3.3. Папір як витратний матеріал (газетний, офсетний, крейдований) Папір газетний

Газетний папір – призначений для друкування газет або аналогічної друкарської продукції.У волокнистому складі газетного папіру переважає деревна маса (не менше 75 %) без проклеювання, а інколи і без наповнювачів, надмірна кількість яких може понизити її міцність.Газетний папір швидко старіє (жовтіє, стає ламки). Друкування книг небажано і допустимо ліпше в тих випадках, коли вони розраховані на одноразове читання і нетривале зберігання. Газетний папір поставляється в рулонах. Папір випробовує в ротаційних машинах значні розтягуючі зусилля, тому стандарт нормує міцність в машинному напрямку. Проте розриви рулонного паперу можуть походити не лише від недостатньої міцності, але і від недостатньої розтяжності, яка зменшуєтся у міру зниження вологості, тому для газетного паперу встановлена підвищена норма вологості-біля 8%, що також знижує її електризацію і усуває пов’язані з цим труднощі.

№ Найменування Виробник Маса 1 м2, г Білизна CIE, % Формат

1 Кондопога ВАТ «Кондопога» 45 60 60, 70, 84

2 Кама ВАТ «КАМА» 45 59 60, 70, 84

Історія паперу.

Згідно традиції, перший папір зробив Цай Лун, євнух при Східному дворі Хан китайського імператора Хо Ті, в 105 році нашої ери. Найімовірніше як матеріал при цьому використовувалася кора тутового дерева, а папір був виготовлений на формі, зробленій з бамбукових рейок.

Якнайдавніший з того, що зберігся, папір був зроблений з клаптів тканини приблизно в 150 році нашої ери. Протягом перших 500 років папір виробляли тільки в Китаї, але вже в 610 році її виробництво проникає до Японії, а біля 750 року і до Центральної Азії. У Єгипті папір з'явився біля 800 року, але робити його там почали тільки після 900 року.

У Європі першими папір почали використовувати маври, і перше виробництво паперу з’явилося в Іспанії біля 1150 року. У подальші століття це ремесло розповсюдилося в більшості європейських країн. Поява рухомої літери у середині XV століття сприяла розвитку книгодрукування, що в свою чергу значно стимулювало виробництво паперу. У Англії перша паперова фабрика з'явилася в 1495 році, а в Америці в 1690.

Єдиним задовільним початковим матеріалом для виробництва паперу, відомим в Європі у той час, були клапті тканини, і в XVII і XVIII століттях все зростаюче використовування паперу привело до браку цього матеріалу. В той же час робилися спроби винаходу заміни для цієї сировини, але жодна не виявилася задовільною з комерційної точки зору. Окрім цього, одночасно намагалися скоротити вартість виробництва паперу, розробляючи машину, яка змогла б замінити процес ручного формування, використовуваний у той час для виготовлення паперу. Першу машину, яку вдалося з успіхом застосувати на практиці, створив в 1798 році французький винахідник Ніколас Луіс Робер. Потім машину Роберу удосконалили британські торговці канцелярськими товарами, брати Генрі і Силі Фордріньерс, які в 1803 році створили першу машину, що носить їх ім'я. Дешева сировина для виробництва паперу була знайдена, коли, біля 1840 року, був винайдений процес виготовлення целюлози з деревної маси, а десять років опісля процес хімічного виробництва целюлози.

Ручне виробництво паперу.

Впродовж більше 2000 років процес, що лежить в основі виробництва паперу, не змінився. Він включає два ступені: подрібнення початкового матеріалу у воді для утворення суспензії окремих волокон, і формування зваляного з цих волокон полотна шляхом нанесення суспензії на відповідну пористу поверхню, через яку віддаляється надлишок води.

