Производство бумаги и картона из целлюлозы, и макулатуры как бизнес: перечень оборудования, описание технологии изготовления, нюансы организации дела 0

Чёткой границы между бумагой и картоном не существует, ведь картон (от итал. cartone ← carta «бумага») - это просто вид плотной бумаги. Их технологии производства одинаковы, но используются разные типы бумагоделательных машин.

Согласно ГОСТ, бумагой называется «материал с массой квадратного метра до 250 г, состоящий преимущественно из растительных волокон, связанных между собой силами поверхностного сцепления, в котором могут содержаться проклеивающие вещества, минеральные наполнители, химические и натуральные волокна, пигменты, красители». Картоном, в свою очередь, называют «материал, состоящий преимущественно из растительных волокон, отличающийся от бумаги большей толщиной и массой квадратного метра». По немецкой классификации, картоном считается бумага с массой 1 м² более 150 г.

Классификация

Виды бумаги

Бумага представляет собой материал, который получают по технологии осаждения волокон растительного, синтетического, минерального или иного происхождения на формующих станках. Свойства материала зависят от состава и особенностей технологического цикла.

В зависимости от назначения бумага может относиться к одному из типов:

• Для печати (мелованная бумага, офсетная, для типографий, изготовления документов и т.д.). Ее свойства облегчают нанесение графической и текстовой информации вручную или при помощи автоматического оборудования. Бумага для печати бывает разного цвета, толщины, плотности, фактуры.
• Для черчения/рисования, рукописных текстов. Обладает хорошими впитывающими свойствами, плотной, шероховатой поверхностью.
• Декоративная. Используется для упаковки, например, подарков, оформления различных поверхностей, предметов.
• Электротехническая. Из такой бумаги выполняют прокладки-уплотнители, а также используют ее как изолятор.
• Светочувствительная. Служит для проявления и копирования изображений.
• Папиросная. Используется соответственно названию. Обеспечивает низкую интенсивность, равномерность тления.
• Впитывающая. Востребована в медицинской отрасли, а также для изготовления разнообразных фильтров.
• Бытовая. В эту категорию входят основы для изготовления салфеток, туалетной бумаги, бумажных полотенец и т. д.

Существуют и другие специальные виды бумаги. В целом, все перечисленные материалы объединяют параметры толщины и плотности - максимум 0.5 мм и 250 г/м, соответственно. Более плотные и толстые изделия относят к категории картона.

Виды картона

Классификация картона по сфере применения:

По сфере применения различают три вида картона:

• упаковочные;
• полиграфические;
• дизайнерские.

Упаковочный картон применяется для изготовления тары и упаковки, что определяет основные требования к материалу: высокая жёсткость, каркасность, барьерные свойства, прочность.

Структура упаковочного картона включает несколько слоев:

• нижний - производится из качественного сырья (беленая целлюлоза, небеленая целлюлоза, древесная масса, макулатура).
• средний - толстый слой, производится из дешёвого сырья (макулатура, механическая масса, небеленая целлюлоза, отходы производства);
• верхний - производится из качественного сырья;
• мелованный - в основном один или два слоя мелования.

Использование более дешёвого сырья в среднем слое позволяет сохранить требуемые барьерные свойства картона, снизив его стоимость.

Полиграфический картон используется для производства многоцветной продукции, требующей высокого качества печати: папки, брошюры, дорогая подарочная упаковка и т. д. Этот тип картона не должен обладать такой жёсткостью, как упаковочный. В первую очередь он отличается высоким качеством печати, благодаря наружному мелованному слою или двустороннему мелованию.

Пищевой картон применяется для изготовления одноразовой посуды: тарелки, подносы, стаканы… В основном идет мелованный, фольгированный и ламинированный.

Европейская классификация мелованного картона:

• SBB/SBS (Solid Bleached Board, Solid Bleached Sulphate) - картон из чистой цельной целлюлозы и беленой сульфатной целлюлозы. Состоит из 2-4 слоев. Как правило, «лицевая» и оборотная стороны - мелованные. Такой картон обладает средним удельным весом и наилучшими печатными свойствами. SBB-картон применяют для изготовления упаковки дорогой парфюмерной, табачной и пищевой продукции.
• SUB (Solid Unbleached Board) - чистоцеллюлозный мелованный картон из небелёной целлюлозы. Оборотная сторона этого вида картона также именуется «крафт-оборотом», так как имеет коричневой окрас. Основная область применения: упаковка замороженных и охлаждённых продуктов, моющих средств, злаков, обуви, игрушек, кейсы для безалкогольных напитков…
• FBB (Folding Boxboard) - коробочный картон или хром-эрзац, предназначенный для изготовления складной тары. Состоит из 3-4 слоев. Верхний/нижний слои изготавливаются из белёной целлюлозы, средний - из механической массы. Покрытие наносится на верхний слой, нижний в зависимости от толщины и непрозрачности имеет цвет от кремового до белого. Материал обладает низким удельным весом, высокой жёсткостью. Чаще всего применяется в индустрии здоровья и красоты, кондитерской, фармацевтической, табачной промышленности, а также для упаковки замороженных или охлаждённых продуктов.
• WLC (White lined Chipboard) - макулатурный картон дуплекс или триплекс. Состоит из 3-4 слоев, содержащих не менее 60 % макулатурной массы. Верхний слой, как правило, состоит из макулатуры высшего качества. Из WLC картона изготавливают упаковку для замороженных или охлаждённых продуктов, злаков, обуви, игрушек и т. д. Но данное сырьё не допускается к непосредственному контакту с пищевыми продуктами.

