прочности тела следует рассматривать не как твердо
установленную критическую точку — константу твердого тела.
Наблюдения показывают, что величина предела прочности за-
кономерно зависит от времени и температуры. Длительное воз-
действие механического напряжения понижает предел прочно-
сти, а кратковременное нагружение — повышает.
Действительно, при испытании прочности бумаги на разрыв
важным фактором является продолжительность приложения на-
грузки. Чем быстрее разрывается полоска бумаги, тем больше
ее разрывной груз. Разрыв бумаги может наблюдаться при ма-
лой величине разрывного груза, если нагрузка длительно при-
кладывается к бумаге. Например, определенный на разрывной
машине в течение 4 с разрывной груз одного вида бумаги со-
ставлял 98 Н. Однако при приложении нагрузки в 88,3 Н по-
лоска той же бумаги обрывалась через 11 мин. Под воздей-
ствием груза в 78,5 Н полоска обрывалась через 14 ч,
а в 39,2 Н — только через 220 сут. Результаты указанных на-
блюдений связаны с известным явлением усталости материала.
Таким образом, принятие в бумажной промышленности опреде-
ления разрывного груза и разрывной длины бумаги по показа-
ниям стандартной разрывной машины носит условный ха-
рактер.
Иногда в литературе можно встретить показатели среднего
разрывного груза, средней разрывной длины и другие усреднен-
ные показатели, представляющие собой среднее арифметическое
из соответствующих показателей бумаги в машинном и попе-
речном направлениях. Этот усредненный показатель, физиче-
ский смысл которого не определен, искажает характеристику
истинной прочности бумаги.
Действительно, можно получить среднюю разрывную длину
бумаги (или средний разрывной груз) как при большом, так и
при малом различии между собой соответствующих показате-
лей бумаги в машинном и в поперечном направлениях. Хотя
средний показатель бумаги в указанных обоих случаях может
быть одинаковым, фактическая же характеристика прочности
бумаги одного и того же направления листа будет различной.
Экспериментально установлено, что разрывная длина бу-
маги, не содержащей в композиции минерального наполнителя,
изменяется в линейной степени от плотности бумаги. Это поло-
жение справедливо как для бумаги однослойного отлива, так и
339
для многослойной бумаги, изготовленных из бумажной массы
различной степени помола.
X = Kd, (63}
где X — разрывная длина, км; К — постоянный коэффициент
для данного рода массы; d — плотность бумаги, г/см3.
Сопротивление излому. Показатель сопротивления
бумаги излому — один из существенных показателей, характе-
ризующих механическую прочность бумаги. Он зависит от
длины волокон, из которых образована бумага, их прочности,
гибкости и сил связи между волокнами. Поэтому наиболее вы-
соким сопротивлением излому отличается бумага, состоящая из
длинных, прочных, гибких и прочно связанных между собой
волокон (некоторые виды бумаги из синтетических волокон). Из
тряпичных волокон для изготовления бумаги с высоким сопро-
тивлением излому наиболее пригодны льняные волокна. Содер-
жание в бумаге древесной массы, лиственной целлюлозы и об-
лагороженной хвойной целлюлозы приводит к снижению пока-
зателя сопротивления излому. Волокна сульфатной хвойной
целлюлозы дают возможность получить бумагу более прочную
по сопротивлению излому, чем волокна сульфитной хвойной
целлюлозы.
При чрезмерном увеличении степени помола бумажной
массы на показатель сопротивления изготовляемой бумаги из-
лому одновременно в отрицательном направлении действуют
два фактора: повышение хрупкости материала и снижение
средней длины волокон. При значительном увеличении толщины
и массы 1 м2 бумаги (картона) также наблюдается резкое сни-
жение сопротивления излому указанных материалов из-за по-
вышения при этом жесткости и возникновения больших растя-
гивающих напряжений при изломе в поверхностном слое тол-
стого материала по сравнению с тонким.
Введение в бумажную массу немодифицированного мине-
рального наполнителя неизбежно ведет к снижению сопротив-
ления излому изготовляемой бумаги из-за снижения при этом
сил связи между волокнами и, возможно, из-за перетирания во-
локон при многократных изломах бумаги о неровные поверхно-
сти частиц наполнителя.
Влияние влажности бумаги на ее сопротивление излому не-
однозначно. С увлажнением бумаги силы связи между волок-
нами уменьшаются, а гибкость бумаги (вследствие набухания
волокон) увеличивается. Таким образом, эти факторы влияют
на сопротивление бумаги излому в противоположных направле-
ниях. Увеличение относительной влажности окружающего воз-
духа (следовательно, и влажности бумаги) способствует увели-
чению сопротивления излому у прочной бумаги и снижению —
у слабой бумаги (например, промокательной).
Прочная бумага при увлажнении наряду с увеличением гиб-
кости волокон сохраняет достаточно высокую величину сил
340
связи между ними, и результирующая этих влияний способ-
ствует росту сопротивления бумаги излому, выражаемым чис-
лом двойных перегибов бумаги до ее разрыва. При выдержи-
вании такой первоначально прочной бумаги в воде, т. е.
в условиях, когда силы между волокнами почти полностью раз-
рушены, она не сможет обнаружить заметное сопротивление
излому.
В бумаге со слабо развитыми силами связи между волок-
нами (фильтровальной, промокательной и т. п.) эти связи на-
столько уменьшаются при увлажнении бумаги, что положитель-
ное влияние роста гибкости волокон и бумаги в целом уже не
может преобладать над отрицательным влиянием малой вели-
чины сил связи между волокнами, в результате число двойных
перегибов при этом заметно уменьшается.
С. Н. Ивановым и Л. Н. Лаптевым установлено, что крити-
ческая величина сил связи между волокнами, составляет 490—
588 кПа и дальнейшее снижение ее при увлажнении вызывает
уменьшение показателя сопротивления бумаги излому.
Сопротивление продавливанию. Этот показатель
качества бумаги нельзя отнести к числу основных. Он может
быть важным для некоторых видов упаковочно-оберточной бу-
маги, для которых в отдельных случаях должен быть преду-
смотрен также показатель сопротивления продавливанию во
влажном состоянии.
Сопротивление продавливанию является сложной функцией
сопротивления разрыву и удлинения бумаги до разрыва. Экспе-
риментально установлено, что рассматриваемый показатель
прочности бумаги увеличивается с повышением’ абсолютных
значений показателей ее разрывного груза и удлинения при
разрыве и когда отношение удлинения бумаги в машинном на-
правлении к ее удлинению в поперечном направлении прибли-
жается к единице.
Бумага, изготовленная из длинных волокон, отличается'
большей величиной сопротивления продавливанию. С увеличе-
нием степени помола бумажной массы в бумаге растут силы
связи между волокнами. Одновременно увеличивается и сопро-
тивление продавливанию. Однако чрезмерно высокая степень
помола бумажной массы снижает сопротивление продавлива-
нию, что связано уже с заметным укорачиванием волокон и сни-
жением степени удлинения бумаги до разрыва.
С увлажнением бумаги ее разрывной груз уменьшается из-за-
ослабления межволоконных сил связи, но одновременно увели-
чивается удлинение бумаги.
Таким образом, для получения максимального значения со-
противления продавливанию влажность бумаги должна быть,
оптимальной, при которой нет сильного ослабления межволо-
конных связей и в то же время наблюдается достаточно высо-
кая степень удлинения бумаги. Такая влажность бумаги равна
примерное—9%.
341
Сопротивление бумаги продавливанию может быть повы-
шено при введении в бумажную массу или на поверхность бу-
маги крахмала и его модификаций, манногалактана или поли-
акриламида.
Сопротивление надрыву и раздиранию. Среди
показателей, характеризующих механическую прочность бу-
маги, сопротивления надрыву и раздиранию имеют немаловаж-
ное значение, хотя они не получили большого распространения
и не предусматриваются обычно стандартами. В практических
условиях применения разных видов бумаги обрывы бумажного
полотна в значительной степени определяются недостаточной
величиной указанных показателей.
Сопротивление надрыву характеризуется силой, которую не-
обходимо приложить к бумаге для получения разрыва ее целой
кромки. Этот показатель особенно важен для таких видов бу-
маги и изделий из нее, где прочная и твердая кромка является
одним из первостепенных требований, например для бумажных
денег, игральных карт или перфорированных карт для счетных
машин.
Сопротивление раздиранию характеризуется силой, вызы-
вающей у полученного надрыва кромки дальнейший разрыв до
определенной его длины. Увеличение этого показателя у бумаги
не находится в прямой линейной зависимости от повышения ее
сопротивлений разрыву и продавливанию. Более того, рыхлая
(пухлая) бумага, обладающая невысоким показателем сопро-
тивления разрыву, обнаруживает более высокое сопротивление
раздиранию,, чем плотная и прочная на разрыв бумага с сомк-
нутой структурой поверхности. Например, фильтровальна?! бу-
мага имеет по сравнению с бумажной калькой более высокий
показатель сопротивления раздиранию.
Сопротивления раздиранию и надрыву для одного и того же
материала не идентичны. Например, целлофан обладает высо-
кой прочностью на надрыв, но низким сопротивлением разди-
ранию.
Сопротивление бумаги надрыву под влиянием переменных
факторов более соответствует закономерностям изменения по-
казателей механической прочности (как сопротивление раз-
рыву, продавливанию и др.), чем сопротивление раздиранию.
Это, по-видимому, объясняется тем, что на большинство пока-
зателей механической прочности бумаги оказывают существен-
ное влияние силы связи между волокнами, имеющие также
значение и для создания прочной кромки бумаги, тогда как со-
противление бумаги раздиранию лишь в минимальной степени
зависит от сил связи между волокнами.
Сопротивление бумаги раздиранию больше у той бумаги,
которая изготовлена из относительно более длинных волокон.
Из тряпичных видов бумаги высокое сопротивление раздиранию
обнаруживает бумага из льняных волокон.
Высокие показатели сопротивления надрыву и раздиранию
342
наблюдаются у различных видов длинноволокнистой бумаги,
изготовляемой сухим способом, при котором применяют волокна
длиной до 45 мм.
С повышением пухлости бумаги растет и ее сопротивление
раздиранию. Все факторы, способствующие росту пористости
бумаги (увеличение толщины используемых волокон, примене-
ние в композиции бумаги минерального наполнителя и пр.), уве-
личивают сопротивление раздиранию с одновременным умень-
шением сопротивления разрыву. Увеличение же плотности бу-
маги в результате фибриллирования при размоле используемых
волокон способствует уменьшению сопротивления раздиранию
и росту сопротивления бумаги разрыву. Такой же результат до-
стигается при введении в композицию бумаги упрочняющих ее
добавок, снижающих пористость бумаги и усиливающих межво-
локонные связи, а также при уплотнении бумаги в суперка-
ландре.
Считается, что для получения максимальной величины со-
противления бумаги раздиранию влажность бумаги должна до-
стигать 20 % • При относительной влажности окружающего воз-
духа 85 % сопротивление бумаги раздиранию на 40—60 %
выше, чем при относительной влажности 65 %. Использование
пластификаторов (глицерина, сорбита и др.) приводит к повы-
шению влажности бумаги и к росту ее показателя сопротивле-
ния раздиранию. Это учитывается при изготовлении бумаги для
завертывания конфет на автоматах, для которой показатель
сопротивления раздиранию имеет существенное значение.
Сопротивление истиранию. Для некоторых видов;
бумаги и картона показатель сопротивления истиранию поверх-
ности этих материалов служит одним из основных критериев,
определяющих потребительские свойства материала. Это отно-
сится к чертежно-рисовальным видам бумаги, основе абразив-
ной бумаги, стелечному картону и к другим видам бумажной'
продукции.
Чертежно-рисовальные виды бумаги и некоторые разновид-
ности картографической бумаги, обладающие высоким сопро-
тивлением истиранию, допускают без излишнего повреждения
поверхности возможность удаления написанного, нарисованного
или напечатанного путем подчистки резинкой, лезвием бритвы
или ножа. Одновременно подобная бумага с хорошей поверх-
ностной прочностью на истирание должна сохранять удовлет-
ворительный внешний вид после повторного нанесения текста
или рисунка на стертом месте.
Наибольшим сопротивлением истиранию обладает бумага
из соломенной целлюлозы, а наименьшим — бумага из сульфит-
ной буковой целлюлозы. Сопротивления истиранию бумаги из
хвойной сульфитной и сульфатной видов целлюлозы занимают
промежуточное место и при всех прочих равных условиях при-
мерно одинаковы.
Наши экспериментальные данные свидетельствуют о том,
34$
что наиболее высокое сопротивление истиранию обнаружила
хлопковая бумага, наименьшее — бумага из осиновой сульфат-
ной целлюлозы, а бумага из беленой сульфитной целлюлозы
занимает промежуточное место.
Сопротивление поверхности бумаги истиранию возрастает
с увеличением степени разработки исходных волокон при раз-
моле, что связано с уплотнением изготовляемой бумаги и с по-
вышением сил связи между волокнами, непрерывно возрастаю-
щим в результате размола.
Сопротивление бумаги истиранию можно повысить путем
введения в бумажную массу некоторых добавок, например крах-
мала и его модификаций, NaKMLl,, синтетических смол и осо-
бенно меламиноформальдегидной смолы. Весьма эффективно
поверхностное покрытие бумаги с использованием указанных
веществ (за исключением меламиноформальдегидной смолы
в соляно-кислом растворе), а также раствора желатина.
С увеличением давления мокрого прессования увеличива-
ется плотность бумаги и одновременно ее сопротивление исти-
ранию. С повышением температуры сушки сопротивление бу-
маги истиранию снижается, что может быть связано с разрых-
лением структуры бумаги выделяющимися при сушке парами
воды, о чем свидетельствует рост воздухопроницаемости бумаги
при повышении температуры ее сушки.
При увеличении относительной влажности окружающего воз-
духа сопротивление поверхности истиранию несколько снижа-
ется, что, по-видимому, связано со снижением межволоконных
«ил связи и некоторым разрыхлением структуры листа вслед-
ствие набухания и деформации волокон.
Прочность волокон на разрыв не оказывает заметного влия-
ния на сопротивление бумаги истиранию. Вместе с тем повы-
шение степени гидратации массы при размоле, уплотнение
структуры листа, характеризуемое понижением значения пока-
зателя его воздухопроницаемости, а также увеличение сил связи
между волокнами способствуют повышению сопротивления бу-
маги истиранию.
Бумаге с весьма низким сопротивлением истиранию сопут-
ствуют дефекты, именуемые пылимостью и выщипыванием уча-
стков поверхностного слоя.
Удлинение бумаги до разрыва (растяжи-
мость). Удлинение бумаги до разрыва, или ее растяжимость,
характеризует способность бумаги растягиваться под нагрузкой
без разрыва. При практическом применении бумага обычно под-
вергается меньшей по величине нагрузке, чем величина ее раз-
рывного груза. Поэтому дать характеристику бумаги до раз-
рыва более важно, чем просто регламентировать ее сопротив-
ление разрыву. К тому же в ряде случаев практического
применения бумаги показатель относительного ее удлинения до
разрыва, выраженный в процентах, лучше характеризует проч-
ностные свойства бумаги, чем численные значения ее сопротив-
344
ления разрыву, выраженные в единицах разрывного груза или
разрывной длины. Иногда бумага, слабая по сопротивлению
на разрыв, но обладающая высокой степенью удлинения в прак-
тических условиях оказывается лучшей (например, крепиро-
ванная бумага для бинтов), чем более прочная на разрыв, но
менее растягивающаяся.
Иногда ошибочно считают, что снизить обрывность бумаги,
например газетной, при перемотке рулонов или при практиче-
ском использовании рулонов бумаги в типографиях можно,
увеличив ее разрывную длину (или разрывной груз) в машин-
ном направлении. На самом деле сокращение числа обрывов
газетной бумаги возможно в тех случаях, когда влажность бу-
маги увеличена, т. е. когда ее разрывная длина не только
не повышена, но даже снижена. Однако при атом повышен-
ными оказались показатели удлинения бумаги до разрыва и
сопротивления ее раздиранию. Повышенная растяжимость бу-
маги способствует перераспределению напряжений и препят-
ствует их опасной концентрации в отдельных местах, а уве-
личенное сопротивление раздиранию препятствует распростра-
нению мелких трещин.
Способность бумаги растягиваться особо важна для упако-
вочной бумаги, мешочной, бумаги и картона для производства
штампованных изделий (например, бумажных стаканов), пара-
финированной бумаги для автоматической завертки конфет и др.
На показатель относительного удлинения бумаги оказывают
значительное влияние длина волокон, из которых изготовлена
бумага, их гибкость, а также силы связи между волокнами.
Практика показывает, что наибольшей способностью удли-
няться отличаются длинноволокнистые виды бумаги. При оп-
ределении результирующей влияния двух факторов (гибкости
волокон и сил связи между ними)' следует учитывать, что они
действуют не строго в одном и том же направлении. Например,
увлажнение бумаги способствует увеличению гибкости волокон,
но одновременно уменьшаются силы связи между ними. Если
это уменьшение не превзойдет определенного предела, то оно
положительно скажется на относительном удлинении бумаги,
так как при этом облегчается подвижность и скольжение во-
локон в системе бумажного листа с устранением их жесткого
закрепления, и связанной с этим хрупкостью.
Сухая, и тем более пересушенная, бумага отличается пони-
женной способностью удлиняться до разрыва. Однако чрезмер-
ное увлажнение бумаги уже отрицательно скажется на показа-
теле относительного удлинения бумаги до разрыва, так как
силы связи между волокнами станут настолько слабыми, что
бумага не сможет противостоять приложенной к ней растяги-
вающей силе: сразу же произойдет разрыв без заметного удли-
нения испытуемой полоски бумаги. Считается, что наибольшая
способность растягиваться отмечается у бумаги с влажностью
25%.
345
В значительной, степени- растяжимость бумаги зависит от
технологического режима ее изготовления на бумагоделатель-
ной машине и от конструктивных особенностей машины. Необ-
ходимо принимать меры, ограничивающие вытяжку бумажного
полотна при его изготовлении на бумагоделательной машине.
Скорость отдельных узлов бумагоделательной машины не дол-
жна иметь большого различия. Поэтому для регулирования на-
тяжения бумажного полотна в пределах сушильной части ма-
шины ее иногда разбивают на большое число приводных сек-
ций.
Усадка бумажного полотна при его сушке должна быть по
возможности наиболее полной. Это достигается медленной суш-
кой бумаги при относительно низкой температуре сушильной
поверхности. Растяжимость бумаги в машинном направлении
можно повысить сочетанием слабого натяжения бумажного по-
лотна и сильного натяжения сушильных сукон, а в поперечном,
наоборот, требуется сильное натяжение бумажного полотна и
слабое натяжение сушильных сукон. Вытяжка бумажного по-
лотна в пределах бумагоделательной машины уменьшается
с применением вакуум-пересасывающего устройства, сдвоенного
мокрого пресса или при максимальном сближении прессов.
О крепировании и микрокрепировании бумаги с целью су-
щественного повышения растяжимости бумаги указано в § 50.
Жесткость бумаги. Под жесткостью материалов
обычно понимают их сопротивляемость деформациям, возни-
кающим под действием внешних сил и нагрузок. Это определе-
ние, принятое в курсе сопротивления материалов для сооруже-
ний и механизмов в отдельных их частях или в целом виде,
полностью применимо к листу бумаги или картона, а также
к изделиям из них: коробкам, чемоданам, гильзам, бумажной
посуде и пр.
Лист бумаги, лежащий на двух опорах и обнаруживающий
незначительную стрелу прогиба, можно считать жестким. В про-
тивоположность этому бумага в аналогичных условиях и при
том же расстоянии между опорами, выявляющая значительный
прогиб, не считается жесткой и ее называют вялой. Не следует,
однако, смешивать указанное выше определение жесткости с ка-
жущейся жесткостью или жесткостью на ощупь, о которой су-
дят по совокупности восприятия звонкости при перелистывании,
ощущению твердости й прочим субъективно воспринимаемым
признакам.
Иногда пишут, что в результате применения в бумаге ми-
нерального наполнителя, а также каландрирования увеличива-
ется ее мягкость. Это нельзя признать правильным, так как
в обоих случаях снижается сжимаемость бумаги под действием
нагрузок, т. е. повышается твердость бумаги, а не мягкость.
Обычно при этом снижается жесткость или повышается вялость
бумаги.
С увеличением межволоконных сил связи в бумаге жест-
346
кость ее в большинстве случаев повышается и, наоборот, ослаб-
ление межволоконных сил связи уменьшает жесткость. Дей-
ствительно, при увлажнении бумаги водой, а также при вве-
дении пластификаторов и ослаблении при этом межволоконных
сил связи жесткость бумаги снижается. Введение в бумажную
массу крахмала, карбоксиметилцеллюлозы, жидкого стекла и
других веществ, увеличивающих силы связи между волокнами,
повышает жесткость бумаги. Одновременно наблюдается и уве-
личение модуля упругости бумаги.
Из курса сопротивления материалов известно, что жесткость
материала характеризуется произведением модуля его упруго-
сти Е на момент инерции /. Последний для листового матери-
ала пропорционален его толщине в третьей степени. Очевидно,
что при одной и той же массе 1 м2 рыхлая бумага будет иметь
большую толщину, а следовательно, и больший момент инер-
ции. Поэтому даже при некотором снижении величины модуля
упругости материала могут повыситься жесткость как самого
материала, так и изготовляемой из него тары. Это подтверж-
дается результатами проведенных автором промышленных вы-
работок жесткой коробочной бумаги однослойного и двухслой-
ного отлива и испытаний ее у потребителей в пищевой про-
мышленности. При улучшении качества бумаги одновременно
отпала необходимость уплотнения ее пропуском через суперка-
ландр (поверхность бумаги лучше выглаживать на лощильном
цилиндре). Оказалась возможной замена в композиции коро-
бочной бумаги значительного количества целлюлозы более де-
шевым полуфабрикатом — белой древесной массой.
Так как с увеличением массы 1 м2 бумаги увеличивается ее
толщина, очевидно, что одновременно повысится ее жесткость.
С повышением степени помола бумажной массы при постоян-
ной массе 1 м2 уменьшается жесткость бумаги за счет умень-
шения ее толщины, хотя при этом и наблюдается тенденция
К увеличению модуля упругости бумаги. С повышением удель-
ного давления при мокром прессовании бумаги снижается по-
казатель жесткости бумаги при изгибе вместе со снижением
толщины бумаги. При этом одновременно увеличиваются меж-
волоконные силы связи и в той или в иной степени увеличива-
ется модуль упругости бумаги.
Увеличение плотности бумаги, не содержащей в компози-
ции минерального наполнителя, без снижения ее толщины повы-
шает жесткость бумаги за счет увеличения межволоконных сил
связи. При сравнении образцов бумаги с переменной массой
1 м2, т. е. таких образцов, в которых количество волокнистого
материала остается постоянным, а содержание наполнителя
(зольность) изменяется, наблюдается увеличение жесткости бу-
маги по мере увеличения содержания наполнителя в бумаге,
несмотря на снижение межволоконных сил связи., В данном
случае увеличение жесткости бумаги связано с увеличением ее
толщины. Гипс как более грубодисперсный наполнитель при-
347
водит к более сильному увеличению жесткости на изгиб, чем
каолин.
Для достижения максимальной жесткости бумаги (т. е. про-
изведения EI) должно быть оптимальное соотношение между
пределом увеличения ее рыхлости и пределом возможного
уменьшения межволоконных сил связи. Другими словами, при
постоянной массе 1 м2 бумаги для получения максимальной
жесткости желательно максимальное увеличение толщины бу-
маги (за счет снижения ее плотности) при одновременном ми-
нимальном снижении сил связи между волокнами.
На Жесткость бумаги при изгибе оказывает также влияние
ориентация волокон в бумаге. Установлено, что повышение ори-
ентации волокон в машинном направлении приводит к значи-
тельному возрастанию жесткости при изгибе именно в этом на-
правлении. Жесткость бумаги при изгибе и деформировании ее
на верхнюю сторону больше по сравнению с деформированием
на сеточную сторону. Это важно учитывать при изготовлении
тары из бумаги.
Для некоторых видов бумаги (салфеточной, полотенечной,
шелковки, нотной, пергамента, чертежной прозрачной и др.)
повышенная жесткость является дефектом, для- других (ко-
робочной, картонной и пр.), а также для многих видов кар-
тона она желательна.
Деформация бумаги при увлажнении и оста-
точная деформация. Увеличение размеров увлажненного
листа бумаги по его ширине и длине, выраженное в процентах
по отношению к первоначальным размерам сухого листа, носит
название линейной деформации при увлажнении. Сокращение
размеров увлажненного листа бумаги при высушивании, выра-
женное в процентах по отношению к первоначальным размерам
сухого листа, называется линейной деформацией при высыха-
нии. Линейная деформация бумаги вследствие ее высушивания
и последующего кондиционирования носит название остаточной
линейной деформации бумаги.
При высушивании влажный лист бумаги значительно сокра-
щается в размерах, которые оказываются при этом меньшими
даже по сравнению с первоначальными размерами этого листа
в сухом состоянии. При намокании в воде или вследствие по-
вышенной влажности окружающего воздуха размер листа бу-
маги увеличивается не только по его длине и ширине, но и по
толщине.
Значения деформации бумаги при увлажнении и остаточ-
ной деформации являются важными показателями для многих
видов бумаги (литографской, офсетной, диаграммной, карто-
графической, основы фотоподложки, бумаги с водными знаками
и др.). Высокие значения показателей деформации бумаги при-
водят к несовмещению контуров красок при литоофсетной пе-
чати. Из-за повышенной деформации картографической бумаги
может наблюдаться при многоцветной печати географических
348
карт наложение контуров цветных границ одного государства
на границы другого или даже полное поглощение границ ма-
леньких государств государственными границами соседних
стран. Наряду с необходимостью совмещения красок при изго-
товлении географических карт следует иметь в виду и сохра-
нение масштабности карт, что также зависит от величины оста-
точной деформации бумаги после высушивания.
Повышенная деформация бумаги-основы фотобумаги при-
водит к возникновению в бумаге местных напряжений, прояв-
ляющихся в неравномерной усадке бумажного полотна и обра-
зовании пузырей в готовой фотобумаге при проявлении фотоот-
печатков.
Физический смысл явлений, происходящих при деформации,
следует искать в природе бумаги как капиллярно-пористого
коллоидного материала. При увлажнении растительные во-
локна, из которых состоит бумага, набухают и увеличиваются
в размерах, что сказывается на изменении размеров бумажного
листа.
Наименьшую деформацию при увлажнении обнаруживают
пористые виды бумаги и наибольшую — бумага с сомкнутой
структурой, изготовленная из массы жирного помола. В пори-
стой бумаге увеличение размеров волокон вследствие их на-
бухания не оказывает заметного влияния на изменение линей-
ных размеров листа бумаги. В плотной бумаге с сомкнутой
структурой увеличение размеров волокон при их набухании не-
избежно деформирует бумагу, а нередко приводит и к короб-
лению ее поверхности. Отсюда понятно, что минеральный на-
полнитель и канифольная проклейка бумаги, повышающие ее
пористость, приводят к уменьшению деформации бумаги; крах-
мальная же проклейка, повышающая сомкнутость бумаги, вле-
чет за собой увеличение деформации при ее увлажнении.
Чем больше гидрофобность проклеивающего вещества, тем
меньше деформация при увлажнении бумаги, проклеенной этим
веществом. Например, бумага, проклеенная парафиновым
клеем, обладает меньшей деформацией, чем бумага, проклеен-
ная канифольным клеем. Сернокислый алюминий создает в бу-
маге кислую среду, ограничивающую степень набухания расти-
тельных волокон. Поэтому действие сернокислого алюминия не-
сколько снижает деформацию бумаги после ее увлажнения. Еще
больше снижается деформация бумаги от совместного действия
канифольного клея и сернокислого алюминия.
При увлажнении волокна значительно больше увеличивают
свои размеры по диаметру, чем в длину. Поэтому, а также
вследствие преимущественной ориентации волокон в машинном
направлении бумажного полотна обычно в этом направлении
деформация бумаги меньше, а в поперечном — больше.
Бумага деформируется не только из-за набухания волокон,
но и в результате проникновения в промежутки между волок-
нами воды, которая раздвигает их. Поэтому, если волокна
349
связаны между собой влагопрочными связями,- следует ожидать
снижение деформации бумаги. Это положение получило прак-
тическое подтверждение при использовании меламино- и кар-
бамидоформальдегидных смол в производстве разных видов
бумаги с пониженной деформацией при увлажнении (основа
фотоподложки, офсетная, картографическая и др.).
Чем больше фибриллированы растительные волокна в ре-
зультате их размола, тем больше усадка изготовляемой бу-
маги, более плотным и сомкнутым оказывается вырабатывае-
мое бумажное полотно, обнаруживающее вследствие этого по-
вышенную деформацию бумаги при ее увлажнении.
Степень деформации бумаги зависит от рода исходных во-
локон: малая деформация проявляется у тряпичных видов бу-
маги, а большая — у бумаги из древесной целлюлозы. Небеле-
ная целлюлоза по сравнению с беленой больше склонна к де-
формации при увлажнении. Это характеризуется склонностью
соответствующих волокон к набуханию, что определяется хими-
ческим составом волокон, в первую очередь наличием в их-со-
ставе гемицеллюлоз, обладающих повышенной склонностью
к набуханию в воде. Тряпичные волокна обладают малым со-
держанием гемицеллюлоз, поэтому они меньше набухают и
меньше способствуют деформации бумаги, состоящей из таких
волокон.
Наименьшую деформацию обнаруживает бумага, изготовлен-
ная из волокон эспарто, обладающих минимальной склонностью
к набуханию, и не подверженных при размоле фибриллирова-
нию. Волокна соломенной целлюлозы, имеющие высокое содер-
жание гемицеллюлоз, образуют плотный, сомкнутый лист бу-
маги с высокой степенью деформации при увлажнении.
Дополнительные сведения о структурно-механических свой-
ствах бумаги приведены в книге [20, с. 262—407].
§ 66. КАПИЛЛЯРНЫЕ И ГИГРОСКОПИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Адсорбция и десорбция влаги. Если бумагу поместить в ат-
мосферу воздуха с высокой относительной влажностью, то
вследствие гигроскопичности и высокой адсорбционной способ-
ности бумаги к влаге она увлажнится. При этом из-за раскли-
нивающего действия проникающих в поры бумаги молекуляр-
ных слоев воды ослабляются межволоконные связи. При пос-
ледующем высыхании бумаги в среде сухого воздуха под
влиянием сил капиллярной контракции восстанавливаются проч-
ные связи между волокнами в новых контактных точках. Абсо-
лютно сухая бумага из-за хрупкости пересушенных волокон от-
личается сравнительно невысокими показателями механической
прочности (особенно по сопротивлению излому). С повышением
влагосодержания волокна приобретают гибкость, прочность бу-
маги по ее основным показателям при этом повышается. Эта
зависимость справедлива, однако, до какого-то оптимального
350
значения влажности, превышение которого уже отрицательно
сказывается на показателях механической прочности из-за ос-
лабления межволоконных связей. Очевидно, что оптимальное
влагосодержание будет разным для каждого показателя меха-
нической прочности. Так, обычно максимальное сопротивление
излому достигается при более высокой влажности бумаги, чем
максимальные значения многих
других показателей механиче-
ской прочности.
При постоянной температуре
окружающего воздуха темпера-
тура бумаги равна температуре
воздуха и влажность бумаги
вследствие ее гигроскопичности
приходит в соответствие с влаж-
ностью окружающего воздуха.
Это равновесное содержание
влаги в бумаге одинаково во
всем ее объеме и не изменяется,
пока бумага находится в данных
атмосферных условиях.
Графическая зависимость ме-
жду равновесным влагосодержа-
нием бумаги и относительной
влажностью окружающего воз-
духа носит название изотермы
сорбции в случае, если бу-
Относительная Влажность, %.
Рис. 113. Адсорбция и десорбция
паров воды сульфитной целлю-
лозой при 20 °C:
1 — мономолекулярная адсорбция; 2 —
полимолекулярная адсорбция; 3— ка-
пиллярная сорбция; 4 — десорбция; 5 —
адсорбция
мага в процессе установления равновесия воспринимала влагу
из окружающего воздуха, и изотермы десорбции, если
она отдавала влагу окружающему воздуху.
Изотермы сорбции и десорбции бумаги, как и других капил-
лярно-пористых коллоидных материалов, совпадают только
в двух точках: при относительной влажности окружающего воз-
духа «р = 0 и <р=1. При всех других промежуточных значениях
эти изотермы не совпадают. Природа этого сорбционного ги-
стерезиса до сих пор точно не установлена. На рис. 113 приве-
дены кривые адсорбции и десорбции паров воды сульфитной
целлюлозы при 20 °C, а в табл. 16 — значения влажности газет-
ной бумаги в результате процессов адсорбции и десорбции.
Из рис. 113, а также из данных табл. 16 видно, что равно-
весная влажность бумаги, полученная в результате адсорбции
влаги, ниже, чем при десорбции. Десорбция — процесс обратной
сорбции и Является частным видом сушки материала в преде-
лах его гигроскопической влажности.