При ручному виробництві паперу, початковий матеріал – солому, листя, кору, ганчір’я або інший волоконний матеріал – поміщають в чан або корито, і товчуть важким товкачем або молотом для того, щоб розділити волокна. На початковій стадії цієї операції матеріал промивається проточною водою для видалення сторонніх домішок, але після того, як волокна достатньою мірою розділилися, їх тримають в зваженому стані і воду в місткості більше не міняють. На цьому ступені рідкий матеріал, також званий напівмасою, готовий для справжнього процесу виготовлення паперу. Головне знаряддя виготівника паперу – це форма, армований лист металевої сітки, що має структуру, утворюючу квадратні осередки, так звану веленеву, або ж структуру, утворену рідкіснішими подовжніми проволоками, які сполучені разом тонкими поперечних проволоками, так звану верже (рифлену). Структура форми віддруковується на готовому листі паперу, і, тому папір, виготовлений уручну, якщо він не піддається подальшій обробці, буває двох типів – веленевий або верже – залежно від структури сітки використовуваної форми. Форму поміщають всередину знімної дерев’яної рами, званої декель, яка утворює низький борт навколо сітки. Потім форму і декель занурюють в чан з напівмасою; коли форма і декель витягуються з чана, поверхня форми виявляється покритою тонкою плівкою суміші з волокон і води. Потім пристосування струшується в подовжньому і поперечному напрямі. Таке струшування має подвійний ефект: з одного боку, завдяки ньому суміш рівномірно розподіляється по поверхні форми, а з іншою, окремі волокна переплітаються з сусідніми, додаючи полотну необхідну міцність. Під час струшування велика частина води з суміші йде через осередки форми. Після цього пристосування з сформованим полотном вологого паперу відкладають убік і чекають до тих пір, поки паперове полотно не стане достатньо зв’язаним, щоб можна було зняти декель. Після того, як декель зняли з форми, його перевертають і паперове полотно рівномірно перекладають на плетену шерстяну тканину, тобто сукно. Інше сукно кладуть зверху паперового полотна і процес повторюється знову; цей процес перекладання паперу сукном називається гаучинг. Коли утворюється достатньо велика стопа з листів паперу перекладених сукном, її поміщають в гідравлічний прес і піддають тиску в 100 або більше тонн, таким чином, видаляючи велику частину води, що залишилася в папері. Потім листи паперу відділяють від сукна, складають в пачку і пресують. Процес пресування пачки паперу повторюється кілька разів, і кожного разу листи в стопі складають в іншому порядку так, щоб окремі листи опинялися в новому положенні по відношенню один до одного. Ця процедура називається перестановкою, і її повторення покращує якість поверхні готового паперу. Завершальна стадія виробництва паперу – сушка. Папір підвішується на вірьовках в спеціальному сушильному приміщенні групами по чотири, п'ять листів, і залишається там поки волога з нього майже повністю не випариться.

Папір для письма або друку вимагає подальшої обробки після сушки, оскільки без такої обробки він поглинатиме чорнило і букви будуть розмитими. Ця обробка складається з проклеювання паперу шляхом занурення в розчин тваринного клею, просушування проклеєного паперу і завершальної операції пресування між листами з металу або гладкого картону. Кількість і сила пресування визначають структуру поверхні готового паперу. Сорти паперу з шорсткою поверхнею пресуються з невеликим навантаженням і порівняльно недовго, а з гладкою поверхнею - з великим навантаженням і протягом достатньо тривалого часу.

Виробничий процес.

Для виробництва всіх сортів паперу як вихідний матеріал використовується яке небудь деревне волокно. Властивості готового папера залежать від породи використовуваної деревини, способу обробки тріски, типу хімікатів, що додаються, а також типу устаткування, на якому робиться папір.

Високоякісний папір робиться із суміші волокон листяних і хвойних порід деревини, з додаванням наповнювача на мінеральній основі і різних хімічних добавках. Хвойними називаються такі породи дерев як, наприклад сосна, ялиця і ялина. Волокна хвойних порід характеризуються значно більшою довжиною і діаметром у порівнянні з волокнами листяних порід. Такі волокна додають паперові велику міцність, чим волокна листяних порід, при цьому папір краще проходить через преси й інші процеси обробки, яким неї можуть піддавати заказники. Папір деяких типів, наприклад використовувана для мішків і пакетів, для збільшення міцності може робитися з 100% хвойного волокна.

Листяне волокно одержують з листяних дерев (тих, що втрачають листя зимою). Приклади листяних порід дерев – клен, дуб, осика, тополя і береза.

Виробництво хімічної целюлози.

Деревину потрібно перетворити в тріску, щоб забезпечити велику площу поверхні і рухливість, необхідні для процесу варіння. Після здрібнювання, для того щоб «витримати» тріску її протягом декількох тижнів зберігають у величезних купах. Завдяки цьому зменшується тенденція смоли з деревини осаджуватися в процесі варіння, що приводить до появи смоляних плям на папері.