Российская классификация:

Немецкая классификация:

Сырьевые материалы (полуфабрикаты)

Сырьем для изготовления разных полуфабрикатов является древесина девяти основных пород, используемых в различных соотношениях: ели, сосны, пихты, ольхи, лиственницы, тополя, березы, осины, бука. Наряду с этими породами в меньшем количестве используется также древесина эвкалипта, каштана, липы, дуба, клена, прочих пород. Указанное сырье делится на две группы: хвойные и лиственные породы древесины. Эти различия определяют различия в свойствах волокон соответствующих полуфабрикатов.

Строение исходных волокон во многом определяет их бумагообразующие свойства. Волокна трубчатого строения способствуют получению пухлых видов бумаги, обладающих повышенной впитывающей способностью. Такие волокна требуют больше времени для фибриллирования. Из волокон ленточного строения обычно получается плотная прочная бумага с сомкнутой поверхностью. Толстостенные волокна (с толщиной стенки 6-8 мкм) легче фибриллируются, а тонкостенные (1,5-2 мкм) более подвержены поперечной рубке.

Волокна твердых пород древесины, как правило, обеспечивают непрозрачность, пухлость, воздухопроницаемость, впитывающую способность бумаги. Волокна мягких пород, наоборот, придают бумаге относительно более высокую прозрачность, плотную структуру и высокие показатели сопротивления разрыву.

Основным полуфабрикатом для производства бумаги является целлюлоза - продукт варки растительного сырья с кислотой (сульфитный метод), щелочью (сульфатный метод) или комбинированным методом. Выход обычной целлюлозы из древесины в зависимости от вида древесины, способа ее варки находится в пределах от 46 до 53%. Целлюлоза высокого выхода характеризуется выходом 53-65%.

Целлюлозу получают, действуя на древесную щепу растворами слабых кислот или щелочи при нагревании и повышенном давлении в герметически закрытых котлах большой емкости, например объемом 300 м3. При этих условиях лигнин разрушается, переходит в раствор, а из древесины выделяются почти неповрежденные волокна целлюлозы. Лигнин (от лат. lignum - дерево, древесина) - вещество, характеризующее одеревеневшие стенки растительных клеток.

В соответствии с этим имеются два способа изготовления («варки») целлюлозы: сульфитный (кислотный), сульфатный (щелочной).

По окончании варки целлюлозу выгружают («вываливают») через нижний люк котла в расположенный под ним бассейн, где ее отмывают от варочной жидкости. Промытая целлюлоза еще не представляет однородной волокнистой массы: в ней имеются размягченные, но сохранившие свою форму щепки, сучки, не поддающиеся варке, песок, попавший вместе с водой, а также прочие загрязнения. Поэтому целлюлозу сначала разделяют сепаратором на отдельные волокна, а затем последовательно освобождают от сучков, песка и других механических загрязнений. После этого целлюлозу отсортировывают от грубых неразработанных пучков волокон, костры и пр. на центробежной сортировке, а затем пропускают через центриклинер для тонкого, окончательного сортирования.

После окончательной очистки центриклинерами целлюлоза частично обезвоживается на сгустителях.

Сульфитный (кислотный) способ варки применяется преимущественно для изготовления целлюлозы из ели и древесины лиственных пород. Он не может быть использован для изготовления целлюлозы из смолистой сосны, так как слабая сернистая кислота не растворяет смолы, имеющиеся в сосновой древесине. Поэтому изготовление целлюлозы из сосны ведут по сульфатному (щелочному) способу.

Целлюлоза, сваренная из сосны по сульфатному способу, имеет исключительную прочность, во-первых, потому, что волокна сосны прочнее, чем у ели; во-вторых, из-за сравнительно мягких условий варки.

Однако небеленая сульфатная целлюлоза имеет настолько темный (бурый) цвет, что в таком виде может применяться только для изготовления особо прочных технических и оберточных видов бумаги, а также в качестве основы для изготовления заменителей переплётных тканей.

Небеленая сульфитная целлюлоза имеет свинцово-серый цвет, сульфатная - бурый. В таком виде они непригодны для выработки многих видов бумаги и химической переработки на искусственный шелк, целлофан…

Беленая сульфатная целлюлоза из сосны - хороший заменитель тряпичной полумассы во всех видах печатных бумаг. Особенно желательно применение сульфатной беленой целлюлозы для изготовления обложечной бумаги, а также бумаги, от которой требуется большая механическая прочность (в т.ч. прочность поверхности), например картографической.