Гигроскопичность целлюлозы определяется не только нали-
чием в ее молекулах гидроксильных групп, но и субмикроско-
пическими капиллярами в структуре волокон. Величина равно-
весной влажности бумаги в первую очередь зависит от ее ком-
позиции по виду волокнистого материала, а также количеству
351
и виду минерального наполнителя. При одной и той же влаж-
ности окружающего воздуха равновесная влажность бумаги
возрастает при увеличении в композиции бумаги древесной
массы и уменьшается с увеличением содержания минерального
наполнителя (табл. 17).
Из данных табл. 17 видно, что растительные волокна зна-
чительно гигроскопичнее, чем каолин. Этим и объясняется
уменьшение равновесной влажности бумаги при увеличении ее
зольности. Из растительных волокон древесная масса имеет
более высокие значения равновесной влажности и поэтому
16. РАВНОВЕСНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ВЛАГИ В СТАНДАРТНОЙ
ГАЗЕТНОЙ БУМАГЕ, ДОСТИГНУТОЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ПРОЦЕССОВ
АДСОРБЦИИ И ДЕСОРБЦИИ ВЛАГИ
Относитель- ная вл ажиость воздуха, % Содержание влаги, % Относитель- ная влажность воздуха, % Содержание влаги, %
при адсорб- ции при десорб- ции при адсорб- ции при десорб- ции
10 2,8 50 8,0 9,2
20 — 4,9 60 9,0 10,4
30 6,5 6,5 70 10,5 11,5
40 7,2 7,9 80 12,2 12,7
высокая равновесная влажность присуща газетной бумаге, в со-
ставе которой древесная масса является основным компонен-
том. Высокие гигроскопические свойства газетной бумаги объ-
ясняются не только ее пористой структурой, но также высоким
содержанием в древесной массе гемицеллюлоз, обладающих по-
вышенной способностью к абсорбции водяных паров. Отсут-
ствие гемицеллюлоз в растительных волокнах или их незначи-
тельное количество резко снижает равновесную влажность по-
добных волокон. В этом легко убедиться на примере хлопка,
содержащего наиболее низкое равновесное влагосодержание.
По этой причине равновесное влагосодержание бумаги из небе-
леных видов целлюлозы выше, чем соответствующих беленых.
С увеличением относительной влажности от 30 до 60 % по-
казатель степени проклейки бумаги, выражаемый по штрихо-
вому методу определения, непрерывно снижается, а с пониже-
нием в тех же пределах относительной влажности воздуха ве-
личина этого показателя повышается. Установлено, что с уве-
личением степени помола волокнистой массы величина равно-
весной влажности изготовляемой бумаги несколько повышается.
Это может быть связано с тем, что при увеличении степени по-
мола массы развертывается наружная поверхность волокон и
увеличивается адсорбция влаги на этой поверхности. Возможно,
что при высокой относительной влажности окружающего воз-
духа играет роль и усиление капиллярных сил. При 65 %-ной и
меньшей относительной влажности воздуха даже значительное
352
17. РАВНОВЕСНАЯ ВЛАЖНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ БУМАГИ Й
КАОЛИНА
Наполнитель и бумага Степень про- клейки, мм Пл отность бумаги, г/см3 1 ЗОЛЬНОСТЬ, % Равновесная влажность, %, при относительной влажности воздуха, %
40 55 65 75 85
Каолин 0,79 0,95 1,05 1,20 1,25
Фильтровальная — 0,50 — 5,9 6,8 7,8 8,4 11,0
Электролитическая — 0,48 — 7,05 8,33 9,25 10,15 12,75
Газетная — 0,56 5,0 7,8 8,6 9,05 10,4 12,2
Словарная А 0,25 0,8 21,0 4,6 5,3 6,0 6,5 8,6
Типографская 0,25 0,64 14,0 6,4 7,0 8,1 8,7 10,5
Перфокарточная 0,50 0,91 — 6,8 7,55 8,3 9,3 11,3
Для глубокой печати 0,50 1,09 20,6 4,9 5,75 6,25 6,7 8,5
Спичечная: «индиго» 0,75 0,68 3,5 7,3 8,0 9,1 10,5 12,0
этикеточная 0,75 0,75 4,0 6,9 7,3 8,2 8,6 11,1
Обложечная: 160 г/м2 0,75 0,80 8,0 7,6 8,9 10,0 10,8 12,5
120 г/м2 2,00 0,85 10,0 5,8 6,9 7,8 8,5 9,6
тетрадная 1,00 0,96 8,8 5,8 6,8 7,3 7,9 10,2
Бумага для гофрирова- 1,00 0,58 — 7,1 8,3 9,2 9,9 12,6
НИЯ Пергамин 1,00 0,71 — 6,27 8,33 9,12 9,6 12,4
Пачечная 1,25 0,58 8,0 7,6 8,7 9,6 10,2 12,2
Тетрадная № 2 1,25 0,80 8,7 6,6 7,4 8,3 9,0 10,8
Обойная 1,50 — 6,0 7,0 7,8 8,9 9,7 11,2
Писчая № 1 1,75 0,96 6,51 6,0 6,8 7,7 8,3 10,7
Карточная для почтовых 2,00 0,74 6,1 6,3 7,4 8,5 9,6 11,0
переводов Рисовальная 2,00 0,62 8,00 6,0 6,7 7,6 8,2 9,7
Для текстильных кар- 2,00 0,85 4,0 6,3 7,9 9,1 10,1 12,1
тонов и конусов Картографически я 2,00 0,96 5,0 5,7 6,7 7,3 8,0 10,1
Литографская № 1 2,00 0,77 8,9 6,1 6,8 7,5 8,3 9,9
Тетрадная № 1 2,00 0,87 7,4 5,8 6,8 7,8 8,1 10,2
Папиросная — 0,63 — 7,2 7,8 8,9 9,3 11,5
Конденсаторная — 1,30 — 8,2 9,3 10,2 11,0 14,3
Кабельная — 0,70 1,0 7,02 8,2 9,4 9,9 12,8
Пергамент растительный — 0,80 — 8,1 8,9 9,4 11,0 12,4
увеличение степени помола исходных волокон весьма мало
сказывается на увеличении равновесной влажности изготов-
ляемой бумаги.
Весьма низкая равновесная влажность характерна для ме-
лованной бумаги. Повышение гладкости бумаги ее каландриро-
ванием приводит к некоторому снижению равновесной влажно-
сти бумаги, что связано, по-видимому, с такими изменениями
в капиллярной структуре бумаги, при которых проникновение
влаги в поры становится затруднительным.
На накате бумагоделательной машины бумага, как правило,
имеет пониженную влажность и сохраняет те напряжения, ко-
торые возникли в ней в процессе сушки. Для снятия этих на-
12 Заказ № 2948
353
пряжений и повышения влажности бумаги до влажности окру-
жающего воздуха бумагу выдерживают в атмосфере воздуха,
имеющего соответствующие параметры относительной влажно-
сти и температуры. Это осуществляют не только в специальных
помещениях на бумажной фабрике, но и перед непосредствен-
ным использованием бумаги для нанесения печати на предприя-
тиях полиграфической промышленности или при переработке
ее на бумажные мешки. Подобная обработка бумаги на бумаж-
ной фабрике имеет смысл при условии последующего примене-
ния водонепроницаемой ее упаковки, так как в противном слу-
чае во время транспортировки и хранения бумаги на складе
эффект от ее климатической обработки сведется к нулю.
Иногда в зимнее время рулоны бумаги со двора поступают
непосредственно в печатный цех, что недопустимо. При этом
на холодной поверхности бумаги конденсируется влага подобно
тому, как она конденсируется и вызывает запотевание очков
у человека, вошедшего с мороза в теплое помещение. Конден-
сация влаги на поверхности бумажного полотна часто приводит
к короблению поверхности и одностороннему скручиванию бу-
маги, вследствие чего приходится срезать некоторое количество
бумаги с поверхности рулона и направлять ее в брак.
Различают понятия акклиматизации бумаги и кондициони-
рования ее.
Акклиматизация бумаги—это процесс достаточно
длительного выдерживания ее в атмосфере помещения, в ко-
тором предполагается использование бумаги для печати или
других целей. Акклиматизация бумаги может быть также осу-
ществлена обдувкой ее воздухом того цеха, в котором ее дол-
жны использовать.
Кондиционирование бумаги заключается в том,
что бумаге придают влажность, требуемую условиями ее ис-
пользования (например, условиями ее печати). При этом вла-
госодержание бумаги может отличаться от равновесного. На-
пример, при литоофсетной печати считается, что влажность
бумаги должна быть на 0,5 % выше равновесного содержания
влаги. Это достигается обработкой бумаги в климатизационных
камерах воздухом с относительной влажностью на 5—8 %
выше, чем относительная влажность воздуха в помещении пе-
чатного цеха.
Бумага неклееная и слабоклееная приходит в равновесие
с относительной влажностью окружающего воздуха скорее, чем
бумага с высокой степенью проклейки. Листы бумаги, прошед-
шей акклиматизацию, не склонны к скручиванию. Они плоско
лежат и не имеют волнистых кромок. Такие листы хорошо за-
хватываются присосами автоматического самонаклада и без
затруднения проходят печатную машину.
Как было сказано выше, относительная влажность окружаю-
щего воздуха и его температура значительно влияют на вла-
госодержание бумаги, что, в свою очередь, сказывается на
354
свойствах бумаги, в том числе и на показателях ее механиче-
ской прочности и деформации линейных размеров. Поэтому все
основные показатели качества бумаги следует определять
в строго стандартных условиях относительной влажности и тем-
пературы окружающего воздуха.
Подкомитет международной организации по стандартизации
в сентябре 1972 г. принял решение рекомендовать по климати-
ческим условиям испытаний бумаги три возможные сочетания
условий температуры и относительной влажности окружающего
воздуха: /=23±1 °C и ф = 50±2%; / = 20±1 °C и <р = 65±2°/о;
/=27±1 °C и ф = 65±2%. При испытании различных видов бу-
маги для печати было решено отдать предпочтение первому
сочетанию условий акклиматизации и испытаний бумаги. О раз-
личных условиях акклиматизации бумаги перед ее испытаниями
указано в работе [20].
Впитывающая способность. Многие виды бумаги должны
отличаться повышенной впитывающей способностью по отно-
шению к различным жидкостям. В первую очередь это отно-
сится к фильтровальной бумаге разнообразного назначения,
промокательной, основе для пергамента и фибры, а также ко
многим санитарно-гигиеническим видам бумаги (косметическая,
алигнин, для бинтов, салфеток, пеленок, полотенец и пр.). Спо-
собность бумаги впитывать жидкость зависит как от свойств
впитываемой жидкости, так и от свойств бумаги, которая эту
жидкость впитывает. Большое значение при этом имеет взаим-
ная связь свойств жидкости и бумаги. Так, гидрофильные жид-
кости хорошо смачивают бумагу, обладающую ярко выражен-
ными гидрофильными свойствами, и скатываются, не проникая
в толщу листа, с гидрофобизированной поверхности бумаги.
Подтверждением сказанного является интенсивное проник-
новение воды сквозь толщу обычной фильтровальной бумаги
и скатывание ее с поверхности той же фильтровальной бу-
маги, гидрофобизированной кремнийорганическими соедине-
ниями.
Проклейка бумаги канифольным клеем затрудняет впитыва-
ние воды. Однако типографскую краску на олифе клееная бу-
мага воспринимает легко, так как бумага при этом олеофильна.
Парафинирование бумаги еще в большей степени, чем приме-
нение канифольного клея, затрудняет прохождение через нее
воды. Ускорить прохождение воды в толщу обычной бумаги
в ряде случаев можно обработкой ее поверхностно-активными
веществами, облегчающими смачивание водой поверхности бу-
маги. На скорость впитывания действует и вязкость жидкости,
проникающей в бумагу. Повышение температуры жидкости сни-
жает ее вязкость и облегчает проникновение в бумагу.
На впитывающую способность бумаги влияет расположение
в ней волокон. Впитывающая способность бумаги в направ-
лении, параллельном ее поверхности, всегда выше, чем в на-
правлении, перпендикулярном поверхности, а в машинном на-
12*
355
правлении бумажного полотна она выше, чем в поперечном,
что определяется преимущественной ориентацией волокон в ма-
шинном направлении.
Из основных свойств жидкости, влияющих на ее впитывае-
мость в бумагу, кроме уже упомянутых, следует отметить также
способность ее вызывать набухание волокон и, следовательно,
изменять капиллярную структуру листа, а также наличие (или
отсутствие) в жидкости растворенных или суспендированных
веществ, влияющих на скорость движения жидкости в капилля-
рах листа. Имеет значение и pH жидкости, поскольку от этого
показателя в известной степени зависит склонность волокон
к набуханию и другие специфические условия взаимодействия
жидкости с бумагой. Так как условия смачиваемости бумаги
жидкостью на поверхности бумаги и в ее толще бывают раз-
личными, в этих случаях оказывается различной и впитываю-
щая способность бумаги на ее поверхности и в толще.
Проникновение воды в бумагу может быть межволоконным
и внутриволоконным. Скорость межволоконного проникновения
подчиняется законам капиллярной физики и определяется ука-
занными выше факторами. Скорость внутриволоконной диффу-
зии прямо пропорциональна величине сил связей между волок-
нами, так как именно эти связи обеспечивают непрерывность
пути внутриволоконной диффузии. Поэтому если межволокон-
ное проникновение влаги в бумагу уменьшается с увеличением
степени помола бумажной массы, то внутриволоконное проник-
новение в этом случае будет увеличиваться. Для неклееных ви-
дов бумаги время проникновения жидкости на противополож-
ную сторону листа настолько мало, что практически трудно
разграничить эти два вида проникновения влаги.
В клееной бумаге с проклейкой гидрофобным клеем внутри-
волоконная диффузия, как свидетельствуют эксперименты, мо-
жет осуществляться примерно в 1000 раз быстрее, чем через
капилляры, проникновению воды в которые препятствуют гид-
рофобные частицы проклеивающего вещества. Добавление
в воду раствора щелочи облегчает диффузию влаги в толщу
бумажного листа, так как щелочь способствует набуханию во-
локон и, следовательно, внутриволоконному проникновению
влаги. Кроме того, щелочь вступает в реакцию нейтрализации
со свободной смолой канифольного клея, вследствие чего соз-
даются условия, способствующие межволоконному проникнове-
нию влаги. Именно поэтому добавление в воду щелочного рас-
твора способствует также капиллярному поднятию влаги в по-
лосках бумаги, вертикально подвешенных над поверхностью
влаги и касающихся этой поверхности.
Многие упаковочные виды бумаги и картона при изготов-
лении различных видов тары подвергаются изгибу на той или
иной угол. В месте изгиба нарушается первоначальная струк-
тура волокнистого материала, там он становится более рыхлым
и способным легче пропускать воду. Поэтому в ряде случаев
356
волокнистые материалы (бумага, картон) необходимо испыты-
вать на водонепроницаемость в условиях их сгибания, близких
к практическим условиям.
В плотную бумагу с сомкнутой поверхностью жидкость про-
никает труднее, чем в пухлый и пористый бумажный лист. Так
как пухлость — величина обратная плотности, очевидно, что по-
вышенная впитывающая способность наблюдается у бумаги
с малой величиной плотности.
Впитываемость воды бумагой будет больше в том случае,
если она изготовлена из целлюлозы с повышенным содержа-
нием а-целлюлозы и пониженным содержанием гемицеллюлоз.
При этом целлюлоза будет иметь сравнительно высокую сте-
пень полимеризации. Хорошие результаты при выработке
впитывающих видов бумаги дает применение в композиции
бумаги облагороженной целлюлозы, а также целлюлозы из
опилок.
Иногда на бумажные фабрики в зимнее время поступают
валики смерзшейся влажной целлюлозы, полученные намоткой
целлюлозы после прессовой части пресспата. Какие же свой-
ства бумаге придает подобная целлюлоза после оттаивания?
У воды, как известно, есть характерная особенность: после
замерзания объем ее увеличивается. Бутылка, наполненная во-
дой, на морозе может разорваться под действием напряжений,
возникающих от расширения ее содержимого. Аналогичным
образом частично разрываются и разрыхляются волокна от
действия кристалликов льда в микропорах клеточных стенок.
Бумага, полученная из цолокон подобной целлюлозы, отлича-
ется при относительно невысокой механической прочности пух?
лбстью и повышенной впитывающей способностью.
Замороженную целлюлозу или ситцевую тряпичную полу-
массу целесообразно использовать при выработке впитывающих
видов бумаги. В композицию бумаги необходимо добавлять
лиственную целлюлозу, повышающую пухлость бумаги и спо-
собствующую увеличению ее впитывающей способности. В не-
которых случаях в композицию отдельных видов промокатель-
ной бумаги вводятся белая древесная масса, предпочтительнее
из осиновой древесины, и иногда — минеральный наполнитель.
Режим размола целлюлозы для изготовления впитывающих
видов бумаги должен обеспечить минимальное фибриллирова-
ние волокон, т. е. проводится при сравнительно высоком удель-
ном давлении и низкой концентрации массы. Уплотнение бу-
маги на бумагоделательной машине должно быть минимальным,
а сушка интенсивной при повышенной температуре поверхно-
сти первых сушильных цилиндров. Пересушивание бумаги,
однако, не рекомендуется, так как это приводит к некоторой
ее гидрофобизации, что затрудняет последующее смачивание
ее водой.
Для придания впитывающим видам бумаги повышенно» по-
ристости рекомендуется осуществлять сушку бумаги (полоте-
357
нечной, фильтровальной и т. п.) пропуском горячего воздуха
через высушиваемое полотно.
Дополнительные Сведения о капиллярных и гигроскопиче-
ских свойствах бумаги можно прочесть в книгах [20, с. 417—
442; 21].
§ 67. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Под оптическими свойствами бумаги понимается широкий
круг ее свойств, и в первую очередь рассматриваемые в настоя-
щем разделе учебника светопроницаемость, прозрачность и бе-
лизна бумаги. К оптическим свойствам могут быть отнесены
и другие свойства бумаги, определяемые оптическими методами
исследований: цветность, равномерность просвета, гладкость и
лоск поверхности. Эти свойства рассматриваются в учебнике
лишь в связи с их влиянием на другие важные свойства бумаги,
в частности на свойства бумаги, называемые печатными.
При прохождении луча света из среды с показателем пре-
ломления «1 в оптически более плотную среду с показателями
преломления Пг(п2>П1) имеет место отклонение в направлении
светового луча, как показано на рис. 114. При этом часть све-
товой энергии, падающей на входную поверхность тела (бу-
маги), отражается от этой поверхности, часть поглощается (аб-
сорбируется) телом, и часть ее проникает через выходную по-
верхность тела.
Если принять, что /о— энергия света, падающего на вход-
ную поверхность бумаги; Ц — энергия света, проникающего че-
рез выходную поверхность бумаги; I2 — энергия света, отражен-
ного от входной поверхности бумаги; /3— энергия света, погло-
щенного бумагой, тогда получим
Л+Л + Л = Л- (64)
Разделим обе части выражения (64) на 10.
Л//о+Л//о+/з//о= 1> (65)
где Ц/1о = Т — светопроницаемость бумаги; Iz/io=S — светорас-
сеяние бумаги; 1з/10 = К—светопоглощение бумаги.
Таким образом 7’+S + /<=l. Величины Т, S и К часто вы-
ражают в процентах. В этом случае T^+Si+K^ 100 %.
Для получения максимального значения какого-либо одного
из слагаемых (например, светопроницаемости бумаги) нужно,
чтобы остальные слагаемые (для данного примера светорассея-
ние и светопоглощение) были минимальными.
Следовательно, если лучи света проходят через бумагу без
поглощения и рассеяние, то бумага идеально светопроницаема
и бесцветна. При полном светопоглощении бумага не будет све-
топроницаема и будет выглядеть черной. Очевидно, что при
358
йОЛЙом Светорассеянии бумага не будет пропускать через себя
свет и будет выглядеть белой.
К большинству видов бумаги, используемых для письма и
печати, предъявляется требование непроницаемости к световым
лучам с тем, чтобы текст, написанный или напечатанный на
одной стороне листа, не просвечивал на другую сторону. Это
требование особенно важно для тонкой бумаги, которую труд-
нее изготовить непрозрачной.
Такая бумага в противополож-
ность прозрачной должна обла-
дать возможно более высокими
показателями светорассеяния и
светопоглощения.
На непрозрачность окрашен-
ной бумаги существенно влияет
цвет красителя, которым окра-
шена бумага. Наиболее эффек-
тивны черные и синие красители, Рис 114 Схема распределения
затем зеленые и красные, а да- энергии света, падающего на
лее оранжевые и желтые. По- входную поверхность тела
следние менее других указанных
способствуют увеличению непрозрачности бумаги. Если абсо-
лютно черный краситель поглощает весь спектр видимых лучей,
то абсолютно белый характеризуется тем, что его коэффициент
светорассеяния не зависит от длины волны падающего на него
света в видимой части спектра.
Природа цветности бумаги заключается в избирательности
поглощения бумагой световых волн определенной длины. Наи-
большую длину волны (625—759 нм) в видимом спектре имеет
красный цвет, наименьшую (393—450 нм) — фиолетовый.
Если краситель или окрашенная им бумага поглощает осо-
бенно сильно определенные составляющие (дополнительный
цвет), то краситель и бумага выглядят цветными. Таким об-
разом, то, что человек ощущает в качестве цвета предмета,
является не поглощенной, в отраженной предметом частью ви-
димого света.
Светопроницаемость и прозрачность. В бумажной промыш-
ленности при рассмотрении оптических свойств бумаги условно
различают понятия светопроницаемости и прозрачности. Под
светопроницаемостью бумаги понимают способ-
ность ее пропускать падающий свет. Определяется светопрони-
цаемость бумаги в проходящем свете (рис. 115, а).
Прозрачностью бумаги называется степень види-
мости в отраженном свете через бумагу знаков и рисунков, на-
несенных на подложке (рис. 115, б).
Хотя методы определения светопроницаемости и прозрач-
ности принципиально различаются, тем не менее наиболее
светопроницаемая бумага будет и наиболее прозрачной. Это
дает основание условно именовать бумагу, отличающуюся
359
высокой степенью светопроницаемости и прозрачности, одним
термином — высокопрозрачная бумага.
Светопроницаемость бумаги зависит от вида использован-
ных полуфабрикатов, степени их помола, наличия в компози-
ции бумаги наполняющих и окрашивающих веществ, а также
от характера поверхности бумаги. При покрытии поверхности
Рис. 115. Схема светопроницаемости и прозрачности бумаги:
/ — источник света; 2 — бумага; 3 — подложка; 4 — луч, отраженный от подложки
бумаги меловым слоем повышается ее непрозрачность, кото-
рая возрастает с увеличением толщины этого слоя.
Растительная клетчатка сама по себе бесцветна и про-
зрачна. Растительные волокна непрозрачны, так как содер-
жат лигнин, смолу и другие вещества, придающие непрозрач-
ность и имеющие оттенки от белого до темно-коричневого.
Наименее прозрачными являются волокна древесной
массы, содержащие почти полностью все компоненты исходной
древесины. Поэтому введение древесной массы в композицию
бумаги способствует снижению ее показателей прозрачности и
светопроницаемости. Из различных видов целлюлозы наиболь-
шей непрозрачностью отличается целлюлоза из эспарто, затем
из древесины лиственных пород, хвойных пород и, наконец, из
соломы.
Добавка в композицию бумаги к хвойной целлюлозе неко-
торого количества лиственной целлюлозы (особенно сульфат-
ной из древесины бука) повышает непрозрачность бумаги. На-
личие красителя в бумаге приводит к возрастанию светопогло-
щения, в связи с чем уменьшается светопроницаемость бумаги.
В практике бумажного производства для придания бумаге
непрозрачности в бумажную массу обычно вводят минераль-
ные наполнители. Чем больше различие в коэффициентах пре-
ломления лучей у минерального наполнителя и целлюлозных
волокон, из которых изготовлена бумага, тем более высоким
оказывается эффект непрозрачности. В табл. 18 приведены
сведения о коэффициентах преломления лучей целлюлозы раз-
ными наполнителями и некоторыми веществами, вводимыми
в композицию бумаги.
360
Из данных табл, 18 следует, что наибольшую непрозрач-
ность бумаге, состоящей из волокон целлюлозы, придает дву-
окись титана при использовании ее в качестве минерального
наполнителя или в покровном слое бумаги. Несмотря на вы-
сокую светопроницаемость воздуха, его пузырек в бумаге на-
рушает оптическую однородность среды и бумага становится
менее светопроницаемой. Точно так же пузырек воздуха
в оконном стекле делает стекло в этом месте непрозрачным.
Чем выше плотность бумаги и чем больше вытеснен воз-
дух из ее толщи, тем прозрачнее оказывается бумажный лист.
18. КОЭФФИЦИЕНТЫ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ЛУЧЕЙ СВЕТА
Вещество Коэффициент преломления лучей Вещество Коэффициент преломления лучей
Воздух 1,000 Тальк 1,550
Вода 1,333 Каолин 1,560
Глицерин 1,474 Мел 1,560
Парафин 1,430 Сернокислый барий 1,650
Крахмал 1,530 Окись цинка 2,010
Целлюлоза 1,530 Сернистый цинк 2,370
Гипс 1,530 Двуокись титана 2,550
Масло (минеральное) 1,480—1,540
Именно на этом основана технология изготовления прозрач-
ной чертежной кальки, получаемой путем уплотнения перга-
мина (бумага из целлюлозы жирного помола) в суперка-
ландре.
Еще больше возрастает прозрачность бумаги, если ее про-
питать маслом или керосином, коэффициент преломления лу-
чей которых близок к коэффициенту преломления лучей цел-
люлозой. При этом вследствие вытеснения из бумаги воздуха
создается оптически однородная среда. На этом принципе про-
питки основан способ получения некоторых видов прозрачной
бумаги (абажурной и др.). Очевидно, что прочность бумаги
после подобной пропитки снижается из-за ослабления сил связи
между волокнами.
Как видно из табл. 18, целлюлоза, крахмал и гипс имеют
один и тот же коэффициент преломления лучей. Казалось бы,
на первый взгляд, что гипс и крахмал вместе с целлюлозой
создают оптически однородную среду. На самом деле это
не совсем так. Гипс, как и другие минеральные наполнители бу-
маги, повышает ее пористость, а вместе с тем и содержание
в бумаге воздуха, чем создает оптическую неоднородность
среды. Поэтому прозрачность бумаги он не повышает. Однако
если бумагу, содержащую гипс, пропитать веществом, имеющим
близкий к целлюлозе коэффициент преломления лучей, то это
вещество, вытеснив из бумаги воздух при заполнении ее пор,
331
создаст оптически однородную прозрачную среду. Поэтому для
сохранения белизны и непрозрачности бумаги после парафини-
рования или после пропитки синтетическими смолами (при из-
готовлении слоистых пластиков) не рекомендуется в бумаге-
основе использовать гипс в качестве минерального наполни-
теля. В данном случае наилучший эффект получается при
использовании двуокиси титана.
В отличие от гипса применение в композиции бумаги крах-
мала, имеющего также одинаковый с целлюлозой коэффици-
ент преломления лучей, повышает прозрачность бумаги. Крах-
мал равномерно распределяется в бумажной массе, что способ-
ствует получению прочной бумаги с сомкнутой структурой.
Усадка при сушке такой бумаги увеличивается, в ней меньше
содержится воздуха, и прозрачность бумаги оказывается по-
вышенной. Именно поэтому, а также для повышения прочно-
сти бумаги и ее поверхности крахмал вводят в композицию
некоторых высокопрозрачных видов бумаги. Для этой цели
может быть использована и натриевая соль карбоксиметилцел-
люлозы.
При выработке высокопрозрачных видов бумаги не реко-
мендуется доводить размол до слизеобразования при фибрил-
лировании волокнистого материала. Хотя слизь склеивает
волокна и повышает сомкнутость листа, тем не менее ее присут-
ствие нежелательно, так как слизь обычно образуется в бумаж-
ной массе сгустками, вызывающими неоднородность бумаги и
возникновение в бумаге местных напряжений, проявляющихся
при сушке в виде коробления поверхности. Вместе с тем на-
ряду с длинными, хорошо фибриллированными волокнами в бу-
мажной массе в результате размола должно присутствовать
небольшое количество мелких волокон. При таком полидис-
персном составе волокнистой массы получается наиболее ком-
пактная структура листа, при которой мелкие волокна хорошо
заполняют все промежутки между длинными волокнами.
При выработке прозрачных видов бумаги желательно бу-
магу в целях ее хорошего уплотнения пропускать через не-
сколько прессов, полезно использовать полусухой пресс, а сушку
бумаги осуществлять при умеренной температуре поверхности
сушильных цилиндров.
Маркировка поверхности бумаги от сетки и сукон увели-
чивает шероховатость поверхности бумаги, следовательно, уве-
личивается светорассеяние от этой поверхности и уменьшается
прозрачность бумаги. Поэтому при выработке высокопрозрач-
ных видов бумаги рекомендуется использовать одежду машины,
не вызывающую заметной маркировки на поверхности бумаги.
Покрытие поверхности бумаги лаком резко увеличивает
гладкость бумаги, однако лакированная бумага будет прозрач-
ной только в том случае, когда коэффициент преломления лу-
чей лаком и целлюлозой имеет примерно одну и ту же вели-
чину.
362
Кроме того, Лак должен быть надлежащей вязкости, поз-
воляющей ему проникнуть в поры бумаги, вытеснив при этом
воздух. Для повышения прозрачности бумаги могут быть ис-
пользованы, например, нитроцеллюлозный или поливинилбути-
ральный лаки.
Белизна и ее стабильность. Для многочисленных видов бу-
маги (для печати и письма, чертежной, рисовальной, фотогра-
фической) белизна является важным показателем качества, по-
скольку текст, чертеж или рисунок, напечатанные, выполненные
рейсфедером, пером, кистью или фотографическим способом,
в зависимости от белизны бумаги в большей или в меньшей
степени контрастируют с поверхностью бумажного листа. Это
во многом определяет потребительскую ценность бумаги.
Белизна бумаги зависит от степени белизны волокон, из ко-
торых она состоит, а также от содержания минеральных напол-
нителей, проклеивающих и окрашивающих веществ. Известно,
что белизна по фотометру волокон белой древесной массы со-
ставляет 55—65 %, а небеленой сульфитной целлюлозы 50—
65 %. Поэтому для повышения белизны бумаги из этих волок-
нистых материалов в.их композицию вводят минеральный на-
полнитель, имеющий белизну не ниже 70—75 %. Так как у бе-
леной сульфатной целлюлозы белизна составляет 80—90 %, то
для ее повышения наполнитель должен иметь белизну не ме-
нее 85—90 %. Более высокой белизной (90—95 %)' отличаются
хлопковые беленые волокна. В этом случае используемый
минеральный наполнитель должен иметь белизну не менее
92 % • При прочих равных условиях уменьшение размеров час-
тиц белого наполнителя способствует повышению белизны бу-
маги.
Немаловажное влияние на белизну изготовляемой бумаги
оказывает качество используемой производственной воды — ее
окраска, определяемая наличием тех или иных примесей, нахо-
дящихся в растворе или во взвешенном состоянии. Все техно-
логические факторы, способствующие повышению прозрачности
бумаги (высокая степень помола волокнистой массы, значи-
тельное уплотнение бумаги в прессах и при каландрировании)
одновременно снижают белизну бумажного полотна. К этому
же ведет пересушивание бумаги, сопровождаемое ее пожел-
тением.
Существенное повышение белизны бумаги достигается ее
мелованием — нанесением на поверхность бумаги покровного
слоя, содержащего пигмент высокой степени белизны. Для по-
вышения видимой белизны бумаги иногда применяют оптиче-
ски отбеливающие красители (§ 30).
Пожелтение бумаги — это термин, которым условно назы-
вают снижение ее белизны от воздействия световых лучей или
повышенной температуры. От светового разрушения бумага мо-
жет быть защищена хранением ее в помещении без окон или
с окнами, прикрытыми плотными шторами. Можно применять
363
также защитные пленки или стекла, задерживающие прохож-
дение ультрафиолетовых лучей.
Бумага может желтеть и без света при температуре окру-
жающего воздуха, когда целлюлоза плохо промыта и на по-
верхности бумаги из такой целлюлозы выступают растворимые
в воде окрашенные вещества. Пожелтение целлюлозы может
быть также при воздействии на нее некоторых химикатов, вы-
зывающих деструкцию целлюлозы. Например, перебеленная
целлюлоза обнаруживает после термического старения значи-
тельное снижение белизны. Пожелтение в большей степени на-
блюдается у жестких беленых сульфитных видов целлюлозы.
Мягкие беленые виды сульфитной целлюлозы, так же как и
беленые виды сульфатной целлюлозы, желтеют сравнительно
редко.
Если фракционированием из жесткой сульфатной целлю-
лозы удалить наиболее поврежденные мелкие волокна, содер-
жащие низкомолекулярную фракцию, большую часть смоли-
стых веществ и вещества, способствующие образованию при
размоле слизи, то склонность целлюлозы к пожелтению заметно
снижается. Этому в известной степени способствует и щелоч-
ная обработка целлюлозы, при которой удаляются образую-
щиеся при отбелке продукты деградации целлюлоз; полное
удаление их одной лишь промывкой целлюлозы водой невоз-
можно. Пожелтение целлюлозы заметно усиливается, если по-
сле отбелки ее подкисляют без надлежащей последующей про-
мывки.