Тряпичная полумасса - это волокна почти чистой хлопковой или льняной целлюлозы, получаемой из лоскута - отходов швейных фабрик, линтера - мелкого хлопкового пуха и тряпья - ношеной ткани. Продезинфицированное тряпье сортируют по характеру волокна, цвету и степени изношенности, затем режут на куски, варят в герметических котлах шарообразной формы, вращающихся вокруг своей горизонтальной оси, со щелочными растворами (сода, растворимое стекло, едкий натр) для удаления жировых загрязнений и частичного разрушения окраски. Проваренное тряпье выгружают из котла, отмывают от значительной части варочной жидкости, размалывают на полумассу, т.е. разделяют на отдельные нити и даже на волокна в полумассных роллах. Тряпичную полумассу отбеливают водными растворами гипохлорита натрия или кальция (хлорная известь), после чего она становится очень белой. Если отбеленная тряпичная полумасса рассчитана на продолжительное хранение или подлежит перевозке на другое предприятие, то из нее удаляют большую часть воды (обезвоживают) прессованием на гидравлических прессах.

Древесная масса - это волокнистый полуфабрикат, получаемый механическим истиранием древесины на дефибрере. Древесная масса может быть белой, беленой, бурой. Белая древесная масса - это самый дешевый волокнистый полуфабрикат бумагоделательного производства, получаемый истиранием очищенных от коры метровых поленьев (балансов), на специальной машине - дефибрере. Дефибрер - машина в целлюлозно-бумажном производстве для получения древесной массы путём истирания древесины на вращающемся абразивном камне.

Химический состав белой древесной массы почти тот же, что и у древесины, из которой она изготовлена. Древесная масса содержит значительное количество лигнина. Ее волокна не способны самостоятельно образовывать прочную бумагу. Поэтому при изготовлении печатной бумаги белую древесную массу всегда смешивают с некоторым количеством сульфитной беленой или небеленой целлюлозы.

Однако древесная масса улучшает печатные свойства бумаги: повышает непрозрачность, пластичность, капиллярность, способность воспринимать полиграфические краски и прочно закреплять их избирательным впитыванием. Белая древесная масса имеет нежелательный желтоватый оттенок, что делает бумагу несветопрочной и недолговечной. Поэтому надо применять ее осмотрительно, - только в тех бумагах, которые не требуют продолжительного хранения.

Бурая древесная масса, получаемая истиранием на дефибрере предварительно пропаренных в котлах балансов, имеет длинноволокнистое строение, применяется для изготовления древесно-массного бурого переплетного картона и прочной оберточной бумаги. Она непригодна для изготовления печатной бумаги из-за довольно темного цвета, который приобретают волокна при пропаривании (потемнение и частичное растворение лигнина).

Макулатура - старые ненужные книги, журналы, газеты, исписанные тетради и пр. - ценное вторичное сырье, позволяющее увеличить выпуск бумаги и картона. К макулатуре относятся также обрезки бумаги («лапша»), бракованные оттиски, поступающие с полиграфических предприятий, и оборотный брак бумажных фабрик (бумажные срывы, отходы бумаги). Этот полуфабрикат делится на три группы: макулатура бумажная, картонная и смешанная. Каждая группа в зависимости от состава волокон и цвета делится на марки. Удельный вес макулатуры в общем балансе волокнистых материалов бумагоделательного производства составляет пока всего 15%, но может быть повышен до 30 - 35%. Все это говорит о большом народнохозяйственном значении организации сбора и рациональной переработки макулатуры.

Поступающая на бумажную фабрику макулатура измельчается на гидроразбавителях, т.е. в ваннах с вращающимся внизу ротором. Готовая масса удаляется из ванны через отверстия сита вокруг вращающегося ротора.

Масса после гидроразбавителя подвергается очистке от тяжелых (металлические включения, песок) и легких (например, пластмасса, щепки) посторонних примесей. Удаление типографской краски без разрушения волокна производится в шаровых котлах, гидроразбавителях или бассейнах силикатом натрия в сочетании со щелочами, фосфорными солями в течение 1,5 -2 ч при 80 -90°. После волокнистая масса отделяется от промывочной жидкости на сгустителях или вакуумных фильтрах, а затем отбеливается перекисью водорода или перекисью натрия.

Макулатуру в больших количествах используют в производстве гофрированного и коробочного картонов, упаковочной, туалетной и других видов бумаги. После соответствующей обработки она может быть использована также в композиции писчей, газетной, других видов бумаги для печати.

Из волокон растительного происхождения помимо древесных волокон для изготовления бумаги применяют волокна целлюлозы из соломы, тростника, 6агассы, хлопка льна и др. Целлюлоза из соломы и тростника легко размалывается, быстро повышает степень помола. Она отличается значительным сопротивлением водоотдаче, что исключает возможность ее использования на современных быстроходных бумагоделательных машинах из-за необходимости снижения скорости машины. Обычно такие виды целлюлозы применяют в композиции с другими видами волокнистых материалов в количестве от 15 до 60%. При сравнении бумагообразующих свойств этих двух видов целлюлозы следует отметить, что при использовании тростниковой целлюлозы получается бумага с менее плотной структурой и сравнительно низкими показателями механической прочности, но с достаточно высокими показателями оптических свойств (гладкости, непрозрачности, чистоты поверхности). В композиции бумаги, предназначенной для печати, рекомендуется применять тростниковую целлюлозу при отсутствии древесной массы. Способность обезвоживаться соломенной и тростниковой целлюлозой в значительной степени зависит от способа и режима варки.

Стабильность белизны соломенной целлюлозы меньше, чем древесной, поэтому продолжительность хранения ее ограничена. Применение соломенной целлюлозы в композиции бумаги способствует равномерности вырабатываемой бумаги, уменьшению ее пыльности, а также повышению показателей сопротивлений бумаги выщипыванию и истиранию.

Синтетические волокна органического происхождения (винол, капрон, нитрон, лавсан) так же как и минеральные волокна, получили в последнее время применение при изготовлении специальных видов бумаги, отличающихся высокой прочностью на разрыв в воздушно-сухом и во влажном состояниях, химической стойкостью, стабильностью размеров при изменении относительной влажности окружающего воздуха, биостойкостью, светостойкостью, долговечностью, термостойкостью, пониженной горючестью, а также широким диапазоном эластичности. Бумагу изготовляют как из 100% таких волокон, так и из смеси их с растительными волокнами.

К волокнам неорганического происхождения относятся волокна стеклянные, базальтовые, асбестовые, металлические. Их используют для изготовления электро- и теплоизоляционных, фильтрующих, биостойких материалов и материалов, стойких к химическим воздействиям.

Технологические этапы производства

Для изготовления бумаги/картона применяют два типа бумагоделательных машин: плоскосеточные, круглосеточные. Первые используются для производства бумаги, вторые - картона. Основное отличие машин состоит в том, что в плоскосеточных машинах формирование бумажного полотна осуществляется на движущейся горизонтальной сетке, а в круглосеточных - полотно формуется на вращающейся цилиндрической сетке.

Размол полуфабрикатов. Размолом называется процесс специальной механической обработки растительных волокон в присутствии воды, выполняемый в размалывающих машинах-мельницах. Размол - один из важнейших процессов бумажного производства, позволяющих в широком интервале значений изменять многие свойства бумаги. Производится размол волокон в машинах непрерывного действия (в конических, цилиндрических и дисковых мельницах). Общим для размалывающих аппаратов является то, что, работа их основана на принципе скрещивающихся ножей и трущихся поверхностей.

Проходя между ножами размалывающих машин, волокна подвергаются воздействию механических и гидродинамических сил, приводящему к протеканию сложных физико-химических и коллоидных процессов в структуре волокон. В результате происходят некоторое укорочение волокон (рубка), поверхностное расщепление и расчесывание в продольном направлении структуры клеточной стенки на фибриллы (поверхностное фибриллирование), набухание, гидратация волокон. Волокна становятся более мягкими, повышается их эластичность, пластичность. В процессе фибриллирования ослабляются и разрушаются связи между отдельными фибриллами клеточной стенки волокон. На поверхности фибрилл образуется «начес» тонкого пухообразного материала, состоящего из целлюлозных молекул. В результате увеличивается удельная поверхность, способствующих лучшему контакту и соединению отдельных волокон в бумажный лист. Увеличение удельной поверхности волокон повышает их способность удерживать воду.

В зависимости от режима размола можно получать бумажную массу различной степени помола: от низкой (садкая масса) до высокой (жирная масса). Для получения садкой массы размол ведут в режиме, обеспечивающем преимущественно рубку волокон над поверхностным фибриллированием. В процессе формования листа бумаги масса низкой степени помола (садкая) быстро оседает на сетке, легко обезвоживается и образует рыхлую и пористую структуру листа. Для высокой степени помола массы (жирная масса) характерно преобладание фибриллированных волокон с хорошо разработанной поверхностью, которые труднее обезвоживаются на сетке бумагоделательной машины и образуют плотную, сомкнутую и прочную структуру листа. Характер помола массы выбирают в зависимости от вида и качества вырабатываемой бумаги и картона.

Прочность бумаги характеризуется рядом показателей: сопротивлением разрыву, излому, продавливанию, надрыву, раздиранию, для каждого вида и сорта бумаги имеющим определенное значение, и в общем зависит от прочности волокон, их длины, прочности связи между волокнами и структуры бумажного листа.

Лист бумаги при испытании разрывается по наиболее слабому месту. Этим слабым местом в большинстве случаев являются не сами волокна, а связи между ними. При разрыве листа по обе стороны в месте разрыва наблюдается преимущественное вытаскивание волокон из толщи листа, что указывает на разрыв связи между ними. И только часть волокон рвется в поперечном направлении.