Исследования, проведенные'в Финляндии, показали, что
спрессованная в кипах еще теплая беленая целлюлоза при ее
хранении заметно снижает свою белизну. Поэтому рекоменду-
ется целлюлозу перед упаковкой охладить. Наличие в целлю-
лозе следов тяжелых металлов, в первую очередь железа и
меди, также является причиной пожелтения целлюлозы, так как
они образуют с карбонильными группами беленой целлюлозы
неустойчивые комплексы, которые каталитически ускоряют ход
окисления при отбелке. Обработкой целлюлозы натриевой
солью этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б) или по-
лифосфатами можно связать следы тяжелых металлов.
Во избежание пожелтения бумаги при ее хранении необхо-
димо контролировать качество применяемого сернокислого алю-
миния, в котором железо не должно содержаться. Недопустимо
использование производственной воды, имеющей окраску от
растворенных в ней гумусовых веществ, легко адсорбирующихся
на поверхности растительных волокон, снижая их белизну.
Бумага, содержащая в композиции древесную массу, наи-
более подвержена пожелтению, как, например, газетная, кото-
рая даже при сравнительно непродолжительной экспозиции лу-
чами солнечного света быстро желтеет. Уменьшение пожелте-
ния бумаги, содержащей древесную массу, можно достичь
отбелкой древесной массы перекисью водорода.
364
В большинстве случаев пожелтение бумаги под действием
света и тепла связано с реакциями окисления содержащегося
в бумаге лигнина, продуктов деструкции целлюлозы (если та-
ковые имеются в результате чрезмерной отбелки), частиц ка-
нифольного клея, а также соединений металлов, имеющихся
в клее и в производственной воде.
Об оптических свойствах бумаги можно прочесть дополни-
тельно в книгах [9; 20, с. 442—480], а о методах определения
этих свойств в [8].
§ 68. СВОЙСТВА БУМАГИ, НАЗЫВАЕМЫЕ
ПЕЧАТНЫМИ
Печатные свойства бумаги являются понятием довольно
неопределенными, так как, во-первых, для различных видов
печати предъявляются различные требования к бумаге и, во-
вторых, даже при вполне определенном виде печати печатные
свойства бумаги не могут быть однозначно выражены каким-
либо показателем. Принято считать, что они характеризуются
комплексом показателей, обеспечивающих высокое качество от-
печатков при использовании того или иного вида печати.
К числу факторов, определяющих качество печати, отно-
сятся: степень контрастности между запечатанными и незапе-
чатанными участками, отделка запечатанных и незапечатанных
участков, однородность сплошных и полутоновых участков,
четкость печати и ее просвечиваемость.
Независимо от вида применяемой печати на печатные свой-
ства бумаги оказывают влияние ее однородность, способность
воспринимать печатную краску, белизна, непрозрачность, глад-
кость и плоскостность поверхности, лоск, микрогеометрия по-
верхности, мягкость (сжимаемость), сопротивление пылению и
выщипываемое™ с поверхности и другие показатели качества.
Имеет значение и упругость бумаги. Показатель удлинения бу-
маги до разрыва более важен при использовании бумаги на
ротационной печатной машине, чем на листовой. При некоторых
видах печати важным требованием является минимальная де-
формация бумаги или сохранение стабильности ее размеров
при увлажнении и последующем высыхании.
До последнего времени в композиции различных видов бу-
маги для печати широко применялась беленая сульфитная цел-
люлоза. Однако этот вид целлюлозы в мировой практике вы-
рабатывается все в меньших количествах, и по ряду причин
(более обширные возможности использования различных пород
древесины, удобства регенерации применяемых в производстве
химикатов, повышенная механическая прочность и долговеч-
ность изготовляемой бумаги и др.) сульфатная целлюлоза все
в большей степени вытесняет сульфитную. К тому же достигну-
тый прогресс в области технологического процесса отбелки по-
зволил получить сульфатную целлюлозу высокой степени бе-
лизны.
365
В самое последнее время во всем мире ведутся интенсивные
работы по замене беленой сульфатной целлюлозы другими бо-
лее дешевыми полуфабрикатами. Одним из наиболее перспек-
тивных заменителей беленой сульфатной целлюлозы в компо-
зиции разных видов бумаги для печати является беленая хи-
мико-механическая масса (ХММ) с выходом более 80 %, в то
время как выход беленой сульфатной целлюлозы в зависимости
от природы исходной древесины находится обычно в пределах
40—45 % и не превышает 50 %. Капитальные затраты на строи-
тельство завода беленой ХММ существенно более низкие, чем
на строительство соответствующего завода беленой сульфатной
целлюлозы. Эксплуатационные расходы также соответственно
более низкие. Одновременно благоприятным образом решаются
и вопросы охраны окружающей среды. Наблюдения показали,
что введение беленой ХММ в композицию бумаги для печати
(как с содержанием древесной массы, так и без нее) позволяет
успешно заменить до 40 % хвойной или лиственной беленой
сульфатной целлюлозы с одновременным улучшением печатных
свойств бумаги (непрозрачности, гладкости и др.).
Виды печати и соответствующие свойства бумаги. Сущест-
вуют три основных вида печати: высокая (типографская), пло-
ская (офсетная, литографская) и глубокая печать.
Высокая печать характеризуется тем, что печатающие
элементы формы значительно возвышаются над пробельными.
Тонкий слой печатной краски с помощью красочного валика на-
носится на печатающие элементы. В процессе печатания бумага
при давлении 2942—4903 кПа приводится в контакт с печатной
формой и часть краски (примерно половина) переходит с пе-
чатающих элементов на поверхность бумаги слоем толщиной
в 2—3 мкм. После впитывания в поры бумаги слой краски в за-
твердевшем состоянии возвышается над ее поверхностью всего
лишь на величину, выражаемую долями одного микрометра.
Типографская бумага либо слабо проклеивается, либо про-
клейка у этой бумаги совершенно отсутствует.
Так как при этом способе печати контакт между бумагой
и печатающей поверхностью возникает только на выпуклых
точках печатной формы, необходимо, чтобы бумага для обе-
спечения хороших печатных свойств отличалась высокими пока-
зателями гладкости и мягкости, т. е. способностью сжиматься
под действием давления печатного цилиндра. Это позволяет по-
лучить хороший контакт во всех точках соприкосновения пе-
чатной формы с бумагой. Поэтому желательно, чтобы типо-
графская бумага выпускалась глазированной, т. е. обрабатыва-
лась на суперкаландре, что особенно важно для бумаги из
100 % целлюлозы, предназначенной для иллюстрированных из-
даний, особенно тоновых.
Для бумаги с содержанием древесной массы, наличие ко-
торой способствует улучшению контакта печатной формы с бу-
магой, возможен выпуск бумаги машинной гладкости, особенно,
366
если она предназначена для текстовых изданий без иллюстра-
ций. Метод высокой печати широко применяется для печата-
ния газет, многотиражной книжно-журнальной полиграфической
продукции.
Плоская печать характеризуется тем, что на печатной
форме как печатающие, так и пробельные элементы практически
расположены в одной плоскости. При этом пробельные эле-
менты формы смочены водой, а печатающие элементы зажи-
рены, а поэтому избирательно воспринимают масляную печат-
ную краску, накатываемую на печатную форму. При офсетной
печати краска переходит с печатной формы на бумагу не не-
посредственно, а сначала на резиновую рубашку (декель) оф-
сетного цилиндра и затем уже при давлении 490—686 кПа на
поверхность бумаги. Наносимый на бумагу слой печатной
краски имеет толщину 1,5—2 мкм. Литографская печать отли-
чается тем, что слой краски более густой и с печатающих эле-
ментов он передается на бумагу непосредственно при давле-
нии 1961—2942 кПа.
Офсетный способ печати имеет ряд преимуществ перед
способом высокой печати: требуется меньшее давление, офсет-
ная бумага не требует отделки на суперкаландре, меньше рас-
ходуется краски и меньше затруднений от статического электри-
чества. Однако бумага для офсетной печати должна иметь по-
вышенную прочность поверхности, быть клееной и отличаться
повышенной стабильностью размеров при увлажнении и после-
дующем высыхании, для чего среди прочих условий требуется
тщательное кондиционирование бумаги перед печатью.
Офсетный способ печати применяется для многотиражного
печатания художественных репродукций и плакатов, иллюстри-
рованных журналов с художественными тоновыми (в том числе
многокрасочными) иллюстрациями, детских книг и букварей.
Особенно хорошо воспроизводятся офсетной печатью акварель-
ные оригиналы. Этот способ находит все большее применение
для печатания книг, журналов и газет.
Литографская бумага представляет собой, по существу, оф-
сетную бумагу, пропущенную через суперкаландр. Она приме-
няется для малотиражной художественной печати: этикеток,
плакатов, детских книг и др.
При выработке литоофсетных видов бумаги полезно приме-
нять на бумагоделательной машине клеильный пресс. В этом
случае, т. е. при поверхностной обработке бумаги, возможно
снижение степени помола бумажной массы, что способствует
повышению стабильности бумаги при ее увлажнении и после-
дующем высушивании. Одновременно при этом оказывается
возможным вырабатывать бумагу, отличающуюся мягкостью,
светонепроницаемостью, пухлостью, отсутствием склонности
скручиваться и прочной сомкнутой поверхностью.
При глубокой печати применяется печатная форма,
у которой печатающие элементы расположены ниже уровня про-
367
бельных элементов. Сама печатная форма в виде формного
цилиндра погружена в краску, избыток которой шабером (ра-
келем) снимается с гладких пробельных элементов формы.
В процессе печатания бумага при давлении 1471—1961 кПа
прижимается к форме и впитывает в себя краску, оставшуюся
в углублениях печатающих элементов формы. Краски для глу-
бокой печати должны быть низковязкими, чтобы заполнить
мельчайшие углубления печатающих элементов печатной формы.
Для глубокой печати не требуется бумага столь высокой
гладкости, как для высокой печати. Однако бумага должна
быть мягкой и иметь прочную поверхность, с которой не дол-
жны отделяться отдельные волоконца и частицы наполнителя.
Содержание наполнителя в бумаге для глубокой печати обычно
составляет 20—24 %. Особенно нежелательна разносторонность
бумаги, и необходима однородность по ширине полотна. При
глубокой.печати качество готовой печатной продукции зависит
не только от качества бумаги, но во многом определяется также
факторами технологии печати: родом печатной краски, видом
печатной формы и др.
Способ глубокой печати предназначен для многотиражных
изданий с большим числом тоновых иллюстраций. Особенно
хорошо глубокая печать воспроизводит иллюстрации докумен-
тального фотографического характера. Она широко использу-
ется для печати портретов, плакатов, а также изданий, где ил-
люстрации занимают больше места, чем текст.
Взаимодействие печатной краски с бумагой. Способность
бумаги воспринимать типографскую краску и глубина ее про-
никновения в толщу бумажного листа зависят от ряда факто-
ров, определяемых при прочих равных условиях как структу-
рой бумаги и, в частности, ее капиллярными свойствами, так
и свойствами краски. При одном и том же способе печати важ-
нейшими из этих факторов являются пористость бумаги и вяз-
кость краски. Древесная масса и минеральные наполнители
в композиции бумаги повышают ее пористость и увеличивают
впитывающую способность к печатным краскам.
Факторами, снижающими пористость бумаги, являются по-
вышенная жирность помола бумажной массы и высокое давле-
ние при каландрировании бумаги.
Наибольшей впитывающей способностью по отношению
к краске должна обладать газетная бумага, а также офсетная
и тинографская, используемые на быстроходных ротационных
машинах, наименьшей—виды бумаги для литографской и глу-
бокой печати. На плотной малопористой структуре листа и при
вязкой краске возможно отмарывание краски, т. е. ее переход
с отпечатка на обратную сторону вышележащего оттиска.
Интенсивное проникновение краски в бумагу (например, при
использовании пористой бумаги и низковязкой краски) может
вызвать дефект печати, характеризуемой пробиванием краски
на противоположную сторону бумажного листа или получением
368
расплывчатых белесых отпечатков из-за того, что значительная
часть пигмента краски остается не на поверхности бумаги,
а уходит в толщу листа.
В некоторых случаях, например при неравномерной струк-
туре листа с преимущественной ориентацией волокон в машин-
ном направлении, краска может не столько впитываться
в толщу листа, сколько растекаться в боковых направлениях
на поверхности бумаги и под ней. Такое распространение кра-
ски не позволяет получить четкие контуры на каждом отдель-
ном элементе отпечатка, и в этом случае вокруг него могут
наблюдаться удлиненные ореолы.
По мере прохождения жидкой фазы краски в толщу бумаги
сокращаются расстояния на поверхности бумаги между отдель-
ными частицами пигмента, окруженными связующим. Происхо-
дит процесс высыхания или закрепления краски, природа кото-
рого различна в зависимости от вида используемой краски.
Если связующим в краске служит олифа (типографские и оф-
сетные краски), пленка краски на оттиске образуется вслед-
ствие полимеризации высоковязкой части связующего. Этому
процессу способствует окисление масла с сиккативом.
При использовании в качестве связующего растворов смол
в нелетучих органических растворителях (фирнисов) пленка
красителя на бумаге закрепляется в результате впитывания
связующего достаточно пористой структурой бумаги. Такие
связующие обычно применяются при изготовлении красок для
печати газет и книжно-журнальной продукции. Связующее, со-
держащее легколетучие растворители, испаряющиеся при обыч-
ной температуре, применяется для изготовления анилиновых
красок, а также красок для глубокой печати. При нанесении
краски с таким связующим вначале она немного впитывается,
а затем закрепляется в результате испарения растворителя и
образования смоляной пленки с равномерно распределенными
в ней частицами пигмента. Связующие на растворителе, испа-
ряющемся при нагревании, применяются для приготовления
так называемых термозакрепляющихся красок высокой и оф-
сетной печати.
При изготовлении быстрозакрепляющихся офсетных красок
и красок высокой печати используют связующие, содержащие
двух- или трехкомпонентную систему, находящуюся в равно-
весии до печати. При нанесении на поверхность бумаги система
теряет свою стабильность (например, при впитывании в бу-
магу части растворителя или растворителя вместе с разбави-
телем), в результате чего происходит высаживание полимера,
образующего вместе с пигментом пленку.
Некоторые общие правила при выборе краски, которыми
следует руководствоваться применительно к виду используемой
бумаги и скорости печатания, сводятся к следующему:
1. При печати на тонкой бумаге во избежание пробивания
краски на противоположную сторону листа следует применять
369
сравнительно густые краски и наносить их тонким слоем с воз-
можно меньшим натиском.
2. Если печать наносится на плотную, подвергнутую супер-
каландрированию поверхность бумаги, то краска должна со-
держать относительно больше пигмента и быть более интен-
сивной, чем краска, предназначенная для печати на впитываю-
щей бумаге. Краска наносится тонким слоем.
3. На мягкую бумагу при печати можно наносить более
густую краску.
4. Чем выше скорость печатания, тем менее вязкой должна
быть краска.
Дополнительные сведения по материалу настоящего раз-
дела можно прочесть в книге [20, с. 480—539].
§ 69. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БУМАГИ
Электроизоляционные свойства. Как электроизоляционный
материал бумага из волокон целлюлозы имеет ряд достоинств
и недостатков.
К числу достоинств следует отнести ее относительную де-
шевизну, достаточно высокие показатели механической прочно-
сти, гибкость, возможность получения электроизоляционных
материалов весьма малой толщины (до 4 мкм) и, самое глав-
ное, получение на ее основе изоляции с высокими электриче-
скими характеристиками, достигаемыми в результате пропитки
бумаги. При этом пропитывающие составы проникают не
только в пространства между волокнами, но и во внутренние
полости самих волокон, что дает возможность получения од-
нородной изоляции.
К недостаткам целлюлозных волокнистых материалов отно-
сится гигроскопичность, обусловленная как наличием полярных
гидроксильных групп, имеющих сродство с полярными моле-
кулами воды, так и капиллярным характером структуры мате-
риала. Адсорбированная вода, содержащая следы электролита,
является основной причиной электропроводности бумаги. Из-за
наличия полярных гидроксильных групп, ориентирующихся
в электрическом поле вокруг одинарной связи, проявляется эф-
фект поляризации. Поэтому целлюлоза имет высокую диэлект-
рическую проницаемость. Другим недостатком целлюлозных
материалов при использовании их для электроизоляции явля-
ется плохая теплопроводность и относительно низкая термо-
стойкость, ограничивающая возможность повышения рабочей
температуры электрооборудования. В условиях высокой рабо-
чей температуры изоляция становится хрупкой и разрушается
от вибрации и сотрясения того оборудования, в котором она
применяется.
Недостатком электроизоляционных целлюлозных материа-
лов является также неоднородность строения бумаги, что вы-
зывает анизотропию ее свойств и необходимость применения во
многих случаях многослойной изоляции.
370
Улучшить диэлектрические свойства элёктрйизблйцйонйых
видов бумаги можно одним из следующих путей: химической
обработкой бумаги (ацетилированием, цианэтилированием
и пр.), а также введением в композицию бумаги химических
добавок или синтетических волокон (полипропиленовых, поли-
этиленовых, полистирольных и др.).
Для снижения вредного влияния на диэлектрические свой-
ства изоляции гигроскопичности целлюлозных материалов
в большинстве случаев эти материалы используют после их
пропитки. Следует иметь в виду, что воздушные поры бумаги
имеют меньшую электрическую прочность, чем клетчатка, и
замещение воздуха в порах другими более электрически проч-
ными жидкими или твердыми диэлектриками резко повышает
электрическую прочность пропитанной бумаги. Перед пропит-
кой бумагу сушат для удаления влаги. Например, кабельную
бумагу обычно высушивают до остаточной влажности 0,2—
0,3 % при температуре не выше 140 °C в вакууме. Имеются
сведения, что повышение остаточной влажности до 0,5 % сокра-
щает сроки службы изоляции в 2 раза.
Жидкости, используемые для пропитки электроизоляцион-
ных видов бумаги, делятся на неполярные и полярные. К не-
полярным относятся минеральные масла, представляющие со-
бой смесь неполярных жидких углеводородов трех основных
типов: нафтеновых, метановых (парафиновых), ароматических.
Полярными жидкостями, используемыми при изготовлении бу-
мажно-масляной изоляции, являются: пентахлордифенил (со-
вол), тетрахлордифенил, а также касторовое масло. Показа-
тели механической прочности бумаги в большей степени сни-
жаются при нагревании бумаги в неполярной изоляционной
жидкости, чем при ее нагревании в полярной. При нагревании
бумаги в этих жидкостях снижается степень ее полимеризации
и гидрофильность, повышаются медное и кислотное числа,
а также образуются карбонильные и карбоксильные группы.
В качестве электроизоляционной бумаги в настоящее
время выпускаются: различные марки кабельной бумаги, пред-
назначенной для изготовления силовых кабелей на различное
напряжение; конденсаторная бумага разных марок для сило-
вых конденсаторов, бумага различной толщины для конденса-
торов постоянного тока, в том числе толщиной 4 мкм для
малогабаритных электрических конденсаторов, конденсаторная
бумага повышенной плотности и с малыми диэлектрическими
потерями, бумага для электролитических конденсаторов; теле-
фонная электроизоляционная бумага; пропиточные, намоточные
и другие виды электроизоляционной бумаги, используемые для
изготовления различных электроизоляционных материалов,
в том числе гетинакса и фибры; микалентная бумага, приме-
няемая для пазовой изоляции электродвигателей.
Большинство видов электроизоляционной бумаги выраба-
тывают из специально подготовленной кабельной сульфатной
371
целлюлозы, которая при изготовлении бумаги не проклеива-
ется. Лишь телефонная бумага, которая не пропитывается и
используется в мягких условиях термических воздействий,
подвергается проклейке в массе канифольным клеем. Мика-
лентная бумага, изготовляемая обычно из хлопка сухим спосо-
бом, относится к классу длинноволокнистых видов бумаги; она
пропитывается бакелитовым лаком, и на ее поверхность на-
носятся мелкие кусочки слюды.
Ни древесная масса, ни сульфитная целлюлоза для изго-
товления электроизоляционных видов бумаги не применяются.
Сульфатная целлюлоза из лиственных пород древесины при-
меняется лишь в ограниченном количестве, в основном для
получения кабельной бумаги для силовых кабелей низкого
напряжения.
Электроизоляционные свойства бумаги, в первую очередь,
характеризуются показателем ее электрической прочности, ве-
личиной диэлектрических потерь и удельным электрическим
сопротивлением, а также числом токопроводящих включений
на 1 м2 бумаги.
Электрическая прочность бумаги определяется
ее пробивным напряжением, т. е. напряжением электрического
тока, при котором происходит пробой диэлектрика с превра-
щением его в проводник. Электрическая прочность бумаги ха-
рактеризует ее способность противостоять пробою и выража-
ется отношением пробивного напряжения к толщине бумаги
в месте ее пробоя. Для тонкой целлюлозной бумаги значение
электрической прочности достигает до 250 кВ/мм. С увеличе-
нием толщины и влажности бумаги ее электрическая прочность
снижается и увеличивается с ростом плотности бумаги и сте-
пени фибриллированности исходной бумажной массы. Электри-
ческая прочность бумаги, пропитанной полярными пропиточ-
ными массами, выше чем непропитанной.
Источниками диэлектрических потерь в бумаге яв-
ляется поляризация целлюлозы в электрическом поле, обуслов-
ленная наличием у целлюлозы полярных гидроксильных групп,
а также токопроводящих примесей, усиливающих проводимость
особенно с повышением температуры.
Для суждения об электропроводности в диэлектрике,
т. е. о перемещении электронов и слабо связанных ионов сквозь
диэлектрик под действием электрического поля, пользуются
понятиями удельного объемного и удельного по-
верхностного электрических сопротивлений
или обратных им величин — удельной объемной и
удельной поверхностной проводимостей.
Очевидно, что чем меньше в бумаге число токопроводящих
включений на 1 м2 бумаги, т. е. чем чище бумага и меньше
в ней вкраплений железа, меди и угля, тем выше ее качество
как диэлектрика.
Проводимость бумагой электрического тока. В результате
372
введения в бумажную массу в качестве наполнителя электро-
проводящих частиц какого-либо вещества можно получить бу-
магу, в которой эти частицы, соприкасаясь между собой, при-
дают ей способность проводить электрический ток. В зависимо-
сти от природы электропроводящих частиц, их количества в бу-
маге, а также от степени уплотнения электропроводящей бу-
маги изменяются ее электрическое сопротивление и, следова-
тельно, потребительские свойства. Практикой установлено, что
при изготовлении электропроводящей бумаги лучше всего ис-
пользовать для введения в бумажную массу графит или сажу,
сравнительно хорошо удерживаемые на волокнах и обеспечи-
вающие возможность получения бумаги с нужными пределами
электрического сопротивления.
Электропроводящая бумага из небеленой сульфатной цел-
люлозы, содержащая около 10 % мелкодисперсной газовой
сажи, применяется при изготовлении мощных высоковольтных
кабелей. Сердечник кабеля обматывается слоем такой бумаги,
затем несколькими слоями высоковольтной электроизоляцион-
ной кабельной бумаги и, наконец, опять несколькими слоями
электропроводящей бумаги. После пропитки изоляционным
маслом на кабель наносят металлическую обмотку. Газовая
сажа, находящаяся в электропроводящей бумаге, поглощает
продукты разложения изоляционных масел, если они образу-
ются, и снижает возможности их образования. Кроме того,
электропроводящая бумага предотвращает пробои кабеля, вы-
званные неравномерным распределением электрического поля.
Электропроводящая бумага может быть использована также
в различного рода электронагревателях, вместо металлизиро-
ванной бумаги, а также в специальной аппаратуре (интегра-
торах ЭГДА), предназначенной для моделирования процессов
методом электроаналогий.
Об электрических свойствах бумаги дополнительные сведе-
ния приведены в работе [2; 20, с. 567—609J.
§ 70. ОСОБЫЕ СВОЙСТВА БУМАГИ
Долговечность и биостойкость. С течением времени бумага,
изготовленная из растительных волокон, стареет. Этот процесс
необратим и сопровождается изменением химического состава
бумаги и уменьшением ее механической прочности. При дли-
тельном процессе естественного старения бумаги волокна ее
становятся ломкими. Старинные образцы бумаги, если они не
реставрированы, могут буквально рассыпаться в руках. Неко-
торые виды бумаги, особенно содержащие в композиции дре-
весную массу, заметно изменяют свой цвет — желтеют. Точно
так же может быстро изменить свой цвет при воздействии све-
товых лучей бумага окрашенная или с подцветкой несветостой-
кими красителями.
Старение бумаги — весьма сложный процесс, природа кото-
рого еще недостаточно выяснена, так как на ход этого явления
373
влияют многочисленные переменные факторы, в первую очередь
род и химический состав используемых для изготовления бу-
маги волокнистых материалов, проклеивающих, наполняющих
и окрашивающих веществ, pH среды (водная вытяжка), усло-
вия хранения бумаги (относительная влажность и температура
окружающего воздуха, характер изменений этих переменных,
степень воздействия на бумагу световых лучей), факторы, вы-
зывающие микробиологическое разрушение составных частей
бумаги.
Изменения, которые происходят в бумаге под влиянием ее
старения, как принято считать, являются результатом совокуп-
ности указанных выше воздействий на бумагу и происходящих
реакций окисления кислородом окружающего воздуха, а также
гидролиза под действием влаги.
Скорость гидролитической деструкции обычно выше, чем
окислительной. Как установлено, совместное действие кислорода
и воды обнаруживает эффект синергизма, выражающийся в бо-
лее высокой активности, чем это следовало бы ожидать из
суммарного воздействия этих двух факторов. В процессе ста-
рения уменьшается степень полимеризации целлюлозы и повы-
шается содержание низкомолекулярных фракций с карбоксиль-
ными и карбонильными функциональными группами.
Как это ни парадоксально, но с развитием техники все боль-
шее количество выпускаемой в мире бумаги отличается пони-
женной долговечностью. Объясняется это прежде всего приме-
нением дешевых и малодолговечных полуфабрикатов: древес-
ной массы, сульфитной целлюлозы высокого выхода, полуцел-
люлозы, химической и термомеханической древесной массы.
Термостойкость — один из основных показателей, характери-
зующих долговечность материала. Общепринятые методы опре-
деления долговечности бумаги и многих других материалов
основаны на испытании их свойств при искусственном старении
в термостате с повышенной температурой.
Одной из причин разрушения бумаги является поглощение
ею сернистого газа, находящегося в воздухе, и накопление
в бумаге сульфатов и свободной серной кислоты вследствие
каталитического действия некоторых катионов золы волокон,
особенно железа, марганца, меди и кобальта.
О старении бумаги судят по показателю сопротивления бу-
маги излому. Повышенная кислотность водной вытяжки бу-
маги, выражаемая в единицах pH,— один из основных факто-
ров, вызывающих ускоренное старение бумаги. Именно поэтому
для выработки долговечных документных видов бумаги реко-
мендуется проклеивать бумагу в слабощелочной или в нейт-
ральной среде с использованием в качестве проклеивающих
веществ димеров алкилкетена и алюмината натрия. Некоторые
наполнители, особенно мел, снижают активную кислотность
бумаги и служат в качестве буфера и стабилизатора при ее
старении.
374
Повышенные показатели термостойкости и долговечности
обнаруживают образцы бумаги, изготовленные из сульфатной
хвойной целлюлозы, хлопковой и льняной массы, а также не-
которых видов синтетических волокон (поливинилспиртовых,
найлоновых и др.).
Для сохранности бумаги и придания ей некоторых особых
свойств служит показатель биостойкости, т. е. стойкости к про-
явлениям жизнедеятельности микроорганизмов и насекомых.
Понятие «биоцидная бумага» является собирательным. Оно
объединяет различные виды бумаги, обладающей способностью
убивать бактерии (бактерицидная), плесневые грибы (фунги-
цидная) и насекомых (инсектицидная). Каждый, из биоцидных
видов бумаги может обладать одним, двумя или всеми тремя
указанными свойствами.
В условиях тропического климата, т. е. при повышенной
температуре и относительной влажности окружающего воздуха,
на бумаге и картоне наиболее интенсивно развиваются плесне-
вые грибы и бактерии. В этих условиях проявляют также вы-
сокую активность тропические насекомые, особенно термиты,
вызывающие сильное разрушение бумаги. Поэтому бумажная
продукция, предназначенная для длительного хранения в ус-
ловиях тропического климата, должна обладать биоцидными
свойствами.
Все виды бумаги, которые используются в архивах и му-
зеях и служат для многолетнего хранения документов, книг,
чертежей, фотографий, должны быть биостойкими.
Одно из основных назначений биоцидных видов бумаги —
упаковка различных пищевых продуктов, предназначенных для
длительного хранения: масла, маргарина, сыра, мяса, копче-
ной рыбы и выпечных изделий.
В связи с широким распространением за последнее время
бумажной тары под молоко предъявляются определенные тре-
бования к биостойкости и этой бумаги. В ряде случаев бумаж-
ные мешки должны обладать биоцидными свойствами. В таких
мешках без опасения их повреждений грызунами, жучками и
другими вредителями можно хранить муку, крупу, сахар. Зим-
нюю одежду можно хранить в молезащитных мешках, изготов-
ленных из инсектицидной бумаги.
Специальной обработкой придают бактерицидные свойства
медицинской бумаге, применяемой при ожогах и порезах. Ин-
сектицидными свойствами обладает бумага, используемая для
борьбы с мухами.
Биоцидные вещества вносят в бумагу различными мето-
дами: введением их в бумажную массу, химической модифи-
кацией бумаги путем этерификации, алкилирования целлюлозы
или прививки полиакрилонитрила, а также обработкой бумаги
в клеильном прессе. Метод введения биоцидных веществ в бу-
мажную массу нельзя признать удовлетворительным из-за зна-
чительных потерь этих веществ с промывной водой, опасно-
375
сти спуска в водоемы ядовитых веществ и иногда сильного
пенообразования. Более совершенным и экономичным методом
является обработка бумаги в клеильном прессе.
Биоцидные вещества, используемые для придания бумаге
биостойкости, весьма разнообразны. К числу консервирующих
средств относятся кислоты: салициловая, сорбиновая, дегидра-
цетовая, а также производные бензойной кислоты. Для прида-
ния фунгицидных свойств применяют салициланилид Ci3HhO2N,
ортооксихинолин (оксин) C9H7ON и многие другие биоцидные
вещества.
Огнестойкость. Для придания бумаге огнеустойчивости ее
чаще всего обрабатывают в клеильном прессе водными раство-
рами аммониевых солей (сульфата аммония, фосфата аммо-
ния, диаммонийфосфата и др.), применяемых в различных со-
отношениях. В некоторых случаях для придания бумаге невос-
пламеняемости ее пропитывают растворами фосфата аммония
и альгината натрия. Однако полной несгораемости бумаги до-
биться нельзя, можно лишь более или менее снизить скорость
сгорания. Даже бумагу, состоящую из асбестовых, стеклянных
или других негорючих волокон, нельзя признать полностью не-
сгораемой, так как подобная бумага обычно содержит извест-
ное количество сгораемого органического связующего. Из-
вестно, что бумага из неорганических волокон подвержена го-
рению даже в том случае, если она на 98 % состоит из не-
органических волокон и только 2 °/о составляют целлюлозные
волокна. Вместе с тем добавка к обычной бумаге из расти-
тельных волокон асбестовых волокон или даже каолина за-
метно снижает скорость сгорания бумаги.
Механизм действия добавок, снижающих скорость сгора-
ния бумаги (антипиренов), различен в зависимости от природы
используемых добавок. В некоторых случаях под влиянием
повышенной температуры добавляемые химикаты разлагаются
с выделением воды или газов, не поддерживающих горение
(СО2, SO2, NH3). Это происходит, например, при пропитке бу-
маги с использованием соды NaHCO3, поташа К2СО3 или ди-
тионата натрия Na2S2O6 • 2Н2О. Реакции идут соответственно
по следующим схемам:
2NaHCC)/—2- Na2O + Н2О + 2СО2;
К3СО3 б°лее 890 °-2 К2О + СО2;
110°С 267 °C
Na2S2O6 • 2Н2О--> Na2SO4 + 2Н2О----- SO2.
Действие аммониевых солей основано на их разложении
с выделением аммиака. Реакция сопровождается поглощением
тепла, вследствие чего окружающий бумагу воздух охлажда-
ется. В других случаях огнестойкость достигается введением
в бумагу веществ, которые под влиянием высокой температуры
плавятся и создают на бумаге в месте ее загорания стекловид-
376
Ный защитный слой, препятствующий распространению ОГНЯ
по поверхности бумаги. К таким веществам относятся бура,
жидкое стекло, борная кислота. Известны и другие вещества,
используемые для обработки бумаги с целью придания ей ог-
нестойкости.
Барьерные свойства (газо-, паро-, водо- и жиронепроницае-
мость). Бумагу, предназначенную для упаковки многих пище-
вых продуктов, покрывают с поверхности эмульсией из поли-
винилиденхлорида (ПВДХ). Получаемые при этом пленки пре-
пятствуют прохождению через бумагу водяного пара, масел,
жиров, газов и запахов. Покровный слой обычно наносят при
помощи грунтовальных машин воздушным шабером. Бумага-
основа должна быть клееной и иметь плотную и гладкую струк-
туру поверхности. Это достигается каландрированием, поверх-
ностной проклейкой или мелованием бумаги. Содержание дре-
весной массы в композиции бумаги-основы не допускается.