Основными факторами, влияющими на качество помола целлюлозы, являются: продолжительность размола, удельное давление между ножами мельниц, концентрация массы, тип размалывающей гарнитуры, окружная скорость ротора или барабана, температура массы при размоле. К управляемым факторам относятся продолжительность, удельное давление, концентрация и температура массы.

Для размола волокнистых полуфабрикатов на предприятиях, вырабатывающих массовые виды бумаги и имеющих большую производительность, применяются дисковые мельницы. Массный размол проводится в однодисковых и сдвоенных мельницах с закрытой камерой, которые обеспечивают производительность до 650 т/сут.

Широкое применение дисковых мельниц обусловлено быстрым развитием производства волокнистых полуфабрикатов высокого выхода. Они вытесняют другие виды размалывающего оборудования (конические мельницы, роллы) благодаря следующим преимуществам: возможности размола при высокой концентрации массы (до 40 %); более низкому удельному расходу энергии; большой единичной мощности и производительности, компактности, простоте конструкции; более широкой области применения (размол целлюлозы, полуфабрикатов высокого выхода, древесной щепы, отходов сортирования древесно-массного и целлюлозного производств); возможности получения более однородной по структуре массы.

Основные рабочие элементы мельницы - статор (корпус) и ротор - выполнены в виде конусов. Внутреннюю поверхность статора и внешнюю поверхность ротора образуют сменные ножевые рубашки. Зазор между ножами статора и ротора регулируется перемещением (присадкой) ротора вдоль его оси при помощи присадочного механизма. При работе мельницы движение массы осуществляется в направлении от малого диаметра ротора к большему. Производительность мельницы но воздушно-сухому волокну 4-16 т/сут, частота вращения ротора 1000 мин-1, площадь поверхности соприкосновения гарнитуры ротора и статора 0,40 м2.

Проклейка. Назначение проклейки - придание бумаге или картону ограниченных впитывающих свойств по отношению к воде, чернилам, типографской краске и другим жидкостям и улучшение многих других физико-механических свойств. При неограниченном впитывании (у неклееной бумаги), например, чернил, они будут впитываться в толщу листа бумаги, расходиться и проходить на его обратную сторону. Полное отсутствие впитывающих свойств будет вызывать стекание чернил с поверхности бумаги. Первое и второе явление делают бумагу непригодной для письма и печати. Поэтому процесс проклейки призван обеспечивать для каждого конкретного вида бумаги и картона свою строго определенную впитывающую способность, которая оценивается степенью проклейки.

Различают поверхностную проклейку и проклейку в массе. Поверхностную проклейку осуществляют нанесением крахмального или животного клея на поверхность готовой бумаги. Применяется она для производства некоторых специальных высокосортных видов бумаги - документной, чертежной, картографической и др. Подавляющее большинство видов бумаги и картона проклеивается введением проклеивающих веществ в бумажную массу перед отливом бумажного листа, т. е. проклеивается в массе. Для проклейки в массе применяют гидрофобные (водоотталкивающие) вещества, а процесс проклейки все чаще называют гидрофобизацией бумаги или картона. Основным гидрофобизующим веществом является канифоль, выделяемая из смолы хвойных древесных пород.

На многие предприятия проклеивающие вещества поступают в виде готового клея - клея-пасты (это сваренный клей, но еще не разведенный водой). После разбавления водой до требуемой концентрации он готов к применению. Это исключает необходимость иметь на предприятии клееварочное отделение, и, что важнее, клей всегда получается стабильным и высококачественным. В перспективе планируется все предприятия перевести на использование клея-пасты, поставляемого централизованно с нескольких клееварочных заводов.

Наполнение. Под наполнением бумаги понимают введение в композицию бумаги минеральных веществ-наполнителей для улучшения ее качества и экономических показателей. Введением наполнителей в композицию бумаги достигаются следующие цели: снижается себестоимость производства бумаги, так как стоимость наполнителя ниже стоимости волокон, часть которых заменяется наполнителем; повышается белизна бумаги, поскольку почти все наполнители имеют более высокую степень белизны, чем волокна; существенно увеличивается гладкость поверхности бумаги за счет заполнения частичками наполнителя пор и неровностей между волокнами на шероховатой поверхности листа; уменьшается непрозрачность бумаги, что дает возможность писать и печатать с обеих сторон листа; улучшается равномерность просвета; увеличивается мягкость и пластичность - бумага меньше «шумит» при перелистывании; снижается объемная масса, пористость и, следовательно, впитываемость типографских красок и т. п.

О содержании наполнителя в бумаге судят по показателю зольности бумаги, который определяют по массе прокаленного остатка после сжигания навески бумаги и выражают в % к массе бумаги. Зольность бумаге придает в основном наполнитель, так как естественная зольность волокон менее 1 %.

По зольности бумагу делят на четыре группы: бумага с естественной зольностью - фильтровальная, электроизоляционная, основа для фибры и пергамента, жиронепроницаемая; наполнители не вводятся.