Добавка в ПВДХ небольшого количества (не более 15%)
суспензии сополимеров изобутилена и изопрена повышает
влаго- и жиронепроницаемость покрытий и их эластичность.
Водоотталкивающие свойства, а также водо- и жиронепро-
ницаемость можно придать бумаге пропиткой или поверхност-
ной обработкой ее в клеильном прессе с применением растворов
хромовой соли трифторуксусной кислоты. Это вещество хорошо
растворимо в воде. Однако после введения в бумагу оно пре-
вращается в нерастворимый в воде и нелетучий продукт благо-
даря связыванию с полярными группами целлюлозы, которая
приобретает при этом новые свойства.
Водонепроницаемость и высокую степень проклейки бумаги
придают введением в ее композицию стеарохлорида хрома
в количестве от 2 до 9 кг на 1 кг. Механическая прочность
бумаги при этом практически не изменяется, но заметно повы-
шается сопротивление раздиранию влажной бумаги. Обрабо-
танную таким образом бумагу рекомендуется применять в ка-
честве упаковочной для товаров, хранящихся в сырых поме-
щениях.
Для того чтобы в упаковку не попадали воздух, пар, жир,
а также сохранялся запах упакованного продукта, применяют
сложные виды упаковки, в которой различные виды бумаги
соединяются с металлической фольгой (обычно алюминиевой
лакированной и нелакированной), а также с полимерными
пленками. В результате получается упаковочный материал
с высокой степенью герметичности.
При упаковке различных продуктов необходимо не только
сохранять их запах (например, при упаковке кофе или чая),
но и предотвращать появление у продуктов нежелательного
запаха, причиной которого могут служить упаковочные мате-
риалы. Неприятный запах возможен от бисквита, шоколада и
других продуктов, содержащих масла и жиры, способные фик-
сировать запахи. От упакованных продуктов неприятный запах
377
Появляется либо вследствие дЛитбЛьйоТо крййейия продукта
в упаковке, способной вызывать неприятный запах, либо из-за
того, что запах подобных упаковочных материалов до их прак-
тического использования не успел выветриться. Нежелательный
запах появляется часто от присутствия в растворителе, приме-
няемом при склейке бумаги, пленки и фольги, этилацетата,
толуола и некоторых других веществ резкого и устойчивого
запаха. В некоторых случаях неприятным запахом обладают
также используемые при изготовлении герметической упаковки
смолы, пластификаторы и другие добавки.
Паро- и воздухонепроницаемость не идентичны. Каландри-
рование, а также изменения в степени канифольной проклейки
бумаги практически не изменяют величину ее паронепроницае-
мое™. С увеличением степени помола бумажной массы изго-
товляемая бумага делается все более воздухо- и жиронепро-
ницаемой, тогда как паропроницаемость ее снижается в значи-
тельно меньшей степени. Считается, что о жиронепроницаемости
бумаги можно судить по ее воздухопроницаемости.
Дополнительные сведения по материалам настоящего раз-
дела имеются в книгах [Г, 11, с. 85—240; 20, с. 567—609].
Глава 17
ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
НЕКОТОРЫХ ВИДОВ БУМАГИ
§ 71. ГАЗЕТНАЯ БУМАГА
Эта бумага — наиболее распространенный вид бумажной
продукции, изготовляемый в мире в количестве около 20 % от
выпуска всех видов бумаги и картона. В зависимости от мест-
ных источников сырья и полуфабрикатов композиция этого
вида бумаги по роду используемых волокнистых материалов
в разных странах различна. В тех странах, где древесины
мало и в достаточном количестве имеются другие волокнистые
материалы, для изготовления газетной бумаги используются,
например, солома или багасса (остатки сахарного тростника
после извлечения из него сока). В некоторых случаях для
удешевления себестоимости газетной бумаги ее получают из
волокон газетной макулатуры. Общепризнано, что введение
в композицию газетной бумаги волокон макулатуры в строго
дозируемом ограниченном количестве регламентируемых марок
может- быть вполне целесообразным и существенным образом
не отразится на качестве этого вида бумаги, вырабатываемой
в подобных случаях, а также из 100 °/о макулатуры с несколько
пониженными показателями механической прочности при ско-
рости бумагоделательной машины до 850 м/мин.
Основой композиции современной стандартной газетной
378
бумаги является древесная масса, к которой обычно добавля-
ется сравнительно небольшое количество (до 20—25 %) небе-
леной сульфитной и (или) полубеленой сульфатной целлюлозы,
размалываемых примерно до 24°ШР. Независимо от вида ис-
пользуемой целлюлозы продолжает оставаться актуальной
проблема максимального сокращения содержания целлюлозы
в композиции бумаги с заменой ее древесной массой, поскольку
суммарный расход электрической и тепловой энергии на выра-
ботку целлюлозы в 2 раза больше, а выход волокон почти в 2
раза меньше, чем в производстве древесной массы.
В современных условиях газетную бумагу в большинстве
случаев вырабатывают на бумажной фабрике, находящейся
в системе комбината. Таким образом, полуфабрикаты (целлю-
лоза и древесная масса) для изготовления газетной бумаги
поступают жидким потоком с целлюлозного и древесно-масс-
ного заводов, расположенных в системе того же комбината.
Такой способ производства газетной бумаги не только эконо-
мически более выгоден по сравнению со способом изготовления
газетной бумаги из привозных полуфабрикатов, но и обеспечи-
вает более стабильную работу современных быстроходных бу-
магоделательных машин.
При выработке газетной бумаги, как свидетельствует прак-
тика работы ряда предприятий во многих странах, весьма це-
лесообразно применение бисульфитной целлюлозы с выходом
60—65 %. При использовании такого полуфабриката сульфат-
ную целлюлозу в композиции газетной бумаги можно не при-
менять, хотя бисульфитная целлюлоза и существенно уступает
сульфатной по показателю сопротивления раздиранию. Следует
также иметь в виду важное преимущество бисульфитной цел-
люлозы, а именно увеличение выхода целлюлозы из древесины
при одинаковой степени провара на величину до 10 % по срав-
нению с сульфатной целлюлозой и на 5 % по сравнению с обыч-
ной сульфитной целлюлозой. Благодаря этому даже некоторое
повышение содержания такой целлюлозы в композиции газет-
ной бумаги не приводит к удорожанию себестоимости выраба-
тываемой газетной бумаги.
Вопрос о применении того или иного вида целлюлозы в ком-
позиции газетной бумаги в настоящее время постепенно теряет
свою остроту в связи с успехами, достигнутыми в современном
производстве древесной массы, поскольку именно она является
основой композиции газетной бумаги. Именно древесная масса
обеспечивает печатные свойства газетной бумаги. Этот полу-
фабрикат способствует увеличению пористости и впитывающей
способности бумаги к типографской краске, мягкости и упру-
гости бумаги, получению бумаги с равномерным просветом,
а также снижению прозрачности бумаги (рис. 116).
Еще сравнительно недавно повсеместно применялись лишь
древесная масса, изготовленная путем измельчения баланса
в дефибрерах, и в отдельных случаях использовалась также
379
добавка так называемой химической древесной массы, что по-
зволяло несколько снизить содержание целлюлозы в компози-
ции газетной бумаги. Затем все в больших масштабах стали
применять древесную массу, получаемую в дисковых мельни-
цах, из щепы. В ряде случаев с использованием такой древес-
ной массы была получена газетная бумага с пониженным со-
даже с полным исключением ее из
держанием целлюлозы и
Рис. 116. Зависимость непро-
свечиваемости печатного текста
от массы 1 м2 газетной бумаги
при различном содержании
в ней целлюлозы, %:
/—10; 2 — 15: 3-20; 4-25
композиции этого вида бумаги.
Однако при выработке газетной
бумаги на повышенной скорости
использование целлюлозы все же
оказывалось необходимым.
Дальнейший шаг в улучшении
качества древесной массы при-
менительно к производству газет-
ной бумаги заключается в ис-
пользовании термомеханической
массы (ТММ), также получаемой
размолом в дисковых мельницах
, щепы, которая в данном случае под-
вергается кратковременному пред-
варительному пропариванию. Бла-
годаря этому размол щепы сущест-
венно облегчается, в древесной
массе повышается содержание длин-
новолокнистой фракции, а содержа-
ние костры резко уменьшается. Из-
вестен опыт некоторых предприятий
по выпуску газетной бумаги из 100 % ТММ и в отдельных слу-
чаях при понижении массы бумаги до 40 г/м2. В некоторых
случаях выпускают газетную бумагу из смеси ТММ и обыч-
ной древесной массы без добавления целлюлозы, а также
с использованием химико-термомеханической массы (ХТММ),
при производстве которой расход энергии примерно на 40 %
меньше по сравнению с расходом энергии на производство ТММ.
Ранее стандартная газетная бумага имела массу 1 м2 50 г.
Однако с повышением скоростей бумагоделательных машин,
вырабатывающих указанный вид бумаги, масса 1 м2 бумаги
возросла до 51—52 г. Переход на выпуск газетной бумаги
с массой 45 и 40 г/м2 облегчается с применением в компози-
ции бумаги ТММ. Для бесперебойного выпуска такой бумаги
необходима автоматизация всего технологического, процесса
изготовления бумаги с использованием электронно-вычисли-
тельных машин для управления работой бумагоделательных
машин, оснащенных современными двухсеточными формую-
щими устройствами, что не исключает, однако, при выработке
тонкой газетной бумаги использования и обычных плоскосе-
точных бумагоделательных машин. Хорошие результаты сле-
дует ожидать при применении в производстве газетной бумаги
380
модифицированного минерального наполнителя, что позволит
без уменьшения механической прочности, непрозрачности и бе-
лизны бумаги снизить ее массу 1 м2.
Жесткость и форма волокон древесной массы обеспечивают
получение газетной бумаги с менее плотной и, следовательно,
более пористой структурой, чем у бумаги, состоящей из воло-
кон целлюлозы. Однако чрезмерно рыхлая газетная бумага
с пониженной плотностью, как правило, малопригодна для пе-
чати. Она имеет пониженную гладкость и обычно бывает не-
однородной по своим свойствам. Типографская краска на та-
кой бумаге, по выражению полиграфистов, «проваливается»,
не оставляя четкого оттиска на ее поверхности.
Увеличение плотности бумаги за счет хорошей подготовки
полуфабрйкатов и надлежащего уплотнения полотна в мокрой
части бумагоделательной машины неизбежно приводит к повы-
шению механической прочности бумаги. При этом уменьшается
рыхлость структуры бумажного полотна, поверхность его ста-
новится более сомкнутой и гладкой, пылимость уменьшается.
Считается, что хорошее качество печати на газетной бумаге
может быть достигнуто, если бумага имеет плотность не менее
0,58 г/см3.
Для любого вида бумаги, изготовленной из 100 % целлю-
лозы, значительное повышение плотности бумаги, если оно до-
стигнуто не за счет введения в композицию минерального на-
полнителя, неизбежно связано с резким уменьшением способно-
сти бумаги воспринимать при печати типографскую краску.
Поэтому целлюлозная бумага с чрезмерно высокой плотностью
имеет пониженные печатные свойства. При большой скорости
печатания типографская краска на такой бумаге не успевает
высыхать, в результате чего наблюдается отмарывание от-
тиска. Выражение «высыхание печатной краски», по существу,
означает прекращение отмарывания оттиска, которое лишь в от-
дельных случаях (краски глубокой печати) происходит из-за
испарения связующего вещества (бензола, спирта, воды).
Для литоофсетной печати краски изготовляют на натураль-
ной олифе, которая не подвержена улетучиванию и испаре-
нию. Высыхание этой краски происходит в основном за счет
окисления на воздухе льняной олифы с образованием твердой
пленки. Типографские краски, применяемые при печатании га-
зет, высыхают за счет впитывания их бумагой, т. е. вследствие
ее пористости. Применительно же к газетной бумаге ее высо-
кая плотность в указанном смысле практически не опасна, так
как эта бумага по сравнению с бумагой из 100 % целлюлозы
всегда имеет повышенные показатели пористости, пухлости и
восприятия типографской краски даже в случаях использова-
ния сильно уплотненной газетной бумаги, предварительно про-
пущенной через суперкаландр. К тому же краски для печата-
ния газет отличаются небольшой вязкостью, что облегчает их
впитывание бумагой.
381
Газетная бумага для печатания многокрасочных газет оф-
сетным способом должна отличаться от газетной типограф-
ской бумаги повышенной прочностью поверхности, обладать
минимальной пылимостью, иметь повышенную прочность на
разрыв при достаточной впитывающей способности, обеспечи-
вающей закрепление более липких красок в процессе печата-
ния. Вместе с тем требование к гладкости поверхности может
быть несколько снижено, так как при офсетном способе печа-
тания полотно, передающее печатную краску на бумагу, об-
ладает известной сжимаемостью и при нанесении печати плотно
прилегает к поверхности бумаги. Слой краски при офсетном
способе печатания тоньше, что позволяет в этом случае не-
сколько снизить и требования в отношении светонепроницае-
мости бумаги.
Хотя при выработке газетной бумаги наметилась общая
тенденция использовать бумагоделательные машины с формо-
ванием бумажного полотна между двумя сетками, тем не ме-
нее во всем мире работает большое число широких (7—9 м) и
быстроходных (700—900 м/мин) бумагоделательных машин
с обычным формованием бумажного полотна на плоской сетке.
Для устойчивой работы подобных машин с минимальным хо-
лостым ходом при высоком качестве изготовляемой газетной
бумаги, как показал опыт отечественных и зарубежных пред-
приятий, должно быть обращено серьезное внимание на необ-
ходимость проведения следующих основных технических меро-
приятий: замены металлической сетки на синтетическую с од-
новременной заменой регистровых валиков на гидропланки;
замены сушильных сукон на сушильные сетки и обычных прес-
совых сукон на иглопробивные; установки на третьем прессе
желобчатого вала; особо тщательной балансировки всех валов
бумагоделательной машины; использования автоматизирован-
ной системы регулирования технологическим процессом выра-
ботки газетной бумаги; установки мощных эффективно рабо-
тающих сукномоечных устройств; размещения перед грудным
валом вакуумной камеры, предотвращающей подсос воздуха
в зону формования полотна. При реконструкции действующих
бумагоделательных машин с целью повышения их скорости и
производительности следует обратить внимание на необходи-
мость надлежащего увеличения мощности двигателей вакуум-
ных насосов и секционных двигателей бумагоделательной ма-
шины.
Считается, что с применением обычных плоскосеточных фор-
мующих устройств цри выработке газетной бумаги их скорость
не может превышать 1100 м/мин. Однако используя двухсуточ-
ные формующие устройства, скорость бумагоделательных ма-
шин при выработке газетной бумаги в недалеком будущем до-
стигнет 1500 м/мин, при этом качество бумаги будет выше, чем
при выработке на плоскосеточной бумагоделательной машине.
Основные удельные показатели и нормы, применяемые при
382
Проектировании производства газетной бумаги, а также МёТоДЫ
некоторых расчетов этого производства приведены в работе
[4, с. 81—82, 101], а дополнительные сведения о свойствах га-
зетной бумаги в книге [20, с. 501—516].
§ 72. МЕШОЧНАЯ БУМАГА
Этот вид бумаги предназначен для изготовления мешков
различного назначения. Ни один из определяемых в статиче-
ских условиях показателей механической прочности мешочной
бумаги, ни их совокупность не могут служить однозначным
критерием для характеристики потребительских свойств мешоч-
ной бумаги в готовом изделии — бумажном мешке. На самом
деле мешок разрывается не потому, что не выдерживает массы
затариваемого продукта, а потому, что он не выдерживает ди-
намических нагрузок: ударов при падении или длительной виб-
рации при транспортировке.
Так как ни один из статически определяемых показателей
механической прочности не характеризует поведения бумаги
в условиях ее практического применения и отсутствуют пока
еще надежные и проверенные методы определения динамиче-
ских свойств мешочной бумаги, от каждой партии отбирают
определенное количество мешков, которые в стандартных ус-
ловиях в затаренном виде подвергают разрыву путем сброса
их с определенной высоты на предусмотренную стандартом по-
верхность. Число подобных сбросов до разрыва мешка харак-
теризует его механическую прочность и, следовательно, соот-
ветствующее свойство исходной мешочной бумаги. Не говоря
уже о трудоемкости такого метода испытаний (хотя делались
многочисленные попытки его механизации), следует отметить,
что подобные эксперименты связаны с большим расходом меш-
ков и бумаги, которая используется для их изготовления.
Не следует применять к мешочной бумаге повышенных тре-
бований к абсолютной величине показателей механической
прочности, определяемые в статических условиях. В ряде слу-
чаев такое требование было бы не только излишним, но и
вредным, так как привело бы к отбраковке значительного ко-
личества вполне пригодной бумаги. Из обычно применяемых
показателей механической прочности бумаги некоторые, на-
пример удлинение до разрыва, в большей степени коррелируют
с показателем числа ударов мешка до его разрыва, чем это
наблюдается при анализе других показателей (например, со-
противления разрыву).
Действительно, повышение величины показателя удлинения
бумаги до разрыва крепированием (или микрокрепированием)
хотя и связано с некоторым уменьшением сопротивления раз-
рыву бумаги, тем не менее способствует повышению динами-
ческой прочности изготовляемых мешков и дает возможность
сократить число слоев бумаги в мешке. В этой связи очевидно,
что умеренная влажность бумаги, способствующая повышению
383
показателя удлинения бумаги до разрыва, одновременно при-
водит к увеличению числа сбросов мешка до разрыва. С дру-
гой стороны, сухая, и особенно пересушенная, бумага плохо
сопротивляется динамическим нагрузкам, и мешки, получаемые
из такой бумаги, выдерживают небольшое число ударов до
разрыва. Для предотвращения подобных отрицательных
Рис. 117. Схема подготовки бумажной массы для изготовления мешочной
бумаги:
1— приемный бассейн; 2 — бассейн регулированной массы; 3 — бассейны оборотного
брака; 4 — бассейны размолотой массы; 5 — мельницы первой ступени; 6 — мельницы вто-
рой ступени; 7 — энтштиппер; 8 — сгуститель; 9 — регуляторы концентрации; Ю— иасосы;
11 — магнитные расходомеры
свойств мешочной бумаги и изготовляемых мешков необходимо
не пересушивать бумагу в процессе ее изготовления, практи-
ковать применение двухстороннего увлажнения и охлаждения
бумаги на холодильных цилиндрах и на тамбуре наката, а по-
требителям бумажных мешков — загружать их цементом при
невысокой его температуре (желательно не выше 30°C).
Мировой практикой изготовления мешочной бумаги и меш-
ков установлена в подавляющем большинстве случаев масса
1 м2 мешочной бумаги 78—80 г. Для дублирования (склеива-
ния) используется также бумага односторонней гладкости
с массой 1 м2 45—50 г, а для наружных слоев мешка в отдель-
ных случаях—мешочная бумага с массой 1 м2 90 г и редко
выше. Показателю достаточно высокой пористости бумаги уде-
ляется большое внимание, так как загрузка таких материалов,
как цемент и известь, осуществляется с большим избытком воз-
духа. Обычно мешочную бумагу получают из прочной небеле-
ной сульфатной целлюлозы нормального выхода (48%), кото-
рая, в свою очередь, вырабатывается из древесины хвойных
пород. Бумага имеет степень проклейки 1,5—2,0 мм (по штри-
ховому методу определения).
384
Для размола сульфатной целлюлозы, используемой в про-
изводстве мешочной бумаги, целесообразно применять диско-
вые мельницы, оснащенные керамической гарнитурой. При этом
в массе уменьшается содержание мелкой фракции волокон,
а изготовляемая бумага обнаруживает повышенное сопротив-
ление раздиранию, и, что особенно важно для мешочной бу-
маги, повышенную динамическую прочность при некотором сни-
Рис. 118. Установка сушильной ка-
меры для сушки мешочной бумаги:
а — камера непосредственно встроена в су-
шильную часть бумагоделательной маши-
ны; б —камера установлена в подвальной
этаже; 1 — бумагосушильные цилиндры;
2 — сушильная камера; 3 — досушивающие
сушильные цилиндры
жении показателя разрушающего усилия. Размол целлюлозы
желательно проводить в две-три ступени с доведением степени
помола до 28—32°ШР при повышенной концентрации на пер-
вой ступени размола. Одна из возможных технологических
схем подготовки бумажной массы для изготовления мешочной
бумаги представлена на рис. 117.
Для обеспечения высокой растяжимости мешочной бумаги
полезной оказалась сушка этой бумаги в условиях, при кото-
рых усадка полотна не ограничивается его натяжением. Такие
условия могут быть созданы, когда на определенном участке
сушильного процесса мешочная бумага высушивается не кон-
тактным способом на бумагосушильных цилиндрах, а конвек-
тивным способом в сушильной камере, подвергаясь обдуванию
горячим воздухом (рис. 118, а). Лучшие условия прохождений
мешочной бумаги через камеру создаются на участке ее сушки
от относительной ее сухости 60 % До сухости 85 %, т. е. в пре-
делах ее сухости, при которых в основном и происходит усадка
бумаги. На реконструируемых действующих бумагоделательных
машинах подобная камера (без необходимости увеличения
длины помещения бумагоделательной машины) может быть ус-
тановлена в подвальном этаже (см, рис. 118, б). Установка
1/г13 Заказ № 2948 38S
подобной камеры способствует существенному улучшению ка-
чества мешочной бумаги.
Если в практических условиях применения бумажных меш-
ков нагрузка распределяется равномерно на все элементы
структуры бумаги, то бумажный мешок обладает повышенной
устойчивостью и к ударной нагрузке. Повышение способности
волокон, а также в целом структуры бумаги удлиняться спо-
собствует более равномерному распределению усилий, возни-
кающих в бумаге при ударной нагрузке, и предотвращению
чрезмерной губительной для целостности бумаги концентрации
подобных усилий. Именно этим объясняется повышенная дина-
мическая устойчивость мешков из крепированной и микрокре-
пированной бумаги, обладающих высокими показателями уд-
линения до разрыва. В практике производства бумажных меш-
ков по соображениям экономического характера получило
большое распространение использование не крепированной,
а микрокрепированной бумаги, поверхность которой к тому же
обеспечивает возможность нанесения на нее печати. Как уже
указывалось (см. § 50), применение микрокрепированной бу-
маги позволяет сократить число слоев в многослойных бумаж-
ных мешках при сохранении их динамической прочности, что
обеспечивает существенную экономию бумаги.
Основные удельные показатели и нормы, применяемые при
проектировании производства мешочной бумаги, и методы не-
которых расчетов этого производства приведены в работе
{4, с. 81—92, 122], а дополнительные сведения о свойствах ме-
шочной бумаги в книге [20, с. 407—417].
§ 73. ВИДЫ БУМАГИ САНИТАРНО-БЫТОВОГО
НАЗНАЧЕНИЯ
Обычно продукцию санитарно-гигиенического и бытового на-
значения условно делят на две группы. К первой относятся из-
делия, изготовляемые из тонкой впитывающей крепированной
пли гладкой бумаги. Основным сырьем для них служат дре-
весные волокна. Во вторую группу входят изделия из нетканых
материалов, изготовляемых из длинных волокон растительного
и искусственного происхождения. Эти волокна длиннее, чем
обычные древесные целлюлозные волокна, используемые при
производстве бумаги.
Перечень выпускаемых изделий разового или кратковремен-
ного пользования как первой, так и второй групп весьма раз-
нообразен и может включать одни и те же наименования.
К ним кроме салфеток, полотенец, платков, туалетной и кос-
метической бумаги, пеленок и санитарных пакетов относится
еще и быстроизнашивающаяся одежда, в том числе платья,
халаты, купальники, женское белье, рабочая спецодежда, оде-
яла, простыни, наволочки, скатерти, занавески, постельные по-
крывала. Кроме того, выпускаются драпировочные материалы,
полотенца, тряпки для вытирания, чистки и полировки, осве-
386
жающие салфетки, прокладки, хирургическое белье, шапочки
и пр. Для медицинских целей ассортимент изделий из санитар-
но-гигиенической бумаги может быть существенно расширен:
впитывающие салфетки и тампоны для ран, специальные сал-
фетки, обработанные биологически активными препаратами
(антимикробными, гемостатическими, анестезирующими) и др.
Масса 1 м2 бумаги для изготовления санитарно-бытовых изде-
лий находится в пределах 10—50 г в зависимости от назначе-
ния бумаги.
Все указанные изделия могут выпускаться однослойными
или многослойными. Их основное отличие от соответствующих
текстильных материалов по потребительскому назначению за-
ключается в кратковременности или одноразовости использо-
вания, поэтому они должны быть недорогими. Эти изделия по-
лучают из дешевых и недефицитных волокнистых материалов и
химикатов за счет использования более производительного,
чем в текстильном производстве, оборудования.
Между понятиями «длинноволокнистая бумага» и «нетка-
ный материал» четкого различия нет. Можно считать, что длин-
новолокнистая бумага — это одна из разновидностей нетканых
материалов, которые необязательно изготовлять методами бу-
мажного производства.
Крепированием бумаге придаются свойства, важные для раз-
ных марок бумаги санитарно-бытового назначения: повыша-
ется показатель растяжимости и мягкости бумаги, ее эластич-
ность, пухлость и впитывающая способность. Это в первую
очередь связано с уменьшением в результате крепирования бу-
маги числа межволоконных связей и повышением подвижности
элементов структуры бумаги. Сопротивление бумаги разрыву
при этом несколько снижается, что, однако, с избытком ком-
пенсируется в потребительской ценности бумаги приобретением
ею указанных положительных свойств.
Снижение различия в величине показателей деформацион-
ных свойств в поперечном и машинном ее направлениях до-
стигается фиксированием крепа, т. е. путем последующего
пропуска крепированной бумаги между валами двухвального
каландра. Для получения мягких и эластичных видов крепиро-
ванной бумаги рекомендуется использовать бумагу-основу с по-
ниженной массой 1 м2, ограничивать высоту крепа и увеличи-
вать степень крепирования бумаги. При этом под степенью
крепирования понимается выраженное в процентах отношение
величины удлинения до разрыва крепированной бумаги к пер-
воначальной длине образца, подвергаемого разрыву на раз-
рывной машине. Иногда о степени крепирования бумаги су-
дят по разности массы 1 м2 крепированной бумаги и исходной
бумаги-основы или по разности скоростей бумаги на сушильном
цилиндре и на накате.
В зависимости от степени крепирования увеличивается
удельный объем крепированной бумаги по сравнению с исход-
»/213* 387
ной гладкой бумагой, т. е. повышается ее пухлость и соот-
ветственно снижается плотность бумаги. Кроме того, у крепи-
рованной бумаги на каждую единицу ее поверхности прихо-
дится относительно больше массы бумаги, чем соответственно
у гладкой бумаги, что повышает способность поглощения влаги
единицей поверхности. Таким образом, крепирование придает
бумаге повышенную впитывающую способность, что важно для
бумаги санитарно-бытового назначения. .
Еще большее повышение влагопоглощения и скорости впи-
тывания влаги достигается за счет использования в изделиях
санитарно-гигиенического назначения распушенной целлюлозы,
для изготовления которой большей частью применяют беленую
хвойную сульфатную целлюлозу, иногда предварительно обра-
ботанную для лучшей смачиваемости поверхностно-активными
веществами. При этом одновремеиио изделия с применением
распушенной целлюлозы приобретают и другие ценные преи-
мущества по сравнению с аналогичными из крепированной
бумаги: мягкость, прочность, стабильность размеров в сухом и
влажном состояниях и пр. К тому же их себестоимость оказы-
вается несколько более низкой.
Для повышения впитывающей способности бумаги и умень-
шения ее жесткости известна рекомендация об использовании
поверхностно-активного вещества (например, синтанола ДС-10,
выпускаемого отечественной промышленностью) путем его не-
прерывной дозировки в машинный бассейн. Однако при этом
следует иметь в виду, что если при дозировке поверхностно-
активного вещества (ПАВ) будет превзойден предел адсорбции
его целлюлозными волокнами, это связано не только с пере-
расходом ПАВ и недопустимым с точки зрения охраны при-
роды спуском его в канализацию, но и с возможностью воз-
никновения сильного пенообразования в потоке массы, посту-
пающей на бумагоделательную машину. Поэтому ПАВ лучше
применять не введением в бумажную массу, а обработкой им
готовой бумаги.
В композиции массовых и наиболее дешевых видов бумаги
санитарно-бытового назначения применяется древесная масса,
иногда термомеханическая. В последнее время в производстве
санитарно-бытовых видов бумаги вместо беленой сульфатной
целлюлозы находит применение беленая химико-механическая
масса (ХММ). Отбелка ХММ осуществляется перекисью водо-
рода. При степени помола 16—20°ШР этот продукт применя-
ется в производстве пушонки, предназначенной для изготовле-
ния детских пеленок, заменяя в них от 40 до 80 % беленой
сульфатной целлюлозы и обеспечивая при этом высокие пока-
затели качества этого вида продукции. При степени помола
23—36°ШР беленая химико-механическая масса может заме-
нить от 25 до 40 % беленой сульфатной целлюлозы в компози-
ции туалетной и полотенечной видов бумаги с одновременным
получением более высоких показателей пухлости и мягкости.
388
При сравнительной оценке различных свойств санитарно-
гигиенических и бытовых видов бумаги механическая прочность
в воздушно-сухом состоянии бумаги обычно является показате-
лем второстепенной важности, так как в условиях практиче-
ского применения подобные виды бумаги не подвергаются
сколько-нибудь значительным усилиям. Между тем показатель
влагопрочности для этих видов бумаги существенно важен, по-
скольку в практических условиях рассматриваемые виды бу-
маги во многих случаях подвергаются увлажнению, при кото-
ром происходит ослабление бумаги, препятствующее уже ис-
пользованию ее по потребительскому назначению. Поэтому бу-
мажные полотенца и пеленки, носовые платки и гигиенические
пакеты должны обладать достаточной влагопрочностью, обес-
печивающей возможность их практического применения.
Для указанных изделий методы придания бумаге влагопроч-
ности путем сообщения ей влагонепроницаемости в данном
случае неприменимы, так как наряду с влагопрочностью бу-
мага для этих изделий должна обладать впитывающей спо-
собностью. Поэтому в практике применительно к широкому ас-
сортименту санитарно-бытовых видов бумаги непригодны ме-
тоды их пергаментации, покрытия поверхности их пленкой
лака, фольги или пластической массы и даже обычная про-
клейка бумаги в массе канифольным клеем. Метод пересуши-
вания бумаги с использованием на последней стадии сушки
высокой температуры сушильного процесса, что способствует
приданию бумаге известной влагоцрочности, также не может
быть рекомендован, так как этот метод вызывает некоторую
гидрофобизацию бумаги и, следовательно, ограничивает ее
смачиваемость водой или водными растворами и уменьшает
впитывающую способность. Таким образом, для придания вла-
гопрочности санитарно-бытовым видам бумаги различного на-
значения пользуются обычно введением в композицию бумаги
некоторых химикатов, которые подаются либо в бумажную
массу' при изготовлении бумаги, либо на поверхность уже го-
товой бумаги.
При этом использование меламиноформальдегидной смолы
нашло ограниченное применение, так как бумага приобретает
некоторые нежелательные в данном случае свойства, жесткость
ее на ощупь и мягкость существенно снижаются, уменьшается
также белизна и впитывающая способность. Бумага при этом
приобретает высокую степень влагопрочности, однако примени-
тельно к рассматриваемым видам бумаги в подавляющем
большинстве случаев высокой степени влагопрочности и не тре-
буется. Переработка оборотного брака такой бумаги связана
с трудностями из-за необходимости создания при этом кислой
среды, высокой температуры и относительно длительного цикла
переработки при периодической схеме роспуска оборотного
брака или специального оборудования при осуществлении не-
прерывного режима переработки оборотного брака. Так как
13 Заказ № 2948
389
обычно используемая меламиноформальдегидная смола не рас-
творима в воде и применяется в растворе соляной кислоты, то
вводить именно такую смолу на поверхность готовой бумаги
нельзя.
По сравнению с меламиноформальдегидной смолой приме-
нительно к выработке влагопрочных санитарно-бытовых видов
бумаги катионная карбамидоформальдегидная смола имеет ряд
существенных преимуществ. Эта смола значительно дешевле
меламиноформальдегидной, она водорастворима и может быть
использована для поверхностной обработки бумаги, что ис-
ключает попадание ее в сточные воды предприятия; влагопроч-
ный оборотный брак бумаги, содержащей эту смолу, легче
перерабатывается. Однако при ее использовании для заверше-
ния процесса поликонденсации смолы в бумаге требуется не-
сколько более высокая температура бумагосушильных ци-
линдров.
К сказанному следует добавить, что из-за известной токсич-
ности меламино- „и карбамидоформальдегидная смолы могут
бьгпДприменены в композиции только тех видов санитарно-
бытовой бумаги и изделий из них, которые не предназначены
для длительного контакта с кожей человека (салфетки, поло-
тенца, носовые платки), и их использование исключается для
бумаги, служащей для получения детских пеленок, гигиениче-
ских пакетов и перевязочных материалов. При использовании
указанных синтетических смол должно быть обращено внима-
ние на то, чтобы в сточных водах предприятия содержание сво-
бодного формальдегида не превышало норм, предусмотренных
действующим санитарно-техническим регламентом.