• бумага малозольная (с зольностью до 5%) - газетная, мундштучная, обойная и др.; в этих видах бумаги важно сохранить механическую прочность, поэтому повышение содержания наполнителей, существенно снижающих механические показатели бумаги, нецелесообразно;
• бумага средней зольности - писчая с зольностью до 6-8%, некоторые виды бумаги для печати с зольностью до 15%; в эти виды бумаги наполнитель вводится в ограниченных количествах;
• бумага высокозольная (зольность свыше 15%) - это типографская, для глубокой печати и др.; для этих бумаг важно иметь хорошие печатные свойства и высокую непрозрачность, поэтому содержание наполнителя в них большое.

Общим недостатком введения наполнителей является заметное снижение механической прочности, степени проклейки бумаги. Кроме того, с увеличением содержания наполнителей в большей степени обнаруживается пылимость бумаги -явление отделения от поверхности бумаги мелких волокон, частиц наполнителя, проклеивающих веществ. Этот эффект резко ухудшает качество печати - бумажная пыль прилипает к печатной форме, забивает набор и клише.

Аккумулирование. Приготовление бумажной массы проводят в размольно-подготовительном отделе. Потоки волокнистых, наполняющих, проклеивающих, окрашивающих и других материалов, составляющих композицию данного вида будущей бумаги, направляются в дозатор или составитель композиции, где они непрерывно и строго дозируются в заданном соотношении, а затем поступают в мешальный бассейн. В этом бассейне масса тщательно перемешивается и аккумулируется (накапливается).

Рафинирование (очистка). Рафинирование бумажной массы производится перед ее подачей на машину в аппаратах непрерывного действия -конических и дисковых мельницах. В процессе рафинирования бумажной массы происходит выравнивание степени помола массы, устранение пучков волокон и некоторый подмол массы. Для этого мельницы устанавливают после машинного бассейна непосредственно перед бумагоделательной машиной.

Выпуск массы на бумагоделательную машину. По выходе из машинных бассейнов масса при концентрации 2,5-3,5 % дозируется и направляется на бумагоделательную машину. Перед поступлением на машину она разбавляется оборотной водой, очищается от посторонних загрязнений, а также от узелков, комочков. Для поддержания постоянной массы 1 м2 вырабатываемой бумаги необходимо, чтобы в единицу времени на сетку машины поступало одно и то же количество массы, при этом скорость машины должна быть постоянной. Скорость машины изменяют при переходе на выработку другого вида бумаги. На современных бумагоделательных машинах массу 1 м² вырабатываемой бумаги поддерживают постоянной автоматическими регуляторами. На бумагоделательную машину массу подают с помощью насоса и ящика постоянного напора. Масса, поступающая на бумагоделательную машину, разбавляется водой в смесительном насосе. Разбавление необходимо, во-первых, для последующей очистки массы, так как из густой массы трудно удалять загрязнения; во-вторых, для лучшего формования бумаги на сетке бумагоделательной машины.

Формирование бумажного листа на сетке бумагоделательной машины. Бумажная масса, разбавленная до необходимой концентрации и очищенная от посторонних включений, поступает в напорный ящик бумагоделательной машины. Необходимая степень разбавления массы для отлива бумаги на сетке бумагоделательной машины зависит от массы 1 м² бумаги, рода волокна и степени помола массы. Формирование бумажного листа на сетке бумагоделательной машины. Бумажная масса, разбавленная до необходимой концентрации и очищенная от посторонних включений, поступает в напорный ящик бумагоделательной машины. Необходимая степень разбавления массы для отлива бумаги на сетке бумагоделательной машины зависит от массы 1 м² бумаги, рода волокна и степени помола массы

Напуск массы на сетку. Эта операция осуществляется при помощи напускного устройства -напорного ящика. Для нормальной работы машин при скоростях 450-500 м/мин требуется напор массы в напорном ящике 2,5-3 м, при скорости 600 м/мин - около 4,2 м и т. д. Напускное устройство обеспечивает напуск бумажной массы на бесконечную сетку, движущуюся в направлении от грудного к гауч-валу, с одинаковой скоростью и в одинаковом количестве по всей ширине сетки. Напуск массы осуществляется почти параллельно сетке без всплесков. Скорость напуска массы на сетку должна быть на 5-10 % ниже скорости сетки. Если скорость массы значительно отстает от скорости сетки, то увеличивается продольная ориентация волокон (ориентация в машинном направлении) и прочность бумаги в продольном направлении.

Формирование бумажного листа (отлив). Формирование, или отлив, бумажного листа представляет собой процесс объединения волокон в листовую форму с созданием определенной объемной капиллярно-пористой структуры. Этот процесс осуществляется на сеточной части бумагоделательной машины постепенным и последовательным удалением воды из бумажной массы (обезвоживанием). Режим обезвоживания, начинаемый в начале сеточного стола и заканчиваемый сушкой бумаги в сушильной части, на всех этапах технологического процесса оказывает существенное влияние на качество бумаги и производительность машины.