Для придания санитарно-бытовым видам бумаги временной
(на период практического использования) влагопрочности це-
лесообразно при выработке этих видов бумаги осуществлять
их поверхностную обработку глиоксалем (С2Н2О2), который
практически не изменяет впитывающую способность .бумаги.
Значительное увеличение капиллярной впитываемости са-
нитарно-бытовых видов бумаги без существенного снижения
показателя их влагопрочности может быть достигнуто путем
обработки бумаги сополимерами окисей этилена и пропилена,
особенно сополимером, получившим название проксанол ЦЛ-3.
Обработка влагопрочной бумаги раствором этого вещества при
его концентрации 0,01 %, судя по литературным данным, по-
зволяет увеличить впитывающую способность бумаги почти
в 40 раз.
Бумага для производства санитарно-бытовых видов бумаги
изготавливается из бумажной массы, содержащей целлюлозу
садкого помола (20—24 °ШР), что необходимо для обеспечения
важнейших показателей ее качества (высокой впитывающей
способности, мягкости и др.). Вследствие этого, а также из-за
низких значений массы 1 м2 этих видов бумаги при их выра-
ботке масса на сетке легко обезвоживается и их изготовление
390
можно осуществлять на современных быстроходных бумагоде-
лательных машинах при скорости 1800—2000 м/мин и выше.
Бумагу сушат при высокой температуре греющей поверхности,
а крепирование производят шабером на цилиндре большого
диаметра.
Для выработки тонкой бумаги санитарно-бытового назначе-
ния обычно используются самосъемочные бумагоделательные
машины, но могут быть применены и машины другого типа.
Сведения о технологическом режиме производства и свой-
ствах разных видов бумаги санитарно-бытового назначения
наиболее полно приведены в работе [21], а дополнительные све-
дения по материалу настоящего раздела имеются в книге [20,
с. 430—442].
§ 74. БУМАГА-ОСНОВА ДЛЯ МЕЛОВАНИЯ
Мелование бумаги заключается в нанесении на ее поверх-
ность покровного слоя, состоящего в основном из минеральной
суспензии или пасты на водной основе. Чаще всего мелование
(баритаж) осуществляют для использования мелованной бу-
маги в полиграфии или же для изготовления фотографической
бумаги. В результате нанесения мелованного слоя поверхность
бумаги становится более .ровной и сомкнутой, что обеспечивает
равномерное впитывание бумагой печатной краски и получение
качественных и контрастных отпечатков. При изготовлении фо-
тографической бумаги мелование обеспечивает последующее
равномерное нанесение фотографических покрытий и получение
качественных фотографических отпечатков.
Основа мелованной бумаги для печати. Наилучшее качество
мелованной бумаги достигается на отдельно стоящих станках,
с помощью которых на бумагу наносится относительно толстый
покровный слой. При этом обеспечиваются надлежащие усло-
вия взаимодействия поверхности с печатной краской или с фо-
тографическими покрытиями, однородность поверхности, глад-
кость, непрозрачность и белизна бумаги. Все это, в свою оче-
редь, обеспечивает хорошее восприятие глазом печатного изо-
бражения вследствие оптического контраста на оттиске, т. е.
различия в яркости печатных и пробельных элементов изобра-
жения. Эти станки в современных условиях могут работать со
скоростью до 1200 м/мин.
Наиболее дешевая мелованная бумага с тонким покровным
слоем получается в результате проведения процесса мелования
на самой бумагоделательной машине. При этом использование
в композиции бумаги-основы для мелования древесной массы и
полуцеллюлозы желательно не только для удешевления бумаги,
но и для уменьшения ее прозрачности, возможно, снижения
массы 1 м2 бумаги при условии обеспечения повышенной силы
связи между волокнами, а также для повышения равномерно-
сти просвета. Эти полуфабрикаты желательно вводить в беле-
ном виде. Равномерность просвета основы мелованной бумаги
13* 391
достигается также введением в композицию этого вида бумаги
беленой целлюлозы лиственных пород древесины.
Независимо от назначения мелованной бумаги основа дол-
жна обладать равномерным просветом, минимальными колеба-
ниями массы 1 м2, толщины и влажности, отсутствием на по-
верхности маркировки от сукон и сеток и возможно большей
непрозрачностью при достаточно высокой белизне.
Иногда ошибочно считают, что в процессе мелования ча-
стицы пигмента покроют относительно грубую поверхность бу-
маги-основы и скроют таким образом ряд ее дефектов: облач-
ный просвет, маркировку от сукон и сеток, различного рода
полосы, посторонние включения и пр. Однако на самом деле
процесс мелования чаще выявляет эти дефекты, чем их ретуши-
рует, и затем в процессе печати на мелованной бумаге они про-
являются резко.
Механическая прочность мелованной бумаги определяется
показателями прочности бумаги-основы. Мелованная бумага
для офсетной печати должна иметь большую механическую
прочность по сравнению с мелованной бумагой для высокой пе-
чати и более высокое сопротивление выщипыванию мелован-
ного слоя. Однако к показателям гладкости и сжимаемости ме-
лованной бумаги, предназначенной для офсетной печати, высо-
кие требования не предъявляются.
Бумага, служащая основой для мелования, в зависимости от
назначения мелованной бумаги выпускается с различной мас-
сой 1 м2. При изготовлении тонкой мелованной бумаги для пе-
чатания многокрасочных массовых изданий главным образом
методами офсетной и глубокой печати используют основу с мас-
сой 1 м2 45—50 г. Большинство разновидностей мелованной бу-
маги, применяемых для печати текста и многокрасочных ил-
люстраций, выполнены на основе с массой 1 м2 от 60 до 200 г.
Масса 1 м2 коробочного мелованного картона достигает 300 г
и более, а сплошного или склеенного из двух полотен мелован-
ного картона для игральных карт — 300 г.
При таком разнообразии мелованной продукции технические
требования к разновидностям бумаги и картона, служащих ос-
новой для мелования, в каждом случае различны и регламен-
тируются соответствующими стандартами.
При выработке основы мелованной бумаги, предназначенной
для офсетной печати, иногда в композиции используют ТММ.
При этом, однако, необходима тщательно разработка волокон
ТММ с установкой дисковой мельницы на третьей ступени раз-
мола. При использовании ТММ в бумаге-основе для мелования
содержание целлюлозы может составлять всего лишь 25%.
Даже сравнительно небольшие колебания массы 1 м2 основы
могут вызвать появление морщин и волнистости на поверхности
мелованной бумаги после прохождения ее через суперкаландр.
Для повышения белизны и непрозрачности, основы в бумаж-
ную массу при изготовлении бумаги вводят минеральный на-
392
полнитель. Зольность бумаги при этом в большинстве случаев
составляет 8—12 %. Для повышения удержания в бумажном
полотне минерального наполнителя и мелких волокон и повы-
шения равномерности просвета бумаги целесообразно непосред-
ственно перед отливом бумажного полотна в бумажную массу
вводить некоторые химические добавки (например, полиэтиле-
нимин), а на бумагоделательной машине вместо регистровых
валиков использовать гидропланки. Для того чтобы предотвра-
тить скручивание бумаги и разносторонность ее поверхностей,
полезно основу для мелования вырабатывать с применением со-
временных двухсеточных формующих устройств.
Известно, что лиственная целлюлоза, хотя и улучшает рав-
номерность просвета бумаги и обеспечивает известное снижение
деформации бумаги при намокании, одновременно снижает ее
влагопрочность и сопротивление к выщипыванию. Поэтому
в зависимости от разновидности вырабатываемой бумаги сле-
дует выбирать оптимальное количество лиственной целлюлозы
в композиции с учетом ее влияния на свойства бумаги. Макси-
мальное содержание лиственной целлюлозы при этом обычно
не превышает 50 %.
Нельзя однозначно ответить на вопрос, какова должна быть
степень проклейки основы мелованной бумаги, предназначенной
к использованию в полиграфической промышленности. Вели-
чина этого показателя в первую очередь находится в зависи-
мости от способа нанесения меловального состава на поверх-
ность бумаги. При нанесении покровного слоя валиками,
щетками или воздушным шабером, когда содержание сухих
веществ в массе покровного слоя не превышает 50%, основа
мелованной бумаги должна быть хорошо клееной с показателем
степени проклейки по Коббу 15—20 единиц, с тем чтобы влага
покровного слоя глубоко не проникала в толщу бумаги.
В случаях нанесения покровного слоя скользящим шабером
(лезвием), когда содержание сухих веществ в меловальной
массе может достигать 60—65 %, степень проклейки основы
мелованной бумаги может быть снижена до 30—35 единиц по
Коббу. При этом достигается хорошее сцепление покровного
слоя с основой. Существует мнение, что при нанесении мело-
ванного слоя шабером со скоростью 1300 м/мин вообще отпадет
необходимость в проклейке бумаги-основы для обеспечения рав-
номерного смачивания поверхности бумаги меловальным со-
ставом.
Как правило, при обычной проклейке бумаги канифольным
клеем pH водной вытяжки из бумаги находится в кислой обла-
сти. Так как среда покровного слоя обычно щелочная, то воз-
можна расклейка бумаги. Поэтому при выработке основы ме-
лованной бумаги предпочтительнее пользоваться методом про-
клейки, осуществляемым в нейтральной или в слабощелочной
средах. С этой целью в практике многих предприятий, спе-
циализирующихся на выпуске мелованной бумаги, проклейку
3'
основы мелованной бумаги осуществляют клеем аквапел (ди-
мер алкилкетена).
Во избежание чрезмерного ослабления бумаги под дей-
ствием жидкой фазы меловальной суспензии важным является
сообщение бумаге свойства влагопрочности. С этой целью целе-
сообразно при изготовлении бумаги в бумажную массу вводить
катионную карбамидоформальдегидную смолу марки МКС-10П,
одновременно сообщающую бумаге пониженные величины де-
формации при намокании и остаточной деформации.
Основа фотографической бумаги. Особым видом бумаги-ос-
новы для мелования является основа фотографической бумаги,
называемая также фотоподложкой. Эта бумага в мировой прак-
тике изготовляется различных марок с массой 1 м2 от 80 до
240 г. Хотя к качеству отдельных марок бумаги предъявляются
специфичные для них требования, тем не менее общие для всех
разновидностей бумаги основные требования сводятся к сле-
дующему: максимальная частота и фотоинертность, высокая бе-
лизна, низкая впитывающая способность, высокая гладкость и
способность сохранять ее после увлажнения и высушивания, до-
статочная механическая прочность в сухом состоянии и высокая
влагопрочность, долговечность, низкая линейная деформация
при увлажнении и остаточная деформация, равномерный
просвет.
Указанный комплекс требований в значительной степени ос-
ложняет технологию изготовления основы фотобумаги, подле-
жащей последующему мелованию (баритованию). Действи-
тельно, требования максимальной чистоты, фотоинертности, вы-
сокой степени белизны и долговечности, а также пониженной
деформации бумаги при увлажнении и остаточной деформации
диктуют необходимость применения специальной облагорожен-
ной целлюлозы. Однако по сравнению с применением обычной
беленой хвойной целлюлозы это влечет за собой снижение по-
казателей механической прочности и проклейки вырабатывае-
мой бумаги. Требование равномерности просвета бумаги свиде-
тельствует о целесообразности введения в композицию сульфат-
ной целлюлозы лиственных пород древесины с доведением ее
содержания до 30 % и с осуществлением ее раздельного раз-
мола с облагороженной сульфитной хвойной целлюлозой марки
«фото» (содержание а-целлюлозы 89—90 %), вводимой в ком-
позицию бумаги в количестве 70 %. Рекомендуемая степень по-
мола лиственной целлюлозы 50—55 °ШР, а хвойной в зависи-
мости от массы 1 м2 вырабатываемой бумаги — до 32—42 °ШР.
При этом для выработки основы с массой 1 м2 100 и 135 г хвой-
ная целлюлоза может размалываться до 38—42 °ШР, а для вы-
работки основы с массой 1 м2 235 г хвойная целлюлоза может
быть размолота до 32—36 °ШР.
Целлюлоза для изготовления основы фотобумаги должна от-
личаться следующими специфическими свойствами: повышен-
ными показателями белизны и чистоты (низкой сорностью),
394
а также долговечностью, характеризуемой малым снижением
белизны при термообработке. Кроме того, в целлюлозе должны
быть ограничены содержание смолы, зольность и зольный со-
став. Последнее ограничение связано с тем, что некоторые эле-
менты зольного состава (например, соединения железа) оказы-
вают вредное влияние на светочувствительный слой, вызывая
появление в нем черных точек, и снижают белизну бумаги.
Влагопрочность основы фотобумаги необходима как для
надлежащего проведения операции баритования бумаги, так и
для обеспечения одного из важных потребительских свойств го-
товой фотобумаги — ее устойчивости при появлении фотоотпе-
чатков в водной среде щелочного характера.
Существенное снижение деформации бумаги с приданием
ей влагопрочности достигается при введении в композицию не-
которых синтетических смол, например меламиноформальде-
гидной, используемой в количестве до 2 % к массе волокон. Од-
новременно устраняется дефект, связанный с образованием
пузырей на готовой фотографической бумаге при проявлении
фотоотпечатков. Недостаток введения меламиноформальдегид-
ной смолы — некоторое снижение при этом белизны бумаги.
Этот недостаток может быть почти полностью устранен при за-
мене меламиноформальдегидной смолы на водорастворимую
катионную карбамидоформальдегидную смолу, которую, не опа-
саясь заметного снижения белизны бумаги, можно вводить
в композицию и в большем количестве, чем меламиноформаль-
дегидную.
Основа фотобумаги должна отличаться низкой впитываю-
щей способностью, необходимой также для обеспечения способ-
ности бумаги сохранять гладкость после проявления и высуши-
вания фотоотпечатков. Кроме того, от скорости впитывания и
величины впитывающей способности влаги основой фотобумаги
зависит ее скручиваемость и деформирование при намокании и
последующем высыхании.
Так как основа фотобумаги подвергается баритованию и
нанесению светочувствительных слоев, ее поверхность не может
быть чрезмерно гидрофобной из-за опасения плохого смачива-
ния при нанесении соответствующих покрытий. Поэтому невоз-
можно низкую впитывающую способность бумаги обеспечить
одной только проклейкой в массе с целью придания бумаге
гидрофобных свойств. Проклейка рассматриваемого вида бу-
маги оказывается сложной. Так как проявитель фотографиче-
ских отпечатков может иметь разный состав, но неизменно ще-
лочную среду, принято впитывающую способность бумаги опре-
делять по отношению к 10 %-ному водному раствору соды.
Таким образом, клей для проклейки в массе должен быть
не только мелкодисперсным, светостойким и фотоинертным, но
быть щелочеустойчивым и придавать бумаге достаточно высо-
кие гидрофобные свойства, затрудняющие проникновение ще-
лочного раствора в толщу бумаги. Поскольку этим ограни-
395
читься нельзя, целесообразно наряду с проклейкой в массе
практиковать поверхностную обработку бумаги в клеильном
прессе с применением гидрофильных проклеивающих веществ
(например, водных растворов ЫаКМЦ). Такая поверхностная
обработка бумаги обеспечит прочное сцепление баритового слоя
с основой.
Исследования показали хорошие результаты использования
для проклейки в массе парафиновой дисперсии, гарантирующей
получение высокой степени проклейки и гладкости, низкую впи-
тывающую способность бумагой 10%-ного раствора соды и ма-
лую деформацию бумаги при намокании и остаточную дефор-
мацию. Существенный недостаток применения парафиновых
дисперсий — снижение величины основных показателей механи-
ческой прочности бумаги. В нашем случае этот недостаток в ка-
кой-то степени компенсируется описанным выше режимом раз-
мола компонентов массы.
Перед поверхностной обработкой в клеильном прессе бу-
мажное полотно должно иметь достаточно сомкнутую структуру
с минимальной пористостью, а наносимый поверхностный со-
став должен обладать по возможности большей вязкостью. Ше-
роховатая поверхность бумаги способствует увеличению рас-
хода наносимого в клеильном прессе клея и неравномерному
распределению его на поверхности бумаги, что может привести
к большому различию в смачиваемости отдельных участков бу-
маги и нарушению режима ее последующего баритования. Вы-
ступающие на поверхности бумаги отдельные волокна могут иг-
рать в дальнейшем роль фитилей, облегчающих проникновение
водных растворов в структуру бумаги.
С увеличением гладкости и плотности основы фотобумаги
перед клеильным прессом повышается эффективность поверх-
ностной проклейки при меньшем расходе проклеивающих ве-
ществ, снижаются одновременно впитывающая способность и
угол смачивания бумаги. Этим обосновывается целесообраз-
ность установки каландра перед клеильным прессом при произ-
водстве основы фотобумаги, что было практически подтверж-
дено в производственных условиях.
Для выработки основы фотобумаги на бумагоделательной
машине необходимо разместить два клеильных пресса. При про-
пуске бумаги через второй клеильный пресс снижается впиты-
ваемость основой 10%-ного раствора соды, одновременно уве-
личивается способность бумаги сохранять гладкость после об-
работки химикатами.
В композицию основы фотобумаги для повышения степени
ее белизны и непрозрачности, а также для снижения деформа-
ции при увлажнении вводят минеральные наполнители: дву-
окись титана, бланфикс, тальк. Содержание наполнителя в бу-
маге (зольность) зависит в первую очередь от композиции
бумаги по виду используемых волокнистых материалов и их бе-
лизны, а также от массы 1 м2 изготовляемой бумаги. Следует
396
иметь в виду, что кроме указанных выше положительных ка-
честв, которые наполнители придают бумаге, они передают ей
и некоторые отрицательные свойства: снижают механическую
прочность бумаги в сухом и во влажном состояниях, а также
степень ее проклейки, увеличивают впитывающую способность
бумаги к 10 %-ному раствору соды. Модифицированные напол-
нители в известной степени устраняют эти отрицательные воз-
действия наполнителя на бумагу.
Тонкие виды бумаги с массой 1 м2 80—100 г особенно нуж-
даются в повышении их непрозрачности и белизны. Однако их
ослабление и повышение впитывающей способности нежела-
тельно. Поэтому при выработке тонких видов бумаги в каче-
стве наполнителя предпочтительнее использовать двуокись ти-
тана, которая будучи введена в композицию бумаги даже
в малых количествах, не вызывающих заметного снижения ме-
ханической прочности бумаги, способствует существенному по-
вышению ее белизны и непрозрачности.
Особым видом основы фотобумаги является основа с двух-
сторонним полиэтиленовым покрытием. Такая основа не только
обеспечивает существенное улучшение качества готовой фото-
бумаги, в особенности для цветных снимков, но и имеет другие
существенные преимущества перед обычной основой фотобу-
маги: она исключает необходимость последующего баритажа
основы и ее использование приводит к сокращению расхода се-
ребра в светочувствительном слое. Технология изготовления по-
добной бумаги здесь не рассматривается, так как такая бумага
в сущности не является уже основой для мелования. Некоторые
сведения об этой бумаге приведены в работе [20, с. 525—534].
§ 75. КОНДЕНСАТОРНАЯ БУМАГА
Эта бумага объединяет многочисленные и разнообразные-
марки этого вида тонкой электроизоляционной бумаги. В зави-
симости от назначения конденсаторной бумаги толщина ее
может находиться в пределах от 4 до 30 мкм, плотность от 0,#
до 1,4 г/см3, зольность от менее 0,3 до 3% (для оксидной бу-
маги) (т. е. конденсаторной бумаги, содержащей в композиции
микродисперсную окись алюминия в качестве активного напол-
нителя— адсорбента). Разные марки этого вида бумаги отли-
чаются между собой различными показателями электрической
прочности и диэлектрических потерь соответственно предъяв-
ляемым требованиям к бумажным конденсаторам, для изготов-
ления которых предназначена та или иная марка конденсатор-
ной бумаги.
Бумажные конденсаторы делят на три основные группы:
конденсаторы постоянного тока (слаботочные), конденсаторы
переменного тока промышленной и средней звуковой частоты
(сильноточные, или силовые), высоковольтные импульсные кон-
денсаторы. Конденсаторы постоянного тока находят широкое
397
применение в радио- и телевизионной аппаратуре, электронных
устройствах, автоматике и телемеханике. Бумажные конденса-
торы второй группы используют для повышения коэффициента
мощности в сетях тока промышленной частоты, в сетях звуко-
вых частот, для работы в устройствах связи, телемеханики и
релейной защиты линий электропередачи, а также для работы
в линиях электропередачи постоянного тока. Высоковольтные
импульсные конденсаторы применяют в установках для высо-
ковольтных импульсных испытаний линий электропередачи, для
электротехнологических целей, для создания сверхсильных им-
пульсных токов и магнитных полей, при получении мощных им-
пульсных источников света, в лазерной и ракетной технике.
Соответственно указанному конденсаторная бумага повышен-
ной плотности предназначена для работы при постоянном и
импульсном напряжениях, а менее плотная — при переменном
напряжении.
В качестве исходного волокнистого материала для изготов-
ления конденсаторной бумаги рекомендуется использовать спе-
циальную электроизоляционную целлюлозу: с предварительным
гидролизом сульфатную небеленую целлюлозу из хвойных по-
род древесины или полисульфидную, полученную после варки
в мягких условиях с тщательной промывкой и кисловкой для
уменьшения зольности целлюлозы. В зависимости от марки кон-
денсаторной бумаги применяют отечественную электроизоляци-
онную целлюлозу марок Э-1, Э-2 и Э-3.
После роспуска листовой целлюлозы в гидроразбивателе и
предварительного ее размола целлюлозу подвергают в бассейне
набуханию, что обеспечивает надлежащий режим последующего
размола целлюлозы без существенного укорочения волокон при
хорошем их фибриллировании. Предварительный размол цел-
люлозы обычно осуществляют с использованием циклической
или непрерывно-циклической схемы.
Основной размол целлюлозы осуществляют непрерывным
способом в дисковых мельницах или гидрофайнерах с доведе-
нием степени помола целлюлозы в конце всего процесса раз-
мола до 97—99 °ШР. Иногда основной процесс размола прово-
дят в две ступени, между которыми в промежуточном бассейне
производится охлаждение бумажной массы и дополнительное
ее набухание.
По опыту бумажной фабрики «Коммунар» рекомендуется
привозную электроизоляционную целлюлозу после предвари-
тельного размола и набухания промывать на вакуум-фильтре
деионизированной водой с целью очистки целлюлозы от ионов,
снижающих диэлектрические свойства конденсаторной бумаги.
Расход воды на промывку составляет примерно 50 м3 на 1 т
промываемой целлюлозы.
Очистку бумажной массы перед ее поступлением на бума-
годелательную машину осуществляют обычно в центробежных
очистителях (эркенсаторах) и узлоловителе закрытого типа (се-
398
лектифайере). В настоящее время вихревые очистители (центи-
клинеры или фортрапы) для этой цели стараются не применять,
так как они способствуют чрезмерно большому скручиванию
волокон. Эти очистители используют в основном на линии очи-
стки1 оборотной воды.
Конденсаторную бумагу отливают на бумагоделательных
машинах при скорости выработки тончайшей бумаги (толщи-
ной 4—5 мкм) 40—65 м/мин и обрезной ширине бумажного по-
лотна 1600 мм (бумагоделательная машина марки Б-12). Более
толстую конденсаторную бумагу получают при скорости ма-
шины до 100—120 м/мин при обрезной ширине бумажного по-
лотна 2520 (бумагоделательная машина марки Б-37А). Конден-
саторная бумага может быть изготовлена и на двухсеточной бу-
магоделательной машине марки Б-53 при обрезной ширине
бумажного полотна 2520 мм с производительностью 3 т/сут при
выработке бумаги толщиной 10 мкм. Имеются сведения о ис-
пользовании при выработке конденсаторной бумаги бумагоде-
лательной машины с обрезной шириной бумажного полотна до
4300 мм.
Особенностями конструкции бумагоделательных машин для
выработки конденсаторной бумаги являются: напускное уст-
ройство открытого типа, длинный сеточный стол с регистровыми
валиками и гидропланками,' двухзональное трясочное устрой-
ство, 10—12 отсасывающих ящиков, гауч-вал отсасывающего
типа, пересасывающее устройство для снятия бумажного по-
лотна с сеточного стола и переноса в мощную прессовую часть
машины, многодвигательный привод.
Концентрация массы при отливе находится в пределах от
0,1 % (при выработке конденсаторной бумаги с массой 1 м25г)
до 0,33 % (при выработке бумаги с массой 1 м2 15г). При вы-
работке тонкой конденсаторной бумаги используется машинная
металлическая сетка (тройная) № 40/120 и № 34/102 при выра-
ботке более толстых марок конденсаторной бумаги. Применяе-
мые прессовые сукна имеют массу 1 м2 от 510 до 800 г и срок
службы от 10 до 25 сут. Сушильные сукна с массой 1 м2 от
1750 до 3450 г служат 6—12 мес и более.
Бумагу сушат при низкой температуре поверхности сушиль-
ных цилиндров: 30—45 °C при выработке тончайшей бумаги,
40—65 °C при выработке бумаги толщиной 12—15 мкм и 60—
90 °C при выработке конденсаторной бумаги толщиной 22—
30 мкм. Режим сушки должен обеспечивать медленный подъем
от цилиндра к цилиндру температуры сушильной поверхности
с последующим ее снижением во второй половине сушильного
процесса. После сушильных цилиндров бумажное полотно ох-
лаждается на холодильных цилиндрах и наматывается на на-
кате бумагоделательной машины с влажностью 6—8 %.
Для надлежащего уплотнения конденсаторную бумагу про-
пускают через суперкаландр. Перед этим ее увлажняют на ув-
лажнительном станке. Степень увлажнения бумаги зависит от
399
требуемой степени ее уплотнения. Так, для получения бумаги
плотностью 1,0; 1,2; 1,3 и 1,35 г/см3 влажность бумаги перед
каландрированием должна быть соответственно 13—15, 20—25,
27—33 и 30—35 %.
Для повышения электрической прочности и снижения ди-
электрических потерь в композицию конденсаторной бумаги
вводят некоторые химические вещества. Наиболее целесооб-
разно, по мнению автора, вводить их не в бумажную массу,
а на поверхность бумаги вместе с водой при увлажнении бу-
маги перед ее каландрированием. Такой метод введения хими-
ческих добавок обеспечивает лучшее использование вводимого
химиката и предотвращает загрязнение им сточной воды.
С увеличением плотности каландрируемой бумаги повы-
шают линейную нагрузку между валами суперкаландра
с 3,5 кН/см при уплотнении бумаги до 1,0—1,2 г/см3 до 4,5—
5,0 кН/см при уплотнении бумаги до 1,3—1,35 г/см3.
Характерной особенностью производства конденсаторной бу-
маги является использование в этом производстве воды различ-
ной степени очистки. Отлив полотна конденсаторной бумаги
осуществляется на глубоко очищенной деионизированной (обес-
соленной) воде, не содержащей ионов, отрицательно влияющих
на диэлектрические свойства изготовляемой бумаги. Эта вода
применяется также в качестве сеточной спрысковой воды. Отхо-
дящая сеточная спрысковая вода по своим свойствам мало от-
личается от свежей деионизированной воды и она может быть
полностью использована в качестве оборотной. Концентрация
волокон в этой воде крайне мала и составляет примерно
0,005 %.
Регистровая вода и вода из отсасывающих ящиков содержит
известное количество растворенных нежелательных органиче-
ских и неорганических примесей, а также токопроводящих
включений. Поэтому использование этой воды в качестве обо-
ротной, даже после ее очистки на центриклинерах, ограничи-
вают, в особенности при изготовлении особо ответственных раз-
новидностей конденсаторной бумаги. Избыток этой воды при-
меняют в технологическом потоке других бумагоделательных
машин, т. е. в том случае, когда он не оказывает вредного влия-
ния на качество изготовляемой бумаги.
Коагулированную и фильтрованную воду можно использо-
вать в технологическом потоке только там, где нет ее непосред-
ственного соприкосновения с целлюлозой, бумажной массой или
бумагой. Во всех остальных случаях следует использовать де-
ионизированную воду.
Среди разновидностей конденсаторной бумаги особое место
занимает бумага для электролитических конденсаторов, при
выработке которой требования к производственной воде особо
ужесточены. Эта бумага, в отличие от обычных разновидностей
конденсаторной бумаги, не применяется в качестве электроизо-
ляции, а служит носителем рабочего электролита. Она должна
400
отличаться химической чистотой и иметь пористую структуру
с высокой впитывающей способностью.
Бумага изготовляется из слабо размолотых волокон небеле-
ных материалов. Беленые волокна в композиции этой бумаги не
рекомендуется применять из-за опасения попадания в бумагу
хлоридов, которые резко сокращают срок службы электролити-
ческих конденсаторов. Для электролитических конденсаторов
низковольтной группы оказалось целесообразным вводить в ком-
позицию бумаги 10—20 % неразмолотой осиновой целлюлозы,
благодаря чему уменьшается плотность бумаги и увеличивается
ее впитывающая способность.
Для изготовления электролитических конденсаторов высоко-
вольтной и средневольтной групп рекомендуется применять
двухслойную бумагу, высокая впитывающая способность кото-
рой достигается за счет использования для основного слоя бу-
мажной массы с предельно низкой степенью помола, а необхо-
димая механическая прочность обеспечивается применением для
второго (вспомогательного) слоя высокофибриллированной бу-
мажной массы.
Глава 18
НЕКОТОРЫЕ ДЕФЕКТЫ БУМАГИ
И МЕРЫ БОРЬБЫ С НИМИ
Если величина показателей некоторых свойств бумаги выхо-
дит за пределы норм, предусмотренных техническими требова-
ниями для соответствующего вида бумажной продукции, невоз-
можно употребление бумаги по ее целевому назначению или же
затрудняется ее использование потребителями, то бумагу бра-
куют, а отрицательные ее свойства именуют дефектами.
Влияние отрицательных свойств бумаги обычно выражается
в снижении показателей качества, предусмотренных нормами
стандартов на бумагу или изделий из нее: недостаточной меха-
нической прочности, низких показателях специфических свойств
бумаги (электроизоляционных, впитываемости, пригодности
к печати) и др. Может быть также отмечено ухудшение внеш-
него вида бумаги или изделий из нее: наличие сорности, пятен,
отверстий, морщин, складок, облачного просвета, разнооттеноч-
ности и др. Все эти и другие отрицательные свойства бумаги
(колебания во влажности, толщине, массе 1 м2, волнистость и
скручиваемость бумаги, скопление статического электричества
и пр.) снижают выход продукции первого сорта и нередко вле-
кут за собой простои бумагоделательного оборудования и обо-
рудования, применяемого у потребителей бумаги.
В существующих условиях производства указанные отрица-
тельные свойства бумаги неизбежны. Однако дефектами они
становятся лишь в том случае, если величина показателей этих
401
свойств выходит за пределы норм, предусмотренных соответ-
ствующими техническими требованиями для данного вида бу-
мажной продукции. Например, если для какого-либо вида бу-
маги допустимо колебание массы 1 м2 в пределах ±2,5 % от
номинала, то бумага этого вида считается дефектной, если ко-
лебания ее массы 1 м2 превышают указанную величину.
Однако далеко не каждое отрицательное свойство бумаги
имеет точно установленные допустимые нормы. Неясно, какую
степень маркировки поверхности бумаги от сетки или сукон
можно считать предельной для того, чтобы бумага не считалась
дефектной. То же можно сказать о пылимости бумаги и неко-
торых других ее отрицательных свойствах. Это несомненно за-
трудняет решение спорных вопросов между поставщиками и по-
требителями бумаги о качестве той или иной партии бумаги
и настоятельно требует разработки объективных оценок не
только положительных, но и всех отрицательных свойств бу-
маги, что позволит однозначно судить о качестве бумаги и ее
дефектах.
Понятие о качестве бумажной продукции не является посто-
янным во времени. Та продукция, которая в какой-то период
времени считалась вполне качественной, может оказаться
в будущем дефектной в связи с возросшими требованиями по-
требителей. Причины этих возросших требований могут быть
различными: возросшие эстетические потребности населения,
использование потребителями более совершенных и производи-
тельных машин для переработки бумаги или другие изменения
в технологии обработки, переработки или непосредственного
использования бумаги и пр. Поэтому качество бумажной про-
дукции в определенный период времени характеризуется сово-
купностью свойств, определяющих ее пригодность для практи-
ческого использования по целевому назначению в рассматри-
ваемый период времени.
Здесь важно подчеркнуть, что наименования всех свойств
бумаги, определяющих в совокупности ее качество, должны
быть в каждом случае достаточно точно определены. Вреден
как излишний показатель, так и недостаток в совокупности ка-
кого-либо показателя. В первом случае может быть необосно-
ванно завышена отбраковка бумаги, в сущности вполне хоро-
шего качества. Во втором случае потребительская ценность бу-
маги будет недостаточно охарактеризована, что может вызвать
повышенный брак бумаги или какие-либо затруднения при ее
практическом использовании.
При перевозке рулонов бумаги, в особенности на дальние
расстояния и при многократных перегрузках, очень часто на-
блюдаются случаи повреждения не только бумажной упаковки
рулонов, но и самой товарной бумаги: ее загрязнение, надрывы,
разлохмачивание торцов рулонов, вмятины на их поверхности
и др. Наиболее часто повреждаются рулоны при отсутствии эле-
ментарной механизации во время выгрузки рулонов бумаги из
402
автомашин, вагонов, барж и трюмов морских и речных судов.
Падение рулона с высоты 20 см уже может вызвать его сплю-
щивание и повреждение. Рулонная продукция получает повреж-
дения: от воздействия влажности, ударов, столкновений, трения;
гвоздей, болтов и прочих выступающих из пола подвижного
состава частей; деформации в результате высоких нагрузок, ус-
тановки рулонов на влажном основании. При перемещении го-
товой продукции пользоваться ручными крюками совершенно
недопустимо, независимо от прочности упаковки.
Для предотвращения дефектов бумаги, возникающих при ее
изготовлении на бумагоделательной машине, необходим опера-
тивный контроль за качеством выпускаемой продукции. С этой
целью полезно использовать ЭВМ, способствующие существен-
ному ускорению оповещения работников, обслуживающих бу-
магоделательную машину, о результате анализа изготовляемой
бумаги. При этом повышается точность результатов испытаний
и их записи с исключением возможных ошибок. Благодаря ис-
пользованию ЭВМ одновременно автоматически осуществляется
подбор информации для статистической обработки данных
о разных показателях качества бумаги. Наконец, с помощью
ЭВМ регулируют процесс изготовления бумаги на бумагодела-
тельной машине. Это позволяет повысить производительность
бумагоделательной машины, снизить брак выпускаемой про-
дукции и потери времени на холостой ход.
Выпуск бумаги с надлежащей стабильной влажностью эко-
номит пар на сушку бумаги, а поддержание постоянства массы
1 м2 бумаги с непрерывным контролем ее зольности обеспечи-
вает не только улучшение качества бумаги, но и значительную
экономию исходных волокнистых материалов. Возрастает тен-
денция к созданию комплексных систем управления путем объ-
единения отдельных блочных систем в единую систему управ-
ления процессом изготовления бумаги на каждом предприятии
в отдельности. Повсеместное использование подобных систем
управления будет способствовать не только повышению эффек-
тивности производства, но и улучшению качества выпускаемой
продукции с резким снижением брака.
Существует очень много причин возникновения дефектов бу-
маги. Эти причины прежде всего связаны с нарушениями тех-
нологических режимов производства, начиная с использования
неподходящих волокнистых материалов и химикатов и кончая
нарушениями в процессах упаковки готовой бумаги и ее транс-
портировки к потребителям.
Иногда при хранении бумаги с покровным слоем в кипах
или в рулонах наблюдается слипание сопряженных поверхно-
стей бумаги. При разделении прилипших друг к другу поверх-
ностей они теряют лоск. Если бумага была лакированной, часто
при этом полностью или частично отрывается слой лака. Сли-
панию способствуют: повышенные давление между сопряжен-
ными поверхностями, температура или влажность окружающей
403
среды, наличие остатков растворителя в покровном слое бу-
маги, увеличение содержания в этом слое пластификаторов,
а также наличие мономерных или низкомолекулярных компо-
нентов в связующем покровного слоя. Возникновение дефектов
бумаги возможно и от неправильного ее использования потре-
бителями при хранении бумаги, при нанесении на ее поверх-
ность печати или при других видах ее использования, а также
в процессах переработки бумаги.
Одно и то же свойство для некоторых видов бумаги жела-
тельно, для других же оно может оказаться дефектом. Так, про-
зрачность является положительным свойством для прозрачных
видов бумаги, но может быть дефектом для тех видов бумаги,
на которых должна быть осуществлена двухсторонняя печать.
Отсюда очевидно, что применение древесной массы и каолина
в композиции некоторых видов бумаги для печати желательно
с точки зрения снижения опасности просвечивания текста на
противоположную сторону листа, но недопустимо при выра-
ботке высокопрозрачных видов бумаги, для которых может слу-
жить причиной дефекта из-за понижения прозрачности бумаж-
ного полотна.
Высокая впитывающая способность необходима для филь-
тровальной или промокательной бумаги, но это может быть де-
фектом для тех видов бумаги, которые предназначены для
письма и должны быть проклеены канифольным клеем.
Жесткость — важное потребительское свойство многих ви-
дов бумажной тары, но отрицательное свойство для большин-
ства видов изделий из бумаги санитарно-бытового назначения
(салфеток, носовых платков, пеленок и пр.).
Таким образом, рассмотрение двух противоположных
свойств бумаги — прозрачности и непрозрачности, упругости и
пластичности, мягкости и твердости, жесткости и вялости и т. д.
дает возможность выявить для того или иного вида бумаги как
факторы, повышающие ее потребительскую ценность, так и
факторы, действующие в противоположном направлении.
Ниже рассматриваются причины наиболее часто встречаю-
щихся дефектов бумаги и меры борьбы с этими дефектами.
§ 76. КОЛЕБАНИЯ МАССЫ 1 М2 БУМАГИ
Чем более равномерной поддерживается масса 1 м2 бумаги,
тем, как правило, более равномерной оказывается бумага и по
другим показателям качества: влажности, толщине, плотности,
просвету, показателям механической прочности и др. Поддер-
жание постоянства массы 1 м2 изготовляемой бумаги является
поэтому важной задачей технологов-бумажников. Допустимые
колебания массы 1 м2 бумаги регламентируются нормами дей-
ствующих стандартов, и бумага с колебаниями массы 1 м2, вы-
ходящими за пределы норм стандартов, не является конди-
ционной.
404
Чрезмерно низкая масса 1 м2 бумаги связана часто с ее ос-
лаблением, повышением светопроницаемости (что нежелательно
для писчей бумаги или бумаги для печати) и с ухудшением
других потребительских свойств бумаги. Чрезмерно высокая
масса 1 м2 бумаги также часто ухудшает ее потребительские
свойства и прежде всего приводит к перерасходу волокон, при-
меняемых для изготовления бумаги. Поэтому желательно вы-
рабатывать бумагу с нормой массы 1 м2, соответствующей
нижнему пределу, допускаемому стандартом. Однако сущест-
вующая технология изготовления бумаги не позволяет ее вы-
рабатывать строго калиброванной по массе 1 м2 и те или иные
колебания величины этого показателя неизбежны. Стараются
лишь ограничить эти колебания нормами, стандарта, соответ-
ствующего виду изготовляемой бумаги.
Колебания массы 1 м2 бумаги могут носить систематический
или неорганизованный характер. В первом случае могут наблю-
даться либо неравномерная масса 1 м2 по ширине бумажного
полотна с постоянным характером колебаний этого показателя
(например, большая величина массы у какой-либо из кромок
или в середине полотна), либо через определенные промежутки
времени повторяющиеся количественно изменения массы 1 м2
бумаги в одном и том же месте по ширине рулона. При неорга-
низованных колебаниях массы 1 м2 изготовляемой бумаги не-
возможно установить нужную закономерность в изменении ко-
лебаний этого показателя качества бумаги. Очень часто оба
вида колебаний массы 1 м2 бумаги случаются одновременно.
Случайные колебания массы 1 м2 бумаги могут маскировать си-
стематические колебания величины этого показателя.
Необходимость изготовления однородной бумаги диктуется
не только требованиями полиграфистов и других потребителей
бумаги. При значительных колебаниях в массе 1 м2 бумаги
нельзя создать устойчивый технологический режим изготовле-
ния ее на бумагоделательной машине, особенно работающей
при высокой скорости. Увеличивается число обрывов бумаж-
ного полотна на машине, затрудняется получение ровной и
плотной намотки его на накате, возрастает число внутрирулон-
ных дефектов.
Чем шире и быстроходнее бумагоделательная машина, тем
труднее обеспечить выработку на ней равномерной по массе 1 м2
бумаги. Прежде всего необходимо создать постоянный техноло-
гический режим производства. Это достигается оснащением
всего технологического потока соответствующей контрольно-из-
мерительной и автоматически регулирующей аппаратурой: регу-
ляторами концентрации и композиции массы, поступающей на
бумагоделательную машину, указателями и регуляторами
уровня массы, регуляторами количества массы, влажности бу-
мажного полотна и др. Существуют и специальные регуляторы
массы 1 м2 бумаги, которые следует устанавливать. Однако не-
обходимо иметь в виду, что они будут эффективно работать
405
только в сочетании с хорошей работой упомянутых выше регу-
ляторов, в частности регулятора влажности бумаги, так как ко-
лебания во влажности бумаги отразятся и на колебаниях ее
массы 1 м2.
Создание постоянного технологического режима производ-
ства в немалой степени зависит от устойчивости физико-меха-
нических показателей используемых полуфабрикатов, постоян-
ства скорости бумагоделательной машины, отсутствия ко-
лебаний концентрации массы при поступлении ее на сетку, по-
стоянства величины, напора и высоты выпускной щели и др.
Необходимо следить за тем, чтобы скорость истечения бумаж-
ной массы по ширине машины была равномерной.
Немаловажную роль играют и расположение узлоловителей,
установка распределителей потока массы, конструкция напор-
ных ящиков и напускных устройств. Практически установлено,
что на линии продольных осей узлоловителей скорость потока
обычно выше, чем на осевой линии промежутков между ними.
Замена обычных узлоловителей вертикальными сортировками
(селектифайерами) или центриклинерами полностью еще не
может обеспечить постоянства скорости по ширине потока
массы, поступающей в напорный ящик. Очень часто колебания
1 м2 вырабатываемой бумаги по ширине бумажного полотна за-
висят от профиля выпускной щели напускного устройства. По-
этому выпускная насадка должна иметь достаточно жесткую
конструкцию и обеспечить возможность плавного регулирова-
ния открытия щели по всей ширине машины. Масса должна по-
ступать на сетку спокойным потоком, направленным по возмож-
ности параллельно ходу сетки без ясно видимых струй и раз-
брызгивания.
Профиль выпускной щели напорного устройства регулиру-
ется с помощью регулировочных винтов, расположенных на оди-
наковом расстоянии друг от друга по всей ширине машины.
Каждый из винтов имеет свой номер, отмеченный на попереч-
ной траверзе над каландром и у наката. Таким образом, по оп-
ределениям проб бумаги, взятых в конце машины по всей ее
ширине, можно легко установить, какой из винтов напускного
устройства требует регулирования.
Для обеспечения равномерного отжима бумажного полотна
по его ширине в прессовой части бумагоделательной машины
необходимо, чтобы давление в прессах по всей ширине машины
было равномерным. Контролировать это легче при наличии
пневматической системы прижима прессовых валов. Неравно-
мерный отжим бумажного полотна в прессах может наблю-
даться в случаях дефектов прессовых сукон, а также при непра-
вильной бомбировке прессовых валов.
В сушильной части бумагоделательной машины необходимо
следить за подачей пара и отводом конденсата для создания
постоянной температуры поверхности сушильных цилиндров и
равномерной влажности сушильных сукон по ширине машины.
406
Повысить равномерность влажности бумаги по ширине полотна
можно установкой устройств для вентиляции карманов между
сушильными цилиндрами, а также заменой сушильных сукон
на сетки из синтетических волокон.
Одной из причин неравномерной влажности бумажного по-
лотна по его ширине и изменений при этом массы 1 м2 бумаги
может быть также неравномерная температура поверхности су-
шильных цилиндров вследствие неправильной установки непо-
движных сифонных труб внутри цилиндров. Необходимо, чтобы
сифоны имели минимальный зазор до внутренней поверхности
цилиндров и были бы установлены под надлежащим углом.
При очистке бумажной массы в узлоловителях под влиянием
вибрации ванн часто наблюдается волнообразное движение по-
тока массы в сборном желобе от узлоловителей. Это приводит
к неоднородности течения потока, поступающего в напорный
ящик. Для предотвращения этого явления рекомендуется син-
хронизировать привод всех узлоловителей с одновременным
сдвигом фаз тряски узлоловителей. Нежелательное совпадение
фаз тряски узлоловителей вызывает явление резонанса, при ко-
тором могут наблюдаться значительные пульсации потока, оп-
ределяющие уровень систематических колебаний массы 1 м2
«бумаги в ее машинном направлении и зависящие также от
частоты собственных колебаний всей системы подачи и распре-
деления бумажной массы. Эффективной мерой борьбы с пуль-
сациями в системе подачи бумажной массы может быть тща-
тельное балансирование роторов насосов и сортировок, а также
центровка осей полумуфт.
Рекомендуется обратить внимание также на придание на-
порному ящику достаточной жесткости во избежание его виб-
рации.
На колебания массы 1 м2 бумаги оказывает влияние и виб-
рация регистровых валиков. Причиной пульсации может быть
также захват воздуха массным насосом или насосом, подаю-
щим воду, а также другие неполадки в работе бумагоделатель-
ной машины, например вибрация формующего ящика.
Колебания концентрации массы в напорном ящике могут
происходить и при повышенном содержании воздуха в потоке
массы. Они происходят из-за флотации волокон, которая вле-
чет за собой неравномерный отлив бумажного полотна и, сле-
довательно, колебания массы 1 м2 вырабатываемой бумаги.
Масса 1 м2 бумаги может колебаться, когда задвижка, которой
регулируется подача массы на бумагоделательную машину,
имеет несовершенную конструкцию и отсутствует возможность
тонкого регулирования количества подаваемой на машину
массы.
В этих случаях при небольшом открытии массной задвижки
наблюдается постепенное уменьшение сечения проходящего
через задвижку потока из-за забивания сечения массой. Это
приводит к уменьшению массы 1 м2 вырабатываемой бумаги.
407
После того как образовавшаяся пробка из массы пробивается
потоком, масса 1 м2 бумаги резко повышается.
Изменения массы 1 м2 бумаги в значительной степени зави-
сят от работы электропривода бумагоделательной машины, его
постоянной и переменной частей. При этом колебания частоты
тока влекут за собой и колебания массы 1 м2 бумаги. Достиг-
нутые за последнее время успехи в области стабилизации час-
тоты тока способствовали уменьшению колебаний массы 1 м2
изготовляемой бумаги. Изменения напряжения в сети, питаю-
щей главный приводной двигатель машины, скольжение ремней
главного электродвигателя или привода сетки машины — все
это также влечет за собой колебания массы 1 м2 изготовляемой
бумаги. Тем не менее современный привод бумагоделательной
машины обеспечивает возможность выработки бумаги с допус-
ками по величине массы 1 м2 в пределах существующих стан-
дартов.
К числу других причин, вызывающих колебания массы 1 м2
бумаги на бумагоделательной машине, следует также отнести
изменения концентрации массы в машинном бассейне, приводя-
щие к колебаниям количества абсолютно сухого вещества, по-
ступающего на сетку. Эта концентрация обычно изменяется во
время перекачивания массы из подготовительного цеха при пло-
хой работе регуляторов или при их отсутствии. Колебания кон-
центрации могут быть и при перекачивании в машинный бас-
сейн мокрого брака из мешалки, находящейся под гауч-валом.
Для выравнивания концентрации рекомендуется предваритель-
ный пропуск мокрого брака из мешалки через сгуститель.
Изменение массы 1 м2 вырабатываемой на бумагоделатель-
ной машине бумаги можно определить и без отбора ее проб
с последующим взвешиванием их на квадратных весах. Основ-
ные признаки, влияющие на постоянство массы 1 м2 бумаги:
изменения в месторасположении на сеточном столе границы пе-
рехода блестящего зеркала бумажной массы в матовую поверх-
ность, в величине вакуума в отсасывающих ящиках и в камерах
отсасывающего гауч-вала, а также в степени натяжения бумаги
между гауч-валом и первым прессом.
При увеличении массы 1 м2 бумаги граница изменения бле-
стящей поверхности массы на сетке бумагоделательной машины
перемещается в сторону гауч-вала, вакуум в отсасывающих
ящиках и в камерах отсасывающего гауч-вала увеличивается,
увеличивается и натяжение бумажного полотна между гаучем
и первым прессом.
С уменьшением массы 1 м2 бумаги указанные три признака
проявляют себя в обратном направлении. По этим признакам
определять качественное изменение массы 1 м2 бумаги можно
лишь в том случае, если есть уверенность, что прочие факторы
технологического процесса (и в первую очередь степень помола
бумажной массы, а также ее композиция) остались неиз-
менными.
408
В промышленности получила признание система одновре-
менного измерения массы 1 м2 и влажности полотна, применяе-
мая в сочетании с регулировкой указанных показателей с по-
мощью ЭВМ. Эта система измерений успешно осуществляется
при выработке различных видов бумаги.
При измерении с высокой точностью массы 1 м2 и влажно-
сти бумажного полотна применяются комбинированные при-
боры с вычислительными устройствами, обеспечивающими од-
новременно коррекцию информации о массе 1 м2 по влажности
и информацию о влажности по массе 1 м2 контролируемого бу-
мажного полотна.
Для измерения и регулирования влажности бумажного по-
лотна существует много видов различной аппаратуры, основан-
ной на использовании разнообразных принципов действия,
среди которых наибольшее распространение приобрел принцип
регистрации влажности бумаги по изменению емкости электри-
ческого конденсатора, между пластинами которого проходит
бумажное полотно.
Дополнительные сведения о методах борьбы с колебаниями
1 м2 бумаги имеются в книге [20, с. 614—623].
§ 77. СКРУЧИВАЕМОСТЬ И ВОЛНИСТОСТЬ
Повышенная скручиваемость бумаги в значительной степени
затрудняет ее применение потребителями и может служить, на-
пример, одной из причин брака беловых товаров: блокнотов,
записных книжек, альбомов, тетрадей и др. Перфокарты, ис-
пользуемые при механизированном машинном счете, должны
быть плоскими, так как заметная их скручиваемость вызывает
нарушение нормальной работы машин, через которые они про-
ходят (рис. 119).
Скручиваемость бумаги вызывает затруднения при наклеи-
вании этикеток, при использовании форзацной бумаги, а также
многочисленных видов бумаги, имеющих одностороннее покры-
тие (гуммированной, баритованной, карбонированной, плюше-
вой, лакированной, бумаги для переводных изображений и др.).
Чрезмерная скручиваемость обойной бумаги влечет за собой
затруднения, связанные с тем, что деформированное бумажное
полотно, поступающее в фестонную сушильную камеру с бума-
гокрасильной или печатной машины, имеет свернутые края и
выпуклость посередине. В этом случае образование нормальных
фестонов невозможно, так как при подъеме наклонным цепным
конвейером полотно бумаги ломается в различных направле-
ниях, что приводит к перекосам фестонов, к их сдавливанию
и слипанию окрашенных поверхностей. Скручиваемость обойной
и цветных декоративных видов бумаги наблюдается чаще всего
при односторонней окраске, печатании рисунка водными кра-
сочными составами и обработке различными эмульсиями
(рис. 120).
14 Заказ № 2948
409
Скручиваемость бумаги в большинстве случаев ЯвЛяётсЯ од-
ним из видов проявления ее разносторонности. Чем больше раз-
личие в ориентации волокон на сторонах бумажного листа при
одной и той же массе 1 м2 бумаги и при всех прочих равных
условиях, а также чем больше различие во влажности обеих
сторон бумаги, тем сильнее проявляет себя скручивание. Дело
в том, что растительные волокна при полном их набухании уве-
Рис. 119. Виды скручивания перфокарт:
1 — поперечное; 2 — продольное; 3 — диагональное
личиваются по длине всего лишь на 1—2 %, а в тех же усло-
виях по ширине на 20—30%. Таким образом, в результате не-
равномерной ориентации волокон на обеих сторонах листа воз-
никают даже при одинаковой степени увлажнения различные
по величине напряжения. Под воздействием большего напряже-
Рис. 120. Поведение обойной бумаги в фестонном сушильном аппарате при
одностороннем увлажнении:
а — отсутствие скручивания; б — скручивание
ния или, вернее, под влиянием разности этих напряжений и про-
исходит скручивание бумаги.
Если по каким-либо причинам оказалось, что стороны листа
бумаги имеют неодинаковую влажность, степень набухания во-
локон на сторонах бумаги будет также различной. Различными
окажутся и напряжение, возникающее вследствие этого на сто-
ронах бумажного листа, что и будет служить причиной одно-
стороннего скручивания бумаги. Понятно, что впитывающая бу-
мага, обеспечивающая быстрое выравнивание влажности на
сторонах листа, будет более плоско лежать на гладкой поверх-
ности по сравнению с клееной бумагой, в которой из-за про-
клейки затруднен влагообмен между сторонами и медленно вы-
равнивается влажность по толщине листа.
410
На двухсеточной бумагоделательной машине можно выраба-
тывать более однородную по свойствам бумагу. Поэтому подоб-
ные машины считаются наиболее пригодными для выработки
плосколежащей бумаги.
Причины разной влажности сторон бумаги могут быть раз-
личными: различная влажность верхних и нижних сушильных
сукон одной и той же сушильной группы, неравномерное увлаж-
нение бумаги перед ее каландрированием и др.
Пористая неклееная бумага, приготовленная из массы сад-
кого помола, практически не скручивается. Вместе с тем плот-
ная бумага, у которой влажность между сторонами листа вы-
равнивается за более длительный промежуток времени, скручи-
вается в большей степени, чем пористая бумага той же тол-
щины.
Влияние минерального наполнителя на склонность бумаги
к скручиванию весьма сложно. Он повышает пористость бумаги
и этим снижает как деформацию бумаги при намокании, так и
склонность к скручиванию. Вместе с тем частицы минераль-
ного наполнителя располагаются по толщине бумажного листа
неравномерно и этим увеличивают разносторонность бумаги.
Этот фактор действует в противоположную сторону и способ-
ствует скручиванию. Однако преобладающим является влияние
первого фактора и, как правило, наличие минерального напол-
нителя в композиции бумаги снижает ее склонность к скручи-
ванию.
Наблюдениями установлено, что, чем сильнее натяжение бу-
мажного полотна в машинном направлении, тем в большей сте-
пени наблюдается скручивание бумаги из-за появления повы-
шенного при этом удлинения увлажненной бумаги в поперечном
направлении и чем больше различие в относительной влаж-
ности воздуха, омывающего противоположные стороны бумаж-
ного листа, т. е. чем больше различие во влажности этих сторон
бумаги, тем в большей степени наблюдается и явление скручи-
ваемости. На кромках бумажного полотна скручивание бумаги
наблюдается в большей степени, чем в середине полотна. Это
связано с тем, что на краях широкого полотна бумаги деформа-
ция бумаги при увлажнении, как и соответственно усадка при
высыхании бумаги, больше, чем в середине полотна.
Введение в бумажную массу крахмала, особенно крахмала
щелочной клейстеризации, способствует увеличению усадки бу-
маги при ее сушке, увеличению плотности и уменьшению ее по-
ристости. Следовательно, опасность скручивания бумаги при
этом возрастает.
Бумага односторонней гладкости имеет склонность к повы-
шенному скручиванию. У такой бумаги более пористой и вла-
гопроницаемой стороной является матовая сторона листа.
Именно эту сторону обычно у такого рода бумаги (бумаги для
спичечных коробок, афишной и др.) смачивают клеем.
Влага довольно быстро впитывается пористой поверхностью
Ц»
411
и проникает в толщу бумаги, задерживаясь у более плотного
слоя вблизи гладкой ее стороны. Поэтому волокна на матовой
стороне набухают и увеличиваются, тогда как на гладкой сто-
роне листа этого не происходит, что и приводит к возникнове-
нию скручивания бумаги с вогнутостью на гладкой стороне
листа.
Для предотвращения скручивания бумаги с односторонним
покрытием часто возникающие при этом напряжения уравнове-
шивают нанесением противоскручивающего слоя на противопо-
ложную сторону листа. При выработке односторонне мелован-
ной бумаги таким противоскручивающим слоем является ра-
створ казеина.
При выработке фотокальки для компенсации возникающих
напряжений от подслоя, связывающего лакированную поверх-
ность бумаги со светочувствительным слоем, на противополож-
ную, также лакированную сторону листа наносится так назы-
ваемый контрслой (слабый раствор желатинового клея), кото-
рый препятствует скручиванию бумаги.
Иногда свернутую скручиванием поверхность бумаги рас-
правляют механическим путем. Например, после высушивания
фотоотпечатки делают плоскими, выправляя их перегибанием
на металлическом стержне. Слегка скрученные перфокарты
иногда перегибают на специальном комплекте прутьев. Скру-
чивающуюся гуммированную бумагу перематывают на специ-
альном станке, проходя через который она несколько раз пере-
гибается под углом в 45° и благодаря этому приобретает пло-
скостность.
При склеивании двух образцов бумаги часто наблюдается
скручиваемость или волнистость поверхности. Это обусловлено
неравномерной впитываемостью влаги из клея слоями склеен-
ного материала и различными по величине напряжениями, воз-
никающими в этих слоях. Для предотвращения указанного же-
лательно склеивать между собой, особенно при использовании
водных клеев, однородную по композиции и по структуре бу-
магу, а сам клей должен быть по возможности более концент-
рированным. Склеиваемые образцы бумаги или картона дол-
жны иметь приблизительно одинаковую влажность.
Бумага, изготовленная из смеси волокон различного проис-
хождения, отличающихся между собой различным морфологи-
ческим строением, химическим составом и степенью помола,
обнаруживает меньшую склонность к скручиванию, чем бу-
мага, состоящая из однородных волокон. Поэтому для получе-
ния плосколежащей бумаги целесообразно использовать ком-
позицию из разнородных волокон, например добавку к целлю-
лозе хвойных пород древесины древесной массы, целлюлозы
лиственных пород древесины или соломенной целлюлозы. Этим
практически и пользуются при выработке перфокарточной бу-
маги. Даже добавка к сульфитной целлюлозе в композицию
бумаги некоторого количества сульфатной целлюлозы заметно
412
уменьшает склонность бумаги скручиваться. Желательно при
этом, чтобы и степень помола компонентов была бы различной.
Односторонне увлажненная бумага из небеленых видов цел-
люлозы проявляет большую склонность скручиваться, чем из
беленых, и из лиственной целлюлозы — большую, чем из хвой-
ной. Это может быть объяснено повышенным содержанием
легко набухающей части технической целлюлозы — гемицеллю-
лоз в небеленых видах целлюлозы по сравнению с белеными и
в лиственной целлюлозе по сравнению с хвойной. Кроме того,
более короткие волокна лиственной целлюлозы сравнительно
с волокнами хвойной целлюлозы оказывают меньшее сопротив-
ление напряжениям, вызывающим скручивание бумаги.
Было установлено, что степень скручивания бумаги при вы-
соком коэффициенте корреляции (0,90—0,97) находится в пря-
мой линейной зависимости от величины возникающих при
сушке усадочных напряжений. Таким образом, для уменьшения
степени скручивания бумаги при ее одностороннем увлажнении
нужно стремиться к уменьшению ее усадки при сушке.
Экспериментально был установлен очень важный вывод
о существовании прямой пропорциональной зависимости между
степенью скручивания бумаги при ее одностороннем увлажне-
нии и величиной сил межволоконной связи при коэффициенте
корреляции 0,86—0,96. Эксперименты, позволившие прийти
к этому выводу, проводились с использованием различных об-
разцов клееной и неклееной бумаги с разной массой 1 м2 из
сульфитной беленой и из сульфатной небеленой видов целлю-
лозы. Тогда же была показана линейная зависимость межволо-
конных сил связи от усадочных напряжений при коэффициенте
корреляции, близком к единице.
Введение в бумажную массу синтетических смол (мелами-
но- или карбамидоформальдегидной) способствует усилению
явления скручивания бумаги. С точки зрения указанного выше,
этот факт влияния синтетических смол на склонность бумаги
скручиваться объясняется имеющим при этом усилением меж-
волоконных связей.
Часто скручивание и волнистость бумаги могут быть пред-
отвращены пластификацией ее растворами глицерина, сорбита
или их смесью. Благодаря своим гигроскопическим свойствам
эти пластификаторы способствуют быстрому и равномерному
выравниванию влажности бумаги, что облегчает снятие ме-
стных напряжений, проявляющихся в виде волнистости или
скручивания бумаги. По этой же причине влажная бумага
скручивается относительно меньше, чем очень сухая. К тому
же во всех этих случаях снижаются силы связи между волок-
нами. Так как напряжения, появляющиеся в бумажном листе
и вызывающие его скручивание, передаются всему листу посред-
ством системы межволоконных связей, очевидно, что уменьше-
ние сил связи между волокнами способствует и уменьшению
явления скручивания бумаги. Наоборот, усиление сил связи
413
между волокнами, например при увеличении степени помола ис-
ходной бумажной массы, всегда приводит к ярко выраженной
склонности бумаги скручиваться.
Так как в результате каландрирования бумаги увеличива-
ется ее плотность и уменьшается толщина, то склонность бу-
маги к скручиванию в результате каландрирования увеличива-
ется. Однако осторожным каландрированием можно несколько
сгладить волнистость поверхности бумаги.
При обычном однослойном отливе бумажного полотна чаще
всего бумага скручивается в сеточную сторону, содержащую
большее количество волокон, ориентированных в машинном на-
правлении. Поэтому целесообразно последние сушильные ци-
линдры верхнего ряда н-агревать сильнее нижних. При этом на
верхней стороне бумаги возникает повышенная усадка и стяги-
вающие усилия будут заставлять лист скручиваться на верх-
нюю сторону, что может нейтрализовать естественную тенден-
цию полотна скручиваться в сеточную сторону. Таким образом,
изменением температурного режима сушки можно уменьшить
абсолютную величину скручиваемости бумаги.
Бумага может скручиваться при длительном хранении ее
в рулоне из-за механического искривления бумаги, возрастаю-
щего по мере приближения к центру рулона. Эти напряжения
сохраняются, и бумага имеет неллоскую форму даже после
того, как уже не находится в свернутом виде. Для того чтобы
уменьшить степень скручивания бумаги, целесообразно нама-
тывать рулон бумаги таким образом, чтобы указанное механи-
ческое скручивание бумаги, намотанной в рулоне, было бы на-
правлено в противоположную скручиванию сторону бумаги из-
за различия в свойствах сторон листа.
Волнистость и скручивание бумаги — явления во многом
сходные. Волнистость бумаги возникает из-за неравномерного
распределения влаги по ее толщине. Чем больше неоднород-
ность структуры бумаги, чем сильнее она уплотнена и чем
выше степень помола бумажной массы, из которой изготовля-
ется бумага, тем легче возникает ее волнистость. Последняя
обнаруживается в виде вогнутости с той стороны, которая вы-
сушивается позднее, т. е. с той стороны, которая была более
влажной.
Листовая бумага, полученная в результате разрезания ру-
лонов, имеет волнистые края в машинном направлении в тех
случаях, когда рулоны хранились в условиях повышенной
влажности. Влага в бумагу при этом впитывается с торцов ру-
лона, что приводит к увеличению размеров (деформации)
краев бумажной ленты и их волнистости.
Если кипу бумаги с нормальной влажностью подвергнуть
действию сухого воздуха, то края листов потеряют часть своей
влаги и сократятся в размерах, особенно в поперечном направ-
лении. Остальная часть поверхности листов на длительное
время остается без изменений. В результате появится волни-
Ш
стость центральной части листов. Подобная волнистость бумаги
образуется и при хранении рулонов в слишком сухом воздухе
за счет сжатых краев ленты в машинном направлении.
Основные факторы, оказывающие влияние на волнистость и
скручивание бумаги, могут быть систематизированы следую-
щим образом.
Факторы, повышающие образование волнистости и скручи-
вания бумаги: 1) неоднородность влажности бумаги, массы
1 м2, просвета, ориентации врлокон, распределения наполняю-
щих и проклеивающих веществ; 2) различие в свойствах верх-
ней и сеточной сторон листа; 3) неравномерное и чрезмерно
высокое натяжение бумажного полотна на бумагоделательной
машине; 4) сильная канифольная проклейка; 5) повышенное
содержание крахмала; 6) каландрирование; 7) повышенные
усадка и деформация; 8) жирный помол массы с наличием
фибриллированных волокон и установлением в бумаге прочных
межволоконных связей; 9) различная влажность сушильных
сукон в соответствующих группах верхнего и нижнего рядов
сушильных цилиндров; 10) механическое скручивание при дли-
тельном хранении бумаги в рулонах (особенно у слоев бумаги,
расположенных вблизи от центра рулона); 11) хранение чрез-
мерно влажной бумаги при сухом воздухе или пересушенной
бумаги во влажном воздухе; 12) свисание края бумаги при ее
хранении на стеллажах или в кипах. .
Факторы, ослабляющие волнистость и скручивание бумаги:
1) повышение толщины бумаги; 2) уменьшение плотности;
3) повышение зольности и содержания в композиции волокон
древесной массы, а также наличие в композиции разнородных
волокнистых материалов; 4) повышение температуры послед-
них сушильных цилиндров верхнего ряда по сравнению с тем-
пературой соответствующих цилиндров нижнего ряда; 5) пла-
стификация бумаги глицерином, сорбитом или другими пласти-
фикаторами; 6) акклиматизация перед каландрированием ув-
лажненной бумаги в помещении с относительной влажностью
воздуха 85—90 %; 7) акклиматизация перед нанесением пе-
чати; 8) достижение кондиционной влажности бумаги; 9) по-
крытие мелованной бумаги с немелованной стороны противо-
скручивающим слоем (раствор казеина); 10) увлажнение на
печатной машине стороны листа, не покрытой печатью, и регу-
лирование количества воды, подаваемой на печатную форму;
11) применение специальных станков для перемотки и вырав-
нивания поверхности бумаги; 12) применение водо-и пароне-
проницаемой упаковки; 13) хранение бумаги при постоянных
относительной влажности воздуха и температуре; 14) модифи-
кация бумаги ее частичным ацетилированием.