Прессование. После сеточной части бумажное полотно поступает в прессовую, состоящую обычно из нескольких прессов, на которых оно последовательно обезвоживается до сухости 30-42 %. Для интенсификации обезвоживания полотна в прессовой части применяют прессы с желобчатыми валами и повышенным линейным давлением между ними. Важное значение для обезвоживания полотна имеют надлежащий подбор сукон и их кондиционирование. Бумажное полотно, сформованное в сеточной части, автоматически вакуум-пересасывающим устройством передается на сукно прессовой части. Современные конструкции комбинированных многовальных прессов обеспечивают прохождение бумаги без свободных участков (участков, где полотно бумаги не поддерживается сукном), что позволяет осуществить безобрывную проводку бумаги в прессовой части.

Сушка. В сушильной части бумагоделательной машины бумажное полотно обезвоживается до конечной сухости 92-95 %. В процессе сушки удаляется 1,5-2,5 кг воды на 1 кг бумаги, что примерно в 50-100 раз меньше, чем на сеточной и прессовой частях машины. При сушке одновременно происходит дальнейшее уплотнение и сближение волокон. В результате повышается механическая прочность и гладкость бумаги. От режима сушки зависят объемная масса, впитывающая способность, воздухопроницаемость, прозрачность, усадка, влагопрочность, степень проклейки и окраска бумаги.

Бумажное полотно, проходя по сушильным цилиндрам, поочередно соприкасается с нижними и верхними цилиндрами то одной, то другой своей поверхностью. Для лучшего контакта между цилиндрами, бумагой и облегчения заправки применяют сушильные сукна (сетки), охватывающие сушильные цилиндры примерно на 180°.

Сушка бумаги на сушильном цилиндре состоит из двух фаз: на нагретой поверхности цилиндра под сукном и на участке свободного хода, т. е. когда бумажное полотно переходит с одного цилиндра на другой. В первой фазе, под сукном, испаряется основное количество влаги: на тихоходных машинах до 80-85 %, на быстроходных до 60-75 % всей влаги, испаряемой в сушильной части машины. Во второй фазе, на участках свободного хода влага испаряется с обеих сторон бумаги за счет тепла, поглощенного бумагой в первой фазе сушки. При этом бумага в зависимости от скорости машины претерпевает понижение температуры на 4-15°. При падении температуры снижается скорость сушки, особенно на тихоходных машинах, так как на них падение температуры полотна бумаги больше, чем на быстроходных. С повышением скорости машины количество испаряемой воды на участке свободного хода бумаги увеличивается. С уменьшением количества воды в бумажном полотне интенсивность сушки на свободном участке понижается.

Температуру сушильных цилиндров повышают постепенно, что способствует улучшению качества бумаги и завершению процесса проклейки. В конце сушильной части температуру поверхности цилиндров снижают, так как высокая температура при небольшой влажности бумаги действует на волокна разрушающе.

Отделка. После сушки бумажное полотно с целью уплотнения и повышения гладкости проходит через машинный каландр, состоящий из расположенных друг над другом 2-8 валов. Полотно, огибая поочередно валы каландра, проходит между ними при возрастающем давлении. Современные машинные каландры снабжаются механизмами прижима, подъема и вылегчивания валов. Нижний вал и один из промежуточных выполняются с регулируемым прогибом, что позволяет применять высокие давления в захватах валов при сохранении равномерности давления по ширине полотна. Пройдя каландр, бумажное полотно непрерывно наматывается на тамбурные валы в рулон диаметром до 2500 мм. Перезаправка с одного тамбурного вала на другой осуществляется при помощи специальных механизмов и устройств.

После бумагоделательной машины бумага поступает на продольно-резательный станок и далее к упаковочной машине. Для получения более высоких показателей плотности, гладкости и лоска большинство видов бумаги для печати, писчей и технической пропускают через суперкаландр. Готовую бумагу разрезают на рулоны или листы. Последние считают и упаковывают. Рулоны также упаковывают и отправляют на склад. Некоторые виды бумаги (конденсаторная, мундштучная, для телеграфной, кассовой лент и др.) разрезают на узкие ленты и наматывают в бобины (узкие рулончики). Избыток оборотной воды направляют в улавливающую аппаратуру, откуда уловленные волокна используются в производстве, а осветленная вода идет в сток. Бумажный брак с бумагоделательной машины, суперкаландра, станков, разрезающих бумагу, ее перематывающих и упаковывающих, идет на переработку и в виде волокнистой массы используется для изготовления бумаги.