Дополнительные сведения по материалу настоящего раздела
можно прочесть в книге [20, с. 623—639].
415
§ 78. ПЫЛИМОСТЬ И ВЫЩИПЫВАНИЕ С ПОВЕРХНОСТИ
Пылимость — отрицательное свойство бумаги, характеризу-
ющееся отделением с ее поверхности или с кромок под влия-
нием механических воздействий (трения, перегиба, удара или
встряхивания) мелких обрывков волокон, а также частиц на-
полнителя, проклеивающих веществ или красителей. Таким об-
разом, бумажная пыль может содержать в различных соотно-
шениях вещества минерального и органического происхождения.
В отдельных случаях наблюдается пыление бумаги и иного
происхождения: с поверхности бумаги, на которую нанесена
печать, отделяется печатная краска, вернее, пигмент из высох-
шей пленки краски. Причиной этого вида пылимости чаще
всего является низкая вязкость связующего. В поверхностном
слое бумаги оказывается относительно мало связующего,
что облегчает отделение пигмента краски от поверхности
бумаги.
Особенно вредно пыление бумаги и картона, предназначен-
ных для печати, а использование их для печати составляет по
отдельным странам от 40 до 90 % от общего потребления бу-
маги и картона.
Качество печати, особенно иллюстрационной, при использо-
вании пылящей бумаги резко ухудшается. Печать становится
недостаточно четкой или, как говорят полиграфисты, «рябой».
Бумажная пыль прилипает к печатной форме, забивает набор
и клише. Возникает необходимость часто останавливать печат-
ные машины для чистки печатных форм и валов. Минеральная
пыль вследствие своего абразивного действия разрушающим
образом влияет на печатную форму, особенно при глубоком
способе печати.
Пыление писчей бумаги также нежелательно, так как бу-
мажная пыль, попадая на острие пера, затрудняет письмо.
Часто из-за пыления бумаги наблюдаются осложнения
в работе машин, осуществляющих перфорацию бумаги или вы-
секание из нее каких-либо изделий.
Недопустимо повышенное пыление упаковочной бумаги,
особенно бумаги, используемой на автоматах для расфасовки
и упаковки пищевых продуктов.
Иногда трудно разграничить пыление бумаги от выщипыва-
ния с ее поверхности отдельных волокон, недостаточно связан-
ных с прочими волокнами, образующими бумажный лист. При-
нято считать, что выщипывание волокон с поверхности бумаги
происходит под влиянием адгезионно-когезионных свойств пе-
чатной краски, которая при определенных условиях может
в процессе нанесения печати отдирать отдельные участки по-
верхностного слоя бумаги. Силы, вызывающие выщипывание,
действуют кратковременно и обычно направлены вертикально
к поверхности бумаги. При этом на бумаге образуется вздутие
в виде пузыря и может произойти отрыв участка поверхно-
416
стного слоя с расщеплением бумаги в плоскости, параллельной
к ее поверхности.
Если выщипывание имеет место при использовании мелован-
ной бумаги, то в этом случае наблюдаются местные отделения
покровного слоя. Иногда вместе с покровным слоем из бумаги-
основы могут отделяться также отдельные волокна и частицы
минерального наполнителя, что свидетельствует о недостаточ-
ной связанности структуры бумаги-основы. Это отрицательное
свойство бумаги может быть ликвидировано поверхностной про-
клейкой бумаги-основы. При этом будет одновременно предот-
вращена миграция связующего из покровного слоя в бумагу-
основу, чем исключается возможность разрыхления покровного
слоя. Если выщипывание не затрагивает бумаги-основы и отде-
ляется лишь покровный слой от ее поверхности, это явление
в большинстве случаев может быть устранено путем увеличе-
ния содержания связующего в покровном слое.
Выщипывание с поверхности мелованной бумаги наиболее
вероятно при офсетном методе печати, при котором резиновое
полотно плотно прилегает к поверхности увлажненной бумаги
и при его отделении от поверхности бумаги возникают значи-
тельные усилия отрыва. Поэтому понятно, что к мелованной
бумаге, предназначенной для офсетной печати, предъявляются
наиболее жесткие требования по сопротивлению выщипыванию.
Использование в качестве связующего покровного слоя вместо
крахмала казеина обеспечивает получение мелованной бумаги
с повышенной устойчивостью к выщипыванию. При использо-
вании крахмала желательно придать ему водостойкость изве-
стными средствами (обработкой формалином, карбамидофор-
мальдегидной смолой, глиоксалем и др.).
Вырванные печатной краской участки поверхностного слоя
бумаги прилипают к печатающим элементам печатной формы.
Дефекты, возникающие на бумаге при печати в этих условиях,
напоминают дефекты, наблюдающиеся при использовании пы-
лящей бумаги. Очевидно, что отрыв краской участков поверх-
ностного слоя бумаги зависит как от свойств самой краски, так
и от свойств бумаги, а также и от особенностей технологии
печатания.
Опасность выщипывания особенно велика при наличии бу-
маги с непрочной структурой поверхности и при использовании
густых, вязких и липких красок. Явление выщипывания в зна-
чительной мере зависит также от толщины наносимого слоя
краски, величины поверхности соприкосновения краски с бума-
гой, скорости печатания и других особенностей нанесения пе-
чати. Чем больше площадь бумаги, сплошь покрытая краской,
тем более заметным может оказаться выщипывание. Если
краска длительно хранилась или при нанесении на бумагу
имеет чрезмерно низкую температуру, вязкость и липкость ее
возрастают и опасность выщипывания усиливается. Чем тоньше
слой наносимой краски, тем больше сказываются ее когезион-
417
ные свойства, а следовательно, и больше вероятность выщипы-
вания. Часто наблюдается, что одна и та же краска при печати
на одной и той же бумаге не вызывает сколько-нибудь замет-
ных затруднений. Однако при увеличении скорости печатания
резко обнаруживается явление выщипывания.
Основные причины пыления бумаги сводятся к следующему.
Наличие в композиции бумаги древесной массы, недостаточно
хорошо разработанной и содержащей много грубых, слабо свя-
занных между собой волокон, приводит к тому, что такие во-
локна, соприкасаясь с горячей поверхностью сушильных ци-
линдров, прилипают к ним и вырываются при этом частично
или целиком из толщи бумаги. Одновременно вырываются
также кончики других рядом расположенных волокон. Поверх-
ность бумаги, таким образом, становится ворсистой.
Получению легкоотделяющихся с поверхности бумаги мель-
чайших частиц древесной массы, костры и пыли способствует
использование чрезмерно сухой древесины, а также острая на-
сечка дефибрерных камней.
Высокая температура первых бумагосушильных цилиндров
способствует не только прилипанию волокон, но и влечет за
собой при соприкосновении цилиндров с влажным бумажным
полотном усиленное парообразование, вызывающее разрыхле-
ние структуры листа. В результате высушенный лист имеет по-
ниженную плотность, относительно высокую воздухопроницае-
мость и ворсистую поверхность, от которой легко отделяются
мелкие волокна и частицы минерального наполнителя. Поэтому
при сушке газетной бумаги рекомендуется температуру поверх-
ности сушильных цилиндров доводить до 105 °C не раньше чем
сухость бумаги достигнет 50 %,. При выработке же клееных ви-
дов бумаги рекомендуется обеспечить 50 %-ную сухость бумаж-
ного полотна перед поступлением его на сушильные цилиндры,
нагретые до 80 °C.
Образованию бумажной пыли способствует также недоста-
точная гладкость поверхности сушильных цилиндров и осо-
бенно наличие на этой поверхности приставших к ней частиц
смолы. Обрезиненные регистровые валики, на облицовке кото-
рых имеются трещины, также способствуют получению ворси-
стой бумаги.
Из сказанного видно, что явления пыления бумаги и выщи-
пывания печатной краской волокон поверхностного слоя часто
в своей основе имеют одну и ту же причину — недостаточную
прочность поверхности бумаги.
Пыление бумаги в значительной степени зависит от степени
уплотнения листа и гладкости его поверхности. Пухлая, с ше-
роховатой поверхностью бумага более склонна к пылению по
сравнению с плотной бумагой, имеющей гладкую поверхность.
Повышение степени помола бумажной массы способствует по-
лучению бумаги с повышенной плотностью и с плотной, сомк-
нутой структурой листа. Поэтому повышение степени помола
41?
бумажной массы Одновременно приводит к снижению опасно-
сти возникновения пылимости бумаги. Кроме того, жирный по-
мол массы, сопровождающийся фибриллированием волокон,
способствует лучшему удержанию частиц минерального напол-
нителя на волокнах. Зависимость пыления бумаги от степени
помола исходной бумажной массы приведена в табл. 19.
19. ВЛИЯНИЕ СТЕПЕНИ ПОМОЛА ИСХОДНОЙ
БУМАЖНОЙ МАССЫ НА ПЫЛИМОСТЬ ОТЛИВОК
БУМАГИ, СОДЕРЖАЩЕЙ В КАЧЕСТВЕ
НАПОЛНИТЕЛЯ КАОЛИН
Степень помола бумажной массы, °ШР Содержание золы в бумаге, % Степень пыления стороны листа бумаги, %
верхней сеточной
30 10,0 5,9 21,9
40 13,9 2,7 18,9
50 14,4 1,1 8,3
Из данных табл. 19 видно, что с увеличением степени по-
мола бумажной массы склонность бумаги к пылению уменьша-
ется, несмотря на некоторое увеличение при этом зольности
бумаги, а также что пыление с сеточной стороны наблюдалось
в данном случае в большей степени, чем с верхней стороны.
Это может быть объяснено тем, что сеточная сторона исследо-
ванного образца бумаги, несмотря на последующее после от-
лива ее уплотнение и выглаживание в прессовой части бумаго-
делательной машины, оставалась все же менее гладкой и
имела более разрыхленную структуру, чем верхняя сторона.
Однако иногда наблюдается большее пыление с верхней
стороны бумаги. Это имеет место в случаях надлежащего уп-
лотнения и выглаживания сеточной стороны, с которой благо-
даря вакууму под сеткой удаляются потенциально склонные
к пылению мелкие волокна и частицы наполнителя. Именно
этим объясняется при прочих равных условиях меньшее пыле-
ние бумаги, изготовленной на машине двухсеточного формова-
ния и имеющей обе сеточные стороны, по сравнению с бумагой,
полученной на обычной плоскосеточной бумагоделательной
машине.
Пылеобразование возможно и вследствие применения ту-
пых ножей на перемотно-резательных станках и саморезках,
т. е. при наличии неровного обреза кромок бумаги. Оставшиеся
на кромках отдельные волоконца при встряхивании бумаги
легко от нее отделяются, создавая все описанные выше техно-
логические затруднения, сопутствующие пылению бумаги.
Устранению пыления бумаги способствует надлежащее уп-
лотнение ее в мокрой части бумагоделательной машины и в ма-
шинном каландре, благодаря чему одновременно повышается
плотность бумаги.
419
Пересушенная бумага, особенно пропущенная через ка-
ландр, обладает повышенным пылением, так как под влиянием
пересушки и давления валов каландра растительные волокна
становятся ломкими и отделяются с поверхности бумажного
полотна. Под влиянием трения пересушенная бумага легко
электризуется и часто оказывается заряженной статическим
электричеством. Этот заряд способствует удержанию на бумаге
бумажной пыли, которая затем в процессе печати или при сня-
тии электростатического заряда отделяется с поверхности
бумаги.
При чрезмерно тесном расположении сушильных цилиндров
и малом расстоянии между нижним и верхним рядами цилинд-
ров увлекаемые потоком нагретого воздуха пылинки с нижних
цилиндров, не имея достаточно места для рассеивания в воз-
духе, оседают на верхних цилиндрах, а с них переходят на
бумагу.
Использование в композиции бумаги значительного количе-
ства коротковолокнистых материалов, таких, как целлюлоза
из лиственных пород древесины, или склонных к укорочению
в процессе размола волокон облагороженной сульфитной цел-
люлозы (отбраковка от вискозной целлюлозы) влечет за собой
получение пухлой, склонной к пылению бумаги.
Пухлость бумаги возрастает и при добавлении в компози-
цию бумаги значительного количества волокон привозной за-
мороженной целлюлозы, а также при использовании большого
количества макулатуры или сухого оборотного брака. При этом
возрастает и склонность бумаги к пылению.
Известно также, что причиной повышенного пыления бумаги
может быть и неравномерный отлив бумажного полотна, т. е.
наличие в нем утолщенных мест и посторонних включений
(опилок, комочков неразработанного бумажного брака и не-
размолотой целлюлозы, а также пятен и отверстий от загрязне-
ний, слизи, смолы и др.).
Пыление и выщипывание волокон с поверхности бумаги зна-
чительно снижаются при введении в бумажную массу крах-
мала, некоторых синтетических смол (меламино- и карбамидо-
формальдегидной), животного клея, карбоксиметил целлюлозы,
галактоманнанов, парафина и др.
Для уменьшения пыления и повышения прочности поверх-
ности некоторых видов бумаги для печати (офсетной, лито-
графской) в их композицию вводят крахмальный клейстер. Это
же делают и при выработке чертежно-рисовальных видов бу-
маги для обеспечения устойчивости поверхности бумаги при
стирании резинкой. Значительно лучшие результаты достига-
ются, если крахмал и другие вещества, оказывающие аналогич-
ный эффект, наносятся на бумагу с поверхности (например,
в клеильном прессе). Образовавшаяся при поверхностной про-
клейке пленка предотвращает отрыв волокон от поверхности
бумаги при печатании вязкой краской, снижает загрязнение по-
420
верхности бумаги. Внешний вид бумаги значительно улучша-
ется, так как обычно отстающие от поверхности листа тонкие
волокна прочно приклеиваются и бумага приобретает лоск.
Хотя при поверхностной обработке бумаги крахмалом и не
достигается полной ее водонепроницаемости, тем не менее бу-
мага приобретает надлежащую устойчивость к коллоидным
растворам (чернила для письма) и к олифе печатной краски.
Стирать с поверхности бумаги чернила становится легче, так
как уменьшается глубина их проникновения. Кроме того, воз-
растает сопротивление бумаги истиранию, так как увеличива-
ется сцепление волокон между собой. Практически с примене-
нием клеильного пресса пылимость и выщипывание волокон
с поверхности листа полностью устраняются. Наличие в бумаге
смачивающих веществ и пластификаторов снижает ее сопро-
тивление выщипыванию.
Часто для предотвращения пыления бумаги в клеильном
прессе используют натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы
(NaKMH). Хотя она дороже крахмала, однако это компенсиру-
ется тем, что тот же самый результат может быть достигнут
при значительно меньшем расходе NaKMH,. Для устранения
пыления бумаги достаточно обработать ее в клеильном прессе
1 °/о-ным или 1,5 %-ным раствором NaKMH, низкой вязкости
При этом полное устранение пыления достигается при нанесе-
нии на 1 м2 поверхности бумаги 0,1—0,25 г NaKMH.
Все хорошо известные средства, служащие для повышения
удержания наполнителей в бумаге, служат одновременно и
средствами уменьшения пыления бумаги, так как при этом
снижается отделение с поверхности бумаги минеральной пыли.
Хороший эффект достигается при повышении степени помола
волокнистой массы, выборе наполнителя с оптимальной сте-
пенью зернистости частиц и ограничении количества наполни-
теля, вводимого в бумажную массу, т. е. при ограничении
зольности бумаги. Как правило, высокозольные виды бумаги
обладают повышенной склонностью к пылению. Из наполните-
лей бумаги повышенную способность отделяться от ее поверх-
ности в виде пыли обнаруживает тальк.
Выщипывание поверхностного слоя у мелованной бумаги во
многом зависит от концентрации использованного связующего,
соотношения связующего к пигменту и' от других производ-
ственных факторов. Так, применение при меловании бумаги ла-
текса в качестве связующего в сочетании с протеинами (на-
пример, казеином) обеспечивает заметное улучшение связи по-
кровного слоя с бумагой-основой. Обычно жесткая и ломкая
пленка, образуемая протеинами, придает мелованной бумаге
извёстную хрупкость. В случае же применения определенного
вида латекса этой хрупкости не наблюдается, так как подоб-
ный латекс является пластификатором протеинов.
В США для определения сопротивления покровного слоя
отрыву применяют чаще всего метод Деннисона, заключаю-
421
щийся в том, что используют набор различных восков, отлича-
ющихся по их способности к сцеплению с поверхностью бу-
маги. Набор включает до 30 различных восковых палочек, про-
нумерованных в порядке повышения прочности их сцепления
с поверхностью бумаги. Однако практически для испытания
большинства видов бумаги для печати достаточно пользоваться
восковыми палочками первых 14 номеров. Расплавленный воск
наносят на бумагу, дают ему остыть в течение 15 мин и после
этого отрывают от поверхности. Результат испытаний выра-
жают номером восковой палочки, не давшей выщипывания.
Метод Деннисона пригоден как для определения поверхностной
прочности мелованных видов бумаги, так и для определения
сопротивления отрыву отдельных волокон верхнего слоя неме-
лованных видов бумаги, т. е. в известной степени может харак-
теризовать степень пыления бумаги.
В СССР пыление бумаги для печати определяют по методу,
основанному на отделении пылинок от поверхности бумаги и
удержании их на резиновой облицовке валика при прокатыва-
нии образца между двумя вращающимися валиками. Резуль-
тат испытаний выражают числом пылинок, приставших к 1 см2
поверхности верхнего валика. Пылинки подсчитываются с по-
мощью лупы, имеющей 3-кратное увеличение.
Значительный интерес представляют приборы, разработан-
ные в УкрНИИБе и ГДР. Бумажная пыль улавливается путем
отсасывания ее под постоянным вакуумом с поверхности бу-
маги. Точное количество пыли измеряется фотоэлектрическим
способом. Эти приборы, как показали их испытания, дают хо-
рошо воспроизводимые результаты и, по-видимому, найдут ши-
рокое применение для оценки степени пыления бумаги.
Некоторые дополнительные сведения по материалу настоя-
щего раздела приведены в книге [20, с. 639—648].
§ 79. ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ БУМАГИ
В промышленности явление электризации бумаги, или элек-
тричество трения, характеризуется электростатическим зарядом
бумаги, который вызывает слипаемость листов. Это внешнее
проявление электризации бумаги иногда именуют магнитно-
стью, хотя физическая сущность явления не связана с магне-
тизмом.
В незаряженных телах действие положительных и отрица-
тельных зарядов взаимно уравновешивается. В заряженных же
телах наблюдается концентрация электричества одного и того
же знака. Характер заряда определяет род наэлектризованного
тела, состояние его наружной поверхности, скорость, при кото-
рой осуществляется трение электризуемого тела, и т. д. Без
учета этих факторов нельзя объяснить внезапное изменение по-
лярности при электризации тела.
Статическое электричество проявляется в сухой бумаге
422
в конце сушильной части бумагоделательной машины и дости-
гает максимума при каландрировании на суперкаландре. При
этом возникают напряжения: по одним данным до 30 000 В, по
другим — до 50000 В и даже 100 000 В. Электрический заряд
на сухой бумаге может появиться под влиянием трения и в дру-
гих условиях ее изготовления или обработки (например, при
намотке или размотке бумаги), а также при практическом ис-
пользовании бумаги ее многочисленными потребителями в си-
стемах полиграфии, переработки бумаги и пр.
В типографиях применение бумаги, заряженной статическим
электричеством, вызывает серьезные затруднения. Эти затруд-
нения из-за слипаемости листов особенно проявляются в работе
самонакладов. Наэлектризованность бумаги часто является
причиной невозможности нанесения печати при больших скоро-
стях. Кроме того, наблюдается прочное прилипание к бумаге
бумажной пыли.
Статическое электричество может служить и причиной по-
жаров из-за возникновения искр при электрических разрядах.
Если при этом в условиях переработки бумаги или в полигра-
фической промышленности вблизи мест разряда статического
электричества находятся такие растворители, как бензол, то-
луол, ацетон или бензин, то искра может вызвать взрыв смеси
воздуха с парами этих растворителей.
Электризация может возникнуть и в результате трения пе-
ресушенной бумаги при транспортировании, особенно во время
больших морозов, когда относительная влажность ' окружаю-
щего воздуха невелика.
Статическое электричество — это явление, присущее в ос-
новном диэлектрикам и принадлежащее к поверхностным явле-
ниям. Оно имеет место в поверхностном слое и определяется
физико-химической структурой этого слоя и химическим соста-
вом диэлектрика.
Особенно заметна электризация бумаги с большим содержа-
нием древесной массы, что, по-видимому, связано с наличием
у волокон древесной массы грубой, шероховатой поверхности.
Бумага из целлюлозы с высокой адсорбционной способностью
электризуется слабее, так как электропроводность целлюлозы
тем больше, чем больше ее адсорбционная способность.
Влажная бумага является проводником электрического тока
и не электризуется. Особенно сильно электризуется пересушен-
ная бумага. В условиях одинаковой влажности бумаги увели-
чение жирности помола исходной бумажной массы способ-
ствует повышению величины электрического потенциала бу-
маги. Если сравнить между собой образцы бумаги из массы
различной степени помола в условиях их равновесной влажно-
сти, то величина электрического потенциала бумаги будет при-
мерно одинакова, независимо от степени помола использован-
ной бумажной массы. Уменьшение в данном случае величины
потенциала у бумаги из массы жирного помола объясняется
423
тем, что гидратированные волокна более гигроскопичны и, сле-
довательно, бумага из массы жирного помола будет при всех
прочих равных условиях иметь более высокую равновесную
влажность по сравнению с бумагой из массы садкого помола.
Гидрофобные проклеивающие вещества (парафин, кани-
фоль) увеличивают электрический заряд бумаги. Электростати-
ческий заряд бумаги повышается также при введении каолина
с увеличением содержания его в бумаге до 25—30 %. Дальней-
шее же увеличение содержания каолина в бумаге ведет к сни-
жению степени ее электризации. Это может быть объяснено
следующим образом.
По сравнению с растительными волокнами каолин как ме-
нее гигроскопичное вещество способствует уменьшению влаж-
ности бумаги, когда содержание его в бумаге достигает 30 %
и, следовательно, увеличению степени ее электризации. При
дальнейшем же увеличении содержания каолина в бумаге ко-
личество целлюлозных волокон на поверхности бумаги относи-
тельно уменьшается, а количество наполнителя увеличивается.
Каолин менее склонен к электризации, чем целлюлоза, что и
объясняет снижение уровня электризации бумаги в данном
случае.
Мелованные виды бумаги электризуются в значительно
меньшей степени по сравнению с обычными. Больше всех при
трении электризуется лакированная бумага.
Для борьбы со статическим электричеством возможны са-
мые различные средства: повышение влажности бумаги ее ув-
лажнением, обработкой пластификаторами (глицерином,сорби-
том) и увеличением относительной влажности окружающего
воздуха (не менее 70 %); заземление станины машин, на кото-
рых при трении бумаги возникает статическое электричество,
а также снятие электростатического заряда с помощью зазем-
ленных гребенок, которые устанавливают вблизи места возник-
новения заряда. Не рекомендуется использовать заземленные
металлические цепочки, проволоку или фольгу, которые, каса-
ясь движущегося бумажного полотна, вызывают дополнитель-
ное трение.
Повысить электропроводность бумаги и, следовательно,
устранить или снизить ее склонность электризоваться можно
введением в композицию бумаги электролита. По некоторым
данным, содержание в бумаге 2,8 % поваренной соли совер-
шенно исключает электризацию бумаги, а наличие всего лишь
0,5 % поваренной соли уже заметно снижает электризацию.
Введение в бумажную массу значительного количества пова-
ренной соли, однако, может отрицательным образом сказаться
на проклейке бумаги.
Эффективным средством борьбы со скоплением на бумаге
статического электричества является метод ионизации окружа-
ющего воздуха. При этом воздух становится проводником элек-
тричества на участке между ионизатором и носителем заряда,
424
что способствует уничтожению образующихся зарядов. Иониза-
цию создают использованием либо радиоактивных изотопов,
либо поля высокой частоты. В последнем случае основой уста-
новки для ионизации воздуха является высокочастотный гене-
ратор, питаемый постоянным или переменным током. Генератор
создает ток ничтожной силы, но высокого напряжения.
Установки для ионизации воздуха полем высокой частоты
получили распространение и на отечественных предприятиях,
в особенности в полиграфической промышленности. Подобные
установки также успешно используют на бумагоделательных
машинах, служащих для изготовления бумаги так называемым
сухим способом.
Во Франции применяется простой способ борьбы со стати-
ческим электричеством, заключающийся в преобразовании
электростатической энергии в световую. Аппарат, называемый
парастатик, состоит из двух частей: приемной гребенки (ку-
сочки соединенных между собой проволок) и газонаполненной
трубки, один из электродов которой присоединен к гребенке,
а другой—к заземленной станине машины. Гребенка, располо-
женная по всей ширине бумажного полотна, воспринимает
электрический заряд, который, проходя через газонаполненную
трубку, вызывает свечение газа.
О мерах борьбы с электризацией бумаги можно дополни-
тельно прочесть в книге [20, с. 648—652].
§ 80. РАЗНОСТОРОННОСТЬ
Разносторонностью бумаги называют различие в свойствах
сторон бумажного полотна. Иногда ошибочно этот недостаток
бумаги называют двухсторонностью. В той или в иной степени
разносторонность наблюдается у каждой бумаги, изготовлен-
ной на обычной плоскосеточной бумагоделательной машине.
Причина ее заложена в существующей технологии бумажного
производства. Действительно, одна сторона бумаги является
сеточной и имеет на своей поверхности отпечаток от сетки
(маркировку поверхности), тогда как другая сторона такого
отпечатка не имеет.
Ориентация волокон по толщине бумаги неодинакова.
В связи с тем что сетка ориентирует волокна преимуще-
ственно в машинном направлении, ориентация волокон в этом
направлении на сеточной стороне бумаги больше, чем на верх-
ней стороне.
В связи с тем что при отливе бумаги влага движется в од-
ностороннем направлении от верхней стороны к сеточной сто-
роне бумаги, расположение мелких и длинных волокон, частиц
наполнителя и проклеивающих веществ оказывается неодина-
ковым по сторонам бумажного полотна. Из-за обезвоживаю-
щего действия регистровых валиков, отсасывающих ящиков и
отсасывающих валов на сеточной стороне бумаги оказывается
425
меньше наполняющих и проклеивающих веществ, а также мел-
ких волокон, чем на верхней стороне. Как правило, степень
проклейки бумаги на сеточной ее стороне всегда ниже, чем на
верхней стороне. Чем выше вакуум в отсасывающих ящиках и
отсасывающих валах, тем больше различий может быть отме-
чено в свойствах обеих сторон бумажного листа.
Применение гидропланок вместо регистровых валиков,
а также полиэтиленимина из-за повышенного удержания при
этом в бумажном полотне мелких волокон, наполнителей и про-
клеивающих веществ способствует существенному уменьшению
разносторонности бумаги.
По разным причинам может оказаться различная влажность
верхних и нижних сукон одной и той же группы сушильных ци-
линдров, различие в температуре поверхности верхнего и ниж-
него рядов сушильных цилиндров и др. Так как проклейка бу-
маги затрудняет влагообмен между сторонами бумажного по-
лотна, различная влажность сторон бумаги чаще и в большей
степени может наблюдаться у сильно проклеенной бумаги.
Следует также иметь в виду, что бумажное полотно на верх-
них и нижних цилиндрах находится не в одинаковых условиях.
На верхних цилиндрах оно соприкасается со стороной цилин-
дра, обогреваемой паром, а на нижних цилиндрах — со сторо-
ной их поверхности, соприкасающейся с пленкой конденсата;
условия вентиляции у верхних и у нижних цилиндров неодина-
ковы.
При выработке окрашенной бумаги в связи с указанными
выше различиями может наблюдаться различие в оттенке бу-
маги на верхней и сеточной ее сторонах. При этом чем мень-
шим сродством обладают к целлюлозе красящие вещества, тем
больше выражены в цветной бумаге разносторонность в виде
разнооттеночное™. Волокна различной длины окрашиваются
с различной степенью интенсивности: длинные волокна окра-
шиваются заметно слабее коротких, что и определяет в изве-
стной степени меньшую интенсивность окраски сеточной сто-
роны по сравнению с верхней стороной бумажного листа.
Для уменьшения разносторонности окрашенной бумаги и
получения примерно одинаковой степени окраски наполнителей
и растительных волокон рекомендуется в качестве одного из
средств пользоваться смесью основных и кислотных краси-
телей.
Как правило, сеточная сторона бумаги является более ше-
роховатой, а следовательно, и менее гладкой по сравнению
с верхней стороной. Различие в степени гладкости обеих сто-
рон бумаги может быть сведено к минимуму при использовании
машинной сетки более частой, т. е. с большим числом проволок
на единице площади сетки, применении офсетного и обратного
прессов, ровнителя, а также при последующем каландрирова-
нии. Для каландрированной бумаги снижение различия в глад-
кости верхней и сеточной сторон бумаги можно добиться под-
426
бором надлежащего Взаиморасположения валбв суперкаландра
(металлических и с бумажной набивкой).
Значительная разносторонность бумаги является ее серьез-
ным недостатком, затрудняющим использование бумаги потре-
бителями по ее целевому назначению. Важно, чтобы все виды
бумаги для печати были лишены этого недостатка, так как
различие в свойствах поверхностей бумаги сказывается и на
различной восприимчивости сторонами бумаги печатной краски
и, следовательно, на различном качестве отпечатка.
Достигаемая с помощью клеильного пресса двухсторонняя
проклейка обеспечивает получение клееной бумаги с одинако-
вой степенью проклейки каждой стороны листа.
Радикальным средством борьбы с разносторонностью бу-
маги является использование новейшей технологии отлива бу-
маги с применением устройств формования полотна между
двумя сетками.
О мерах борьбы с разносторонностью бумаги можно допол-
нительно прочесть в книге [20, с. 652—656].
§ 81. ВОЗДУШНЫЕ ПУЗЫРИ
В § 32 уже было отмечено, что воздух, содержащийся в бу-
мажной массе обычно в количестве от 0,4 до 6 % по объему,
является нежелательным компонентом бумажной массы, так
как вызывает пенообразование с появлением в готовой бумаге
воздушных пузырей и неравномерного просвета. Там же ука-
зано вредное влияние воздушных пузырей на качество изготов-
ляемой бумаги.
Устойчивая пена создается при наличии в массе стабилиза-
тора пены. Подобными стабилизаторами являются, в частно-
сти, поверхностно-активные вещества, например соли смоляных
жирных кислот. В присутствии поверхностно-активных веществ
и при наличии аэрации тонкодисперсные твердые частицы (ми-
неральные наполнители, пигменты, проклеивающие вещества,
мелкие волоконца и др.) способствуют разделению, а также
стабилизации пузырьков пены. При этом пена, состоящая из
крупных пузырьков воздуха, менее устойчива по сравнению
с пеной из мелких пузырьков. Поглощение массой воздуха по-
вышается с увеличением степени помола бумажной массы и
повышением ее концентрации в водной суспензии.
Иногда появление воздушных пузырей в бумаге носит се-
зонный характер. Их больше при выработке бумаги летом, чем
при ее изготовлении зимой. Это связано с тем, что при повыше-
нии температуры производственной воды растворимость в ней
воздуха снижается и, выделяясь, он служит источником обра-
зования в бумаге воздушных пузырей.
Для борьбы с пеной в производстве любого вида бумаги не-
обходимо обеспечить подачу массы на сетку ровным, спокой-
ным потоком, без водоворотов, завихрений и перепадов,
427
способствующих образованию пены. Следует обращать внимание
на то, чтобы узлоловители были расположены не слишком вы-
соко над уровнем сеточного стола и обеспечивали отвод пены
в перелив из ванн узлоловителей, а также из напорного ящика,
что исключает возможность попадания пены на сетку бумаго-
делательной машины. Для разбивки пены в напускных устрой-
ствах открытого типа применяют эффективно работающие
спрысковые форсунки-пеноразбиватели. Необходимо следить,
чтобы они не засорялись и постоянно работали при достаточно
высоком давлении спрысковой воды. В некоторых случаях
спрысковые трубы делают подвижными, что обеспечивает хо-
рошую разбивку пены по всей ширине напорного ящика бума-
годелательной машины.
Плохо промытая целлюлоза, особенно сульфатная, имеет
повышенную склонность к пенообразованию. Подобной же
склонностью к пенообразованию обладает бумажный брак (или
макулатура) с животной проклейкой.
Использование мела в качестве наполнителя бумаги (на-
пример, при выработке папиросной бумаги) обычно связано
с повышенным образованием пены в потоке бумажной массы
вследствие выделения пузырьков углекислого газа.
Число воздушных пузырей в бумаге во многих случаях уда-
ется значительно снизить регулированием взаимного располо-
жения выпускной щели, грудного вала и формовочной доски.
Пузырьки пены, попавшие на сетку, механически разбивают
струей пара или воздуха (последнее предпочтительнее), нагне-
таемого вентилятором через трубу, расположенную поперек ма-
шины над сеткой.
В случаях сильного ценообразования при выработке неко-
торых видов бумаги в спрысковую воду вводят небольшое ко-
личество поверхностно-активных веществ. Хорошие результаты
дает применение октилового спирта, расходуемого в количестве
0,0005—0,005 % от массы волокон. При низкой жесткости воды
для этой цели используют спирты жирных кислот, эмульгиро-
ванные мылами, при высокой жесткости воды — эмульгирован-
ные продуктами конденсации этиленоксида. Хорошими проти-
вопенными средствами считаются эфиры жирных кислот и
высокомолекулярных спиртов и силиконовые соединения. При-
меняя противопенные вещества, следует учитывать, что они со-
храняют свою химическую активность в слабых растворах
лишь в течение нескольких часов и во многих случаях ухуд-
шают проклейку бумаги.
Иногда пенообразование снижается при введении в бумаж-
ную массу сернокислого алюминия. Однако известны случаи,
когда добавки его или поверхностно-активных веществ повы-
шали пенообразование. Таким образом, эффективность введе-
ния этих химикатов, по-видимому, зависит от их дозировки, ко-
торую необходимо устанавливать в соответствии с местными
производственными условиями.
428
На некоторых предприятиях вводится керосин в бумажную
массу, поступающую на сетку. Хотя при этом снижается пено-
образование и уменьшается выделение смолы на сетке, такой
способ рекомендовать нельзя, так как керосин оказывает вред-
ное влияние на резиновую облицовку валов бумагоделательных
машин. Кроме того, он придает бумаге специфический запах.
Радикальным способом борьбы с образованием в бумаге
воздушных пузырей является деаэрация бумажной массы (см.
§32).
Некоторые дополнительные сведения о воздушных пузырях
в бумаге имеются в книге [20, с. 656—661].
§ 82. ВИДЫ ПЯТЕН НА БУМАГЕ
Появление пятен на бумаге связано с попаданием в бумаж-
ную массу или на поверхность бумаги различного рода посто-
ронних включений: сора, костры, масла, краски, частиц угля,
слизи, смолы и пр. Наличие в бумаге этих загрязнений чаще
всего свидетельствует о неисправной работе очистной аппара-
туры, установленной в полуфабрикатных цехах и непосред-
ственно перед бумагоделательной машиной: неплотно подо-
гнанные бандажи узлоловителей являются причиной пропуска
неочищенной массы, вместе с которой на бумагоделательную
машину поступают загрязнения, повышающие сорность бумаги
и являющиеся источником появления различного рода грязных
пятен. Нередки случаи появления в бумаге грязных пятен от
брака с бракоразмольного оборудования. Наконец, в бумаге
могут появиться поверхностные грязные пятна от случайного
попадания на поверхность бумаги при ее изготовлении или пе-
реработке капело масла, частиц угля или другого рода загряз-
нений.
По методам идентификации пятна на бумаге могут быть
разделены на три основные группы. К первой относятся пятна
от пены, смоляные, жирные, остатки песка, спрессованные во-
локна и т. п. Во вторую группу входят пятна от включений же-
леза, бронзы, краски, резины, а также щепочек древесной
массы, костры от пеньки и т. п. Пятна третьей группы отлича-
ются тем, что в обычной, не подвергнутой отделке бумаге, они
незаметны и выступают рельефно лишь при ее отделке и пере-
работке. К такого рода пятнам относятся, например, первона-
чально незаметные в обойной бумаге пятна от плохо дисперги-
рованного канифольно-парафинового клея и резко выступав-
шие при нанесении грунта на обойной машине. Увеличение сте-
пени дисперсности клеевых частиц практически устраняет по-
явление подобных пятен.
Иногда при использовании жесткой производственной воды
в условиях подогрева бумажной массы на поверхности бумаги
выступают включения белого цвета. Содержащиеся в жесткой
воде бикарбонаты кальция и магния уже при температуре
429
45 °C начинают переходить ё нерастворимые в воде карбонаты,
которые видны в бумаге в виде белых включений. Эти включе-
ния легко распознаются при действии на них серной или соля-
ной кислот: происходит обменная реакция с выделением легко
видимых невооруженным глазом пузырьков углекислого газа.
Для борьбы с этими включениями необходимо применять умяг-
ченную производственную воду, что дало положительный ре-
зультат при производстве конденсаторной бумаги, изготовляе-
мой, как известно, из массы жирного помола, которая для об-
легчения обезвоживания обычно подогревается перед выходом
на сетку бумагоделательной машины.
Особый вид пятен на бумаге — это пятна от плесени. В ле-
нинградском Эрмитаже разработаны эффективные методы уда-
ления этих пятен отбелкой с использованием растворов хлора-
мина (СбН58О2, Nd Na) или перекиси водорода (Н2О2) в зави-
симости от композиции бумаги.
Дополнительные сведения о видах пятен на бумаге приве-
дены в книге [20, с. 661—662].
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аким Э. Л. Обработка бумаги.— М.: Леей, пром-сть, 1979.— 229 с.
2. Вайсман Л. М. Конденсаторная бумага.— М.: Лесн. пром-сть, 1985.—
182 с.
3. Ершов В. А., Ершов А. В., Гурьянов В. Е. Обслуживание бумагодела-
тельных машин.— М.: Лесн. пром-сть, 1984.— 161 с.
4. Жудро С. Г. Технологическое проектирование целлюлозно-бумажных
предприятий.— М.: Лесн. пром-сть, 1970.—222 с.
5. Иванов С. Н. Технология бумаги.— М.: Лесн. пром-сть, 1970.— 696 с.
6. Кларк Дж. Технология целлюлозы.—М.: Лесн. пром-сть, 1983.— 456 с.
7. Крылатое Ю. А., Ковернинский И. Н. Материалы для проклейки бу-
маги и картона.— М.: Лесн. пром-сть, 1982.— 84 с.
8. Курицкий А. Л., Кундзич Г. А. Оптические методы и приборы в цел-
люлозно-бумажной промышленности.—М.: Лесн. пром-сть, 1980.— 200 с.
9. Лапин В. В., Данилова Д. А. Каолин и оптические свойства бумаги,—
М.: Лесн. пром-сть, 1978.— 121 с.
10. Легоцкий С. С., Лаптев Л. Н. Размол бумажной массы.— М.: Лесн.
пром-сть, 1981.— 96 с.
11. Леман X., Рихтер Л. Материалы для переработки бумаги.— М.: Лесн.
пром-сть, 1984.— 248 с.
12. Сергеев В. Я-, Хохряков А. А., Лебедева Е. А. Технология производ-
ства технических сукон.— М.: Лесн. пром-сть, 1977.— 184 с.
13. Смирнов Ю. Н., Фейгин В. Б., Чичаев В. А. Оборудование для от-
делки и резки бумаги.— М.: Лесн. пром-сть, 1985.— 200 с.
14. Справочник по автоматизации целлюлозно-бумажных предприятий.—
М.: Лесн. пром-сть, 1979.— 296 с.
15. Справочник бумажника.—-М.: Лесн. пром-сть, 1965.— Т. И.— 833 с.
16. Справочник бумажника.— М.: Лесн. пром-сть, 1966.— Т. III.— 852 с.
17. Старжинский В. Н. и др. Борьба с шумом в целлюлозно-бумажной
промышленности/В. Н. Старжинский, В. К Ким, А. Д. Лебедев, А. С. Лу-
кашевич.— М.: Лесн. пром-сть, 1977.— 166 с.
18. Смоляиицкий Б. 3. Переработка макулатуры.— М.: Леси, пром-сть,
1980,— 174 с.
19. Участкина 3. В. Развитие бумажного производства в России.— М.:
Лесн. пром-сть, 1972.— 256 с.
20. Фляте Д. М. Свойства бумаги.— М.: Лесн. пром-сть, 1986.— 680 с.
21. Фролов М. В., Горбушин В. А. Производство санитарно-бытовых ви-
дов бумаги,— М.: Леси, пром-сть, 1977.— 248 с.
22. Оборудование целлюлозно-бумажного производства/В. А. Чичаев,
А. А. Васильев и др.— М.: Лесн. пром-сть, 1981.— Т. 1.— 368 с.
23. Оборудование целлюлозно-бумажного производства/В. А. Чичаев,
М. Л. Глезин, В. А. Екнмова н др.— М.: Лесн. пром-сть, 1981.— Т. 2.-264 с.
24. Энгельгард Г., Гранич К., Риттер К. Проклейка бумаги.— М.: Леей,
пром-сть, 1975 —224 с,
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Адсорбция 25, 60, 73, 74, 96, 171,
216, 350, 351, 364, 370, 397
Аквапел 86
Акклиматизация 354, 415
а-целлюлоза 60, 86, 357, 394
Алюминат натрия 84, 85, 374
Анизотропия в структуре бумаги 146,
198, 350, 370
Антипирены 376
Белизна бумаги 363—365, 389, 394,
397
Биостойкость бумаги 100, 376
Биоцидные вещества 248, 375, 376
Бобина 22, 23, 304, 305, 310
Бомбировка 189, 237
Бумага афишная 86, 99, 411
— бактерицидная 248, 375
— влагопрочная 86—89, 218, 389,
390
— газетная 18, 20, 66, 92, 113, 146,
159, 164, 179, 184, 219, 240, 264, 352,
368, 378—383
— гуммированная 409, 412
— для глубокой печати 24, 93
— — печати 18, 20, 21, 24, 99, 164,
179, 184
----письма 18, 21, 24, 99, 159, 184
---- электролитических конденсато-
ров 353, 371, 400, 401
— из синтетических волокон 20, 21,
371, 375
— инсектицидная 248, 375
—жиронепроницаемая 184
— мундштучная 24, 92, 304
— нотная 16, 348
— огнестойкая 376, 377
— основа для гофрирования 18, 19,
66, 146, 164, 184, 353
— —мелования 24, ИЗ, 184, 391—397
----парафинирования 105, 168
----фотобумаги 24, 70, 86, 92, 165,
194, 394—397
----фотокальки 24, 68
— офсетная 66, 93, 159, 164, 168
— папиросная 24, 159, 164, 168, 304,
353, 428
— пергамин 290, 353
— перфокарточная 91, 353, 409, 412
— подпергамент 18, 24
— промокательная 24, 239, 404
— пропиточная 86, 371
— рисовальная 24, 353
— санитарно-бытового назначения 88,
432
99, 168, 179, 186, 270, 279, 386—391,
404
— телефонная 24, 371
— типографская 66, 159, 353
— упаковочная, оберточная 21, 24,
86, 99, 159, 168, 279, 356
— фильтровальная 20, 24, 59, 86, 92,
239, 285, 353, 355, 358, 404
— фунгицидная 248, 375
— чертежная 19, 24
---- прозрачная 68
— кабельная 24, 353, 371
— каландровая 20, 24
— картографическая 19, 21, 86, 105,
168, 353
— конденсаторная 24, 159, 164, 198,
242, 291, 304, 353, 371, 397—401
— крепированная 24, 278, 345
— литографская 24, 93, 353
— мелованная 248, 291, 293, 353, 392
— мешочная 6, 21, 24, 66, 86, 146,
164, 264, 383—386
— микрокрепированная 250, 383
— электроизоляционная 92, 285
— электропроводящая 372, 373
— этикетная 18
Бумагоделательная машина Бел-Бей
181—183
----вертиформа 181, 182
----дуоформер 182, 184
----инверформ 180, 181
----паприформер 182, 183
----Робера 9, 10
----самосъемочная 215, 279
----симформер 182, 184
---- столовая (плоскосеточная)
122—128, 265, 266
Бумагообразующие свойства 14—21,
24
Вакуумный ящик 143, 145
Вакуум-фильтр 398
Вал-гауч (см. гауч-вал)
— грудной 139, 140, 145, 160, 182,
183, 278, 382
— каландра 239—241, 289—291
— отсасывающий 139, 145, 154, 176—
178, 202, 278
— пересасывающий 157, 182
— прессовый 186—207
Валик натяжной 145, 162
— Маделейн а 234, 235
— Моунт-Хоуп 192, 302
— перфорированный 134, 135
— правительный 145
— регистровый 141, 142, 165, 173,
174, 179, 407, 426
Вентиляция 251—258
Виды бумаги 6, 179
Влага свободная 225, 226, 241
— связанная 225, 226, 229
Влагопрочность 86—89, 100, 244,
389, 394, 385
Влажность бумаги 237, 264, 281,
293, 345, 353, 392, 399, 409
Вода оборотная 22, 96, 138, 277, 280,
313, 316—324
— производственная 312—315, 363
— сточная 22, 312, 316, 317, 323, 325
Водонепроницаемость 244, 377, 378
Водородная связь 31—33, 91
Водоудержаиие 60
Водяной знак 153
Воздухопроницаемость 34, 35, 91
Воздушные пузыри 119, 427—429
Волнистость бумаги 401, 409—415
Волокна асбестовые 21, 285, 291, 376
— базальтовые 21
— льняные 19
— синтетические 19, 20, 279, 285,
337, 371, 376
— соломенные 18, 19, 343
— стеклянные 21, 376
— тростниковые 18, 19
— хлопковые 19, 285, 352
Ворсистая поверхность бумаги 418
Впитывающая способность 239, 365—
358, 389, 401, 404, 410
Всплески массы на сетке 142
Высокая печать 366, 367
Выщипывание с поверхности 365,
416—422
Г азонепроницаемость 377
Гауч-вал (гауч-пресс) 154—157, 160,
176—178, 181
— мешалка 157, 158, 262
Гемицеллюлозы 15, 31, 74—173, 294,
350, 352, 413
Гетерокоагуляция 73
Гигроскопичность 351—355, 370, 371,
413, 424
Гидратация волокон 25
Гидроразбиватель 43—46
Гидропланки (регистровые планки)
142—146, 165, 399, 426
Гидрофайнер 52
Гидрофобность 68, 72, 78, 85, 217,
218, 349, 355, 356, 357, 389, 395
Гипс 90,'91, 94,96, 347, 361
Гистерезис в сорбции влаги 351
Гладкость бумаги 91, 215, 238, 291,
293,356,365,418
— односторонняя 215, 238, 291,. 384
Глиоксаль 89, 390, 417
Глицерин 238, 247, 361, 413, 415
Глубокая печать 367, 368
Гомокоагуляция 73, 313
Гофрирование 6, 299
Графит 373
Грибостойкость 375, 376
Грудной вал (см. вал. грудной)
Гумусовые вещества 314, 364
Двуокись титана 90, 94, 361
Диаэрация 119—122, 429
Декулятор 121
— клинер 122
Десорбция 217, 350, 351
Дефлектор 139, 141
Деформация бумаги при механиче-
ских воздействиях 338, 339, 383
------увлажнении 348—350, 365,
394
Дзета-потенциал (электрокинетиче-
ский потенциал) 60, 95, 172
Димеры алкилкетена 85, 86, 374
Диэлектрическая проницаемость 371
Диэлектрические потери 371, 372
Дефекты бумаги 401—430
Долговечность бумаги 18, 19, 373—
376
Древесная масса (белая) 17, 18, 352,
366
----бурая 17, 18
----дефибрерная 17
----рафинерная 17
— — термомеханическая 17, 18, 374,
380 392
----химическая 17, 366, 374, 380
Жесткость бумаги 91, 346—348, 389,
404
Животный клей 67—69, 247
Жирность массы 26, 27, 37, 96, 167,
219, 228, 361
Жиронепроницаемость 6, 244, 377,
378
Звонкость бумаги 91
Казеин 81, 82, 417
Каландрирование бумаги 238—241,
289, 297, 353
Каландр машинный 238—240
— полусухой 236—237
Канифольный клей 67—89, 96, 103,
105, 355, 389
----белый 71—78, 79—81, 313
----бурый 71, 79, 80, 313
----высокосмоляной 81—83, 314
— — укрепленный 83
Каолин 90, 93, 352, 353
Капиллярные свойства 102, 202, 330,
352,370
Карбоксильные группы 371, 374
433
КарбоксиметИлцеЛлЮлоза (КМЦ,
NaKMLI,) 68, 69, 246, 247, 396, 421
Карбонильные группы 60, 364, 371,
374
Картон 6, 16, 20, 83, 167, 392
Катионы 73, 374
Кислотность среды 40, 88, 374
Классификация видов бумаги 24
Клеильный процесс 99, 105, 244—248,
367, 375
Колпак скоростной сушкн 228, 233,
234
Кондиционирование 289, 354
Концентрация массы при размоле 39,
43, 49, 51, 52, 54, 55, 58
------отливе 167—169, 175, 183,
407
Коробление бумаги 16, 41
Коэффициент преломления лучей 358,
361
Красители 99—104
— кислотные 102—104
— основные 101—104
— пигментные 101, 104, 363
— прямые 101—104, 105
Краски печатные, взаимодействие с
бумагой 16, 119, 246, 355, 365, 368—
370 379
Крахмал 67—69, 246, 247, 361, 411,
417
Кремнийорганические соединения
(силиконы) 69, 355
Крепнрование 6, 248, 383, 387
Лакирование бумаги 87, 233, 236,
362, 363, 377, 403, 409
Латексы 21, 247, 291, 421
Лигнин 15, 74, 173, 365
Ловушка коническая 325
— крацериая (скребковая) 326, 326
Ломкость бумаги 350, 409
Лоск 94, 215, 291, 297, 365
Макулатура 20, 185, 285, 378
Масса 1 м2, влияние на свойства бу-
маги 6, 96, 137, 143, 330, 340, 347,
348, 387
----колебания 392, 404—409
Машинная отделка 238
Межволоконные связи (см. связи в
бумаге)
Межслоевая прочность 120, 330, 393,
403
Мел 90, 94, 96, 361, 428
Мелкие волокна 159, 179, 331, 419
Мельница дисковая 53—59, 64—66,
330, 385
— коническая (Жордаиа) 51—53,
64—66
Микрокрепирование 248—251, 383
Мягкость бумаги 87, 346, 387, 390
434
Набухание волокон 30, 356, 413
Накат 242—244, 297
Наполнение бумаги 90—98
Наполнители 87, 90—98, 179, 219,
337, 347, 368, 392, 393, 397, 411
Напуск массы на сетку, напускные
устройства 130—137
Натяжение бумаги 198, 199, 296, 385,
411
Необратимые изменения свойств бу-
маги 20, 216, 217, 220
Обезвоживание бумажной массы
165—185
Облагораживание поверхности бу-
маги 236—251
Огнестойкость 244, 376, 377
Окраска бумаги 6, 99—106, 216, 426
Оптические отбеливатели 104—106,
17), 248, 363
Ориентация волокон 145, 146, 198,
331, 369, 425
Ороговение волокон 20, 216
Оптические отбеливатели 104—106
Отбелка 363—365
Отделка бумаги 236—251
Отлежка бумаги 289
Отлив бумаги 138—185
----из массы высокой концентра-
ции 168, 169
Отсасывающие валы (см. вал отса-
сывающий)
— ящики 139, 145, 148—154, 175
Отсечки 154, 161
Офсетная печать 367, 417
Очистители вихревые ПО—112, 118,
120, 122, 399
— центробежные (эркенсаторы) 109,
НО, 398
Парафинирование бумаги 337, 345
Паронепроницаемость 377, 378
Перемотно-резательный станок 299—
304, 419
Переработка бумаги 6, 383—386
— влагопрочного брака 88, 389
Пересушка 217, 237, 345, 350, 357,
363
Печатание, способы печати 365, 366—
368
Печатные свойства бумаги 179, 296,
365—370
Пластификация бумаги 24, 31, 74,
100, 238, 247, 378, 413, 421
Плоская печать 367
Поверхностно-активные вещества
(ПАВ) 355, 388, 427, 428
Подцветка бумаги 99
Пожелтение бумаги 363—365, 373
Покрытия бумаги 6, 69, 236, 244—
248, 362, 372
Полиакриламид 96, 97, 171—173,
342
Поливиниловый спирт 21, 246—248,
282
Поликонденсация 88
Полиэтилен 140, 144, 371
Полнэтнленнмнн 96, 171-—173
Полуцеллюлоза 18, 19
Помол 26, 28, 170, 171
Пористость бумаги, поры 60, 379,
381, 384, 396
Потокораспределители 128—130,
134—136
Пресс клеильный (см. клеильный
пресс)
— высокой интенсивности 201, 205
— обратный 186, 187, 426
— офсетный 186, 187, 426
— разделительный 205
— сдвоенный 186
— с двумя сукнами 206
— с желобчатым валом (Venta Nip)
205, 206
— с подкладной сеткой (Fabrice
Press) 203, 204
Прессование бумаги 186—207
Привод бумагоделательной машины
258—262
Пробивное напряжение 371
Продольно-резательное устройство
242
Прозрачность бумаги 359—363
Проклеивающие вещества 67—69,
78, 84—89, 374
Проклейка бумаги в массе 67—89
Просвет 25, 91, 110, 170, 172
Прочность бумаги 67, 68, 78, 91,
332—348, 371
— волокон 331, 334, 337
— поверхности бумаги 17, 67, 246,
343, 344, 417, 418, 421
Пухлость бумаги 18, 25, 296, 357,
381
Пыление бумаги 67, 365, 416—422
Пятна на бумаге 119, 429, 430
Радиклон 112
Размол в воздушной среде 59—60
— влияние на свойства 33—36
— факторы процесса 36—42
— химический 41
Разнооттеночность 216, 307, 401
Разносторонность 178, 179, 330, 331,
393, 425—427
Разрезание бумаги 297—308
Разрывная длина 35, 198, 339, 340,
345
Растяжимость (см. удлинение до
разрыва)
Регистровые валики (см. валик реги-
стровый)
— планки (см. гидропланки)
Ровнитель (эгутер) 153, 426
Ролл 43, 47—50, 64, 185
Садкость массы 26, 27, 37, 96, 226
Сажа 100, 373
Саморезка 305—308, 419
Светопоглощение 358
Светопроницаемость, свтонепроница-
емость 268—363
Светорассеяние, светоотражение 358,
359
Связи в бумаге 20, 25, 31—35, 77, 88,
241, 246, 331, 337, 346, 347, 361, 391,
413
Связующие вещества 21, 67, 337,
416
Селектифайер 115, 116, 398, 399, 406
Сернокислый алюминий, глинозем
70—78, 89, 247, 364
Сетка бумагоделательной машины
138, 145, 158—162, 165, 399
Сеткоправка 145, 162, 163
Сеточная сторона бумаги 178, 191,
246, 291, 414, 419, 426
Сеточный стол 138, 139, 145, 147
Силы связи межволоконные (см.
связи в бумаге)
Силиконы (см. кремнийорганические
соединения)
Складки на бумаге 298, 306, 307, 401
Скручиваемость бумаги 41, 179,
409—415
Слизеобразование 108, 275—277, 314
Смолы карбамидоформальдегидные
87—89, 247, 390, 394, 413, 417, 420
— меламиноформальдегидные 87—89,
247, 390, 395, 413, 420
Смоляные затруднения 273—275, 277
Сопротивление изгибу (излому) 35,
39, 216, 217, 311, 340, 341, 350, 374
— истиранию 67, 246, 343, 344, 421
— надрыву 342
— продавливанию 217, 311, 341
— раздиранию 35, 58, 217, 342, 379
— разрыву 169, 198, 199, 216, 217,
241, 311, 338—340
Сорбит 238, 343, 413, 415
Сорбция влаги 351
Сорт бумаги 6
Стабильность белизны бумаги 363—
365
Старение бумаги 373—376
Структура бумаги 165, 198, 329—•
332, 417
Сукна иглопробивные 203
— прессовые 186, 193—195
— сушильные 212, 213, 235
Сукномойка 186—188, 195
Суперкаландр 241, 289—297, 361,
399, 40Q
435
Сухой способ изготовления бумаги
281—287
Сушильный цилиндр 208—211
Сушка, влияние на свойства бумаги
214—220
— в поле высокой частоты 231
— в псевдоожиженном слое 232, 233
— интенсификация 230—235
— конвективная 225, 230
— контактная 225, 230
— лучистым теплом 230, 231
— под вакуумом 230
— сквозная (перколяционная) 232
«Сырилка» 289
Тальк 90, 93, 96, 361
Твердость бумаги 346
Температура при отливе 171
----проклейке 73, 313
----размоле 39, 40
----сушке 216—219, 233, 399, 414,
418
Термостойкость 291, 370, 374
Тряска сеточного стола (поперечная
тряска) 146—148, 165, 174, 185
Турбовоздуходувка 197
Увлажнение бумаги 237 , 241, 287—
289, 297, 340, 341, 389
Ударная нагрузка 383, 384, 386
Удержание мелких волокон 95
— наполнителей 95—98, 419
Удлинение до разрыва (растяжи-
мость) 58, 199, 215, 248—250, 281,
338, 344—346, 365, 383
Узлоловители ИЗ—118, 406, 407
Улавливающая аппаратура 17, 22,
325—329
Улавливание волокон и наполните-
ля 324—329
Упаковка бумаги 308—310
Упруго-пластические свойства 296
338—339, 365, 379
Усадка бумаги 207, 218—220, 385
Фибриллирование, фибриллы 25, 32,
37, 39, 42, 58, 219
Фильтр Вако 326, 327
Флокуляция (см. хлопьеобразова-
ние)
Флуоресценция 104—106
Формующая доска, формующий
,ящик 140
Фортрап (см. очиститель вихревой)
Фотокалька 412
Химическая стойкость 20, 21
Хлопьеобразование 96, 168—173
Холодильный цилиндр 237, 238, 399
Целлюлоза бисульфитная 16, 18, 379
— высокого выхода 15, 374
— лиственная 16, 17, 36, 38, 357, 360,
393, 413, 420
— соломенная 18, 19, 343
— сульфатная 15, 38, 363, 365, 412,
428
— сульфитная 15, 365, 412, 420
— хвойная 38, 363, 394
— хлопковая 19, 285, 352, 375
Центриклинер (см. очиститель ви-
хревой)
Центрискрин 116, 117
Шероховатость поверхности 238,
395, 418, 423, 426
Число двойных перегибов (см. со-
противление изгибу)
Электризация бумаги 216, 422—
Электроизоляционные свойства
370—373
Энтштиппер 45—47
Янки-цилиндр 214, 215, 234, 238, 248,
278, 279
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие .....:................................................... 3
Введение .....................................................: 5
§ 1. Основные положения и определения............................. 5
§ 2. Краткие сведения об истории возникновения и развития произ-
водства бумаги . :................................................ 7
Глава 1. Полуфабрикаты, общая технологическая схема производства
бумаги, классификация видов бумаги...................................14
§ 3. Бумагообразующие свойства полуфабрикатов бумажного произ-
водства .......................................................: 14
§ 4. Общая технологическая схема производства бумаги..............21
§ 5. Классификация видов бумаги...................................24
Глава 2. Размол волокнистых материалов...............................25
§ 6. Назначение процесса размола и его контроль..................-25
§ 7. Основы теории процесса размола...............................28
§ 8. Влияние процесса размола на свойства бумаги..................33
& 9. Переменные факторы процесса размола волокнистых материалов 36
§ 10. Роспуск волокнистых материалов и размол волокон в машинах
периодического и непрерывного действия............................42
§ 11. Размол целлюлозы в воздушной среде.......................59
§ 12. Вспомогательное оборудование размольно-подготовительного от-
дела .............................................................60
§ 13. Общие положения по автоматизаций и технике безопасности в
размольном отделе ............................................... 63
§ 14. Расчеты по размольному отделу и технико-экономические пока-
затели процесса размола...........................................64
Глава 3. Проклейка бумаги.........................................67
§ 15. Назначение, процесса проклейки и его контроль...............67
§ 16. Основы теории процесса канифольной проклейки................70
§ 17. Сернокислый алюминий и его роль в процессе канифольной про-
клейки бумаги.....................................................76
§ 18. Влияние проклейки бумаги на ее свойства.....................78
§ 19. Виды канифольного клея, способы их приготовления и технико-
экономические показатели процесса проклейки.......................79
§ 20. Производственные затруднения при проклейке канифольным
клеем.............................................................83
§ 21. Проклейка бумаги в нейтральной и слабощелочной средах . . 84
§ 22. Придание бумаге влагопрочности..............................86
§ 23. Общие положения по технике безопасности в клееподготовитель-
ном отделении.....................................................89
Глава 4. Наполнение бумаги...........................................90
§ 24. Назначение процесса наполнения бумаги и влияние минераль-
ных наполнителей на ее свойства...................................90
§ 25. Характеристика используемых минеральных наполнителей и при-
готовление их суспензий...........................................93
§ 26. Удержание наполнителя в бумаге и контроль за процессом ее
наполнения.......................................................95
Глава 5. Крашение бумаги..........................................99
§ 27. Основные положения..........................................99
§ 28. Классификация и характеристика красителей..................101
§ 29. Переменные факторы процесса крашения и удельный расход
красителей ..................................................... 102
437
§ 30. Применение оптических отбеливателей для подцветки бумаги . 104
Г л а в а 6. Подготовка бумажной массы к отливу бумаги............. 106
§ 31. Рафинирование и очистка массы.............................106
§ 32. Деаэрация массы............................................119
Глава 7. Бумагоделательная машина и подвод массы к ией . . . .122
§ 33. Столовая (плоскосеточная) бумагоделательная машина и ее
усовершенствование...............................................122
§ 34. Подвод массы к бумагоделательной машине....................128
§ 35. Напускные устройства и их работа...........................130
Глава 8. Формование и обезвоживание бумажного полотна на сеточном
столе бумагоделательной машины......................................138
§ 36. Назначение процесса отлива бумажного полотна, устройство де-
талей сеточного стола и его производительность...................138
§ 37. Основы теории и переменные факторы процессов формования и
обезвоживания бумажного полотна..................................165
§ 38. Формование бумаги между двумя сетками.....................178
Глава 9. Прессование бумаги.........................................186
§ 39. Назначение процесса прессования бумаги и устройство прессо-
вой части бумагоделательной машины...............................186
§ 40. Влияние прессования на свойства бумаги...................197
§ 41. Основы теории процесса прессования бумаги .................199
§ 42. Практические выводы из теории прессования ’бумаги и новые
конструкции прессов..............................................202
Глава 10. Сушка бумаги..............................................207
§ 43. Назначение процесса сушки бумаги и устройство сушильной ча-
сти бумагоделательной машины.....................................207
§ 44. Влияние сушки на свойства бумаги...........................214
§ 45. Основы теории сушки бумаги.................................220
§ 46. Указания к расчетам по сушке бумаги........................226
§ 47. Методы сушки и пути интенсификации этого процесса .... 230
Глава 11. Отделка и облагораживание бумаги на бумагоделательной
машине..............................................................236
§ 48. Назначение процессов и устройство соответствующего оборудо-
вания ...........................................................236
§ 49. Поверхностная обработка бумаги в клеильном прессе..........244
§ 50. Крепирование и микрокрепирование бумаги....................248
Глава 12. Вентиляция зала бумагоделательных машин, их привод и
контрольно-измерительная аппаратура.................................251
§ 51. Вентиляция зала бумагоделательных машин....................251
§ 52. Привод бумагоделательных машин.............................258
§ 53. Контрольно-измерительная аппаратура на бумагоделательной
машине...........................................................262
Глава 13. Работа столовой бумагоделательной машины. Бумагодела-
тельные машины для выработки специальных видов бумаги...............265
§ 54. Технико-экономические показатели работы бумагоделательной
машины..........................................................: 265
§ 55. Обслуживание бумагоделательной машины и вопросы охраны
труда............................................................266
§ 56. Меры борьбы со смоляными затруднениями и слизеобразованием 273
§ 57. Бумагоделательные машины для выработки специальных видов
бумаги...........................................................277
§ 58. Бумагоделательные машины сухого способа формования бумаги 281
Глава 14. Обработка бумаги после бумагоделательной машины . . 287
§ 59. Увлажнение бумаги и каландрирование в суперкаландре . . 287
§ 60. Разрезание бумажного полотна.............................. 297
§ 61. Упаковка и хранение бумаги.................................308
438
Глава 15. Использование воды в Производстве бумаги.................310
§ 62. Значение воды при изготовлении бумаги.....................310
§ 63. Использование оборотной воды..............................315
§ 64. Улавливание волокон и минерального наполнителя............324
Глава 16. Основные свойства бумаги.................................329
§ 65. Структурно-механические свойства..........................329
§ 66. Капиллярные и гигроскопические свойства...................350
§ 67. Оптические свойства.......................................358
§ 68. Свойства бумаги, называемые печатными.....................365
§ 69. Электрические свойства бумаги . . ........................370
§ 70. Особые свойства бумаги....................................373
Глава 17. Особенности технологии изготовлении некоторых видов бумаги 378
§ 71. Газетная бумага...........................................378
§ 72. Мешочная бумага................................... . . 383
73. Виды бумаги санитарно-бытового назначения.................386
§ 74. Бумага-основа для мелования...............................391
§ 75. Конденсаторная бумага.....................................397
Глава 18. Некоторые дефекты бумаги и меры борьбы с ними .... 401
§ 76. Колебания массы 1 м2 бумаги...............................404
§ 77. Скручиваемость и волнистость..............................409
§ 78. Пылимость и выщипывание с поверхности.....................416
§ 79. Электризация бумаги.......................................422
§ 80. Разносторонность..........................................425
§ 81. Воздушные пузыри..........................................427
§ 82. Виды пятен на бумаге......................................429
Список рекомендуемой литературы....................................431
Предметный указатель...............................................432