Оборудование производства

Структура целлюлозно-бумажного комбината полного цикла предполагает наличие следующих цехов на производстве:

• Окорочный цех. Здесь установлены корообдирочные барабаны или роторные окорочные станки, конвейерное оборудование для подачи бревен, аппараты для перегрузки материалов, многопильные станки для предварительного разделывания долготья (длинных бревен), дисковые многоножевые рубильные машины, щепосортировочные установки и другое оборудование для измельчения древесины и калибровки щепы.
• Крытые площади для складирования щепы. Для подачи ее на хранение используются, как правило, пневматически транспортеры.
• Склады для приемки и хранения сырья. Здесь присутствуют агрегаты для выгрузки материалов из железнодорожных вагонов, автомобильного или водного транспорта, его складирования и подачи на переработку: вагоноопрокидыватели, мостовые и стреловые краны, кучеукладчики, конвейеры и т. д.
• Цех производства целлюлозы. Варочные установки подбираются в зависимости от мощности производства и способа получения целлюлозной массы. Линии могут включать различное оборудование, что обсуждается с производителем машин в индивидуальном порядке. Например, для изготовления целлюлозы из дерева и соломы потребуются разные станки.
• Цех для получения бумаги. Бумагоделательные машины отличаются производительностью, обрезной шириной, типом выпускаемой продукции, граммажом, габаритами и другими парметрами.
• Резательный цех. В минимальном варианте здесь присутствует оборудование для разрезания рулонов и листов разного размера.
• Упаковочная линия. Ее конфигурация также подбирается в зависимости от вида выпускаемого продукта.
• Цех по переработке макулатуры.
• Цех по переработке отходов (древесной коры, обрезков и т. д.) для последующего использования в качестве топлива или, например, сельскохозяйственных удобрений.

Стоимость такого производства исчисляется десятками миллионов рублей, что может стать непреодолимым барьером для начинающего предпринимателя. Особенно, с учетом затрат на аренду и обустройство территории, установку фильтров очистки сточных вод, строительство подъездных путей, покупку погрузочной техники и грузового транспорта. Однако это не означает, что бизнес-идею по производству бумаги имеет смысл рассматривать лишь крупным игрокам рынка. Многие производители ведут успешную деятельность, ориентируясь на узкий сегмент. Например, изготовление ограниченного количества видов бумаги из макулатуры и других отходов. Также цену начального комплекта оборудования можно снизить за счет работы на готовой целлюлозе, которую можно купить практически в любом регионе РФ.

Таким образом, прежде чем приступать к поиску поставщика оборудования, следует четко очертить ассортимент продукции и определиться с масштабами производства. На рынке множество предложений, как новых, так и б/у установок разного типа и уровня автоматизации. Оценивая перспективы покупки тех или иных станков, рекомендуется выбирать поставщика, который оказывает комплексные услуги по поставке, пуско-наладке, ремонту и сервисному обслуживанию машин.

Регистрация бизнеса

Предприятие по производству бумаги необходимо зарегистрировать в государственных структурах. Предпочтительная форма регистрации бизнеса - ООО. Крупные потребители соответствующей продукции неохотно идут на контакт с ИП. Кроме того, индивидуальные предприниматели не имеют шансов выиграть государственный тендер, получив, тем самым, мощный канал сбыта.

Код ОКВЭД - 21.1 «Производство целлюлозы, древесной массы и картона».

Также необходимо получить разрешения на ведение деятельности в Пожарной инспекции, СЭС, экологических органах и оформить документы на землю. В последнем случае важно уточнить целевое назначение соответствующего участка.

Большинство выпускаемых в РФ видов бумаги не подлежат обязательной сертификации (за исключением гигиенической продукции, медицинских и детских товаров), однако для упрочнения своих позиций предпринимателю желательно иметь добровольный сертификат.

Процедура сертификации на соответствие бумажной продукции нормам качества и эксплуатационной безопасности зависит от вида бумаги. Это может быть проверка в отношении соблюдения технического регламента или санитарно-гигиенических требований. Перечень товаров, для которых требуется получение обязательного сертификата приводится в постановлении Правительства № 982. Для оформления документов необходимо обратиться в Ростест или независимую организацию, аккредитованную Госстандартом.

Выбор места для строительства целлюлозно-бумажного комбината

Целлюлозно-бумажная промышленность - наиболее сложная отрасль лесного комплекса, связанная с механической обработкой и химической переработкой древесины. Она включает производство целлюлозы, бумаги, картона и изделий из них. Эта отрасль отличается:

- высокой материалоёмкостью: для получения 1 т целлюлозы необходимо в среднем 5-6 куб. древесины;

- большой водоёмкостью: на 1 т целлюлозы расходуется в среднем 350 куб.м. воды;

- значительной энергоёмкостью: 1 т продукции требует в среднем 2000 кВт/ч.

Следовательно, предприятия целлюлозно-бумажной промышленности должны ориентироваться на лесные ресурсы вблизи крупных водных источников. В основном они размещаются на европейской части страны.

Поскольку любое производство бумаги потребляет большие объемы воды, следует уделить внимание организации стабильного водоснабжения, водоотведения и установке фильтров для очистки сточных вод (это одно из требований экологических органов).

Расширение производства

Даже если в начале деятельности предприниматель сталкивается с недостатком средств, в дальнейшем всегда можно расширить производственные возможности. Это может быть продажа пульпы, получаемой из макулатуры, другим производителям бумаги, покупка установки для изготовления туалетной бумаги, бумажных стаканчиков, гофрокартона и картонной тары или других сопутствующих товаров. Здесь важно держать руку на пульсе рынка и своевременно реагировать на изменение тенденций его развития.