Після «витримки» у купах тріска надходить на сортування, де з неї віддаляється сміття і сторонні предмети, і по пневматичному конвеєрі доставляється на целюлозний завод.

Існує два способи хімічної обробки целюлози, у результаті яких виходять два різних види целюлози.

Сульфатна целюлоза. Із самої назви випливає, що деревина вариться в лужному розчині (звичайно це суміш їдкого натру і сульфіду натрію). У виді сировини звичайно використовується ялина, сосна або береза. У процесі виробництва сульфатної целюлози виділяється їдкий запах (очевидно, від їдкого натру), що є великим недоліком, якщо мова йде про організації виробництва поблизу населеного пункту.

Сульфітна целюлоза вариться в кислотному розчині. Активною речовиною отут виступають іони сірководню і металу. Сировиною звичайно бувають ялина, сосна або бук.

По закінченні процесу волокна частково звільняються від лігніну. Целюлоза, що вийшла, потім промивається, збезводнюється і перекачується по трубі на паперову фабрику, якщо вона знаходиться поруч, або висушується, упаковується і транспортується її споживачам.

Через лігнін, що залишився, (його зміст після варіння може коливатися в межах 1,5 – 7%) сульфатна целюлоза звичайно має коричнюватий колір, тоді як сульфітна – сіро-жовтий. Після багатоступінчастого процесу відбілювання залишки лігніну віддаляються, і целюлоза здобуває білий або злегка сіруватий колір Раніш у цьому процесі використовувався хлор – надзвичайно шкідливий для навколишнього середовища хімікат. Сьогодні більшість целюлозних фабрик світу перейшло на процеси відбілювання целюлози без використання хлору (ECF elementary chlorіne free – ТС - totally chlorіne-free).

Деревна маса.

Цей сорт целюлози виробляється шляхом розмелу деревини у спеціальних жорновах з додаванням води. Після того, як деревина перетворюється в кашку (целюлозу), її відділюють і перекачують у прилеглий папероробний завод або, висушивши, продають на ринку. Через відсутність хімічної стадії видалення лігніну з деревної маси, папір, виготовлений з неї, швидко жовтіє під впливом ультрафіолетового випромінювання. Сучасні технології дозволяють виробникам древмаси змінювати її характеристики і якість. Так що в багатьох випадках, коли такі властивості паперу, як – міцність, не мають першорядного значення, у виробництві папера використовується древмаса.

Папір, виготовлений з м’якої деревної целюлози (NBSK), набагато міцніший, тому що її волокна довші. Паперові з твердої листяної целюлози (ВНКР) – менш міцна через коротку довжину її волокон. З іншого боку, короткі волокна забезпечують гладку, зручну для печатки поверхня папера.

З древмаси виходить більша кількість паперу - близько 97%, тоді як продуктивність хімічної целюлози дорівнює 55-60% для NBSK і 40-50% для ВНКР. Основний недолік древмаси – те, що її виробництво вимагає великих витрат електрики.

Папір з хімічної целюлози має гарні показники міцності. Ці показники, однак, можуть зменшитися, якщо виробник, бажаючи домогтися більшої білизни.

Папір із древмаси має меншу щільність, високу твердість, добре вбирає фарбу ( при друкуванні і має гарні показники непрозорості. Чудове ранабіліті робить цей папір ідеальної для виробництва газет і журналів. Недоліком древмаси, як уже говорилося, є високий зміст у ній лігніну, через що виготовлений з неї папір згодом жовтіє.

Готова целюлоза транспортується на папероробну машину, де з неї роблять папір. Якщо папероробний завод знаходиться неподалік, то целюлоза у водному розчині просто перекачується по трубі з одного цеху до іншого. Її вміст у такому розчині складає усього 2 – 4%. У випадку якщо папероробний завод знаходиться далеко, целюлозу висушують, зменшуючи зміст води в ній 5-10%, упаковують і відправляють адресатові.

Напірна шухляда і формуюча частина.

Напірна шухляда – це перший з основних компонентів процесу виробництва паперу на машині. Напірна шухляда – це ємність з точно контрольованим тиском, призначена для одержання розведеної суспензії волокон і рівномірного розподілу волокон по ширині машини для досягнення профілю полотнини з єдиною основною вагою. Тиск у напірній шухляді необхідно контролювати для того, щоб швидкість потоку суспензії волокна або «струмінь» була якнайближче до швидкості сітки, що рухається, на яку волокно лягати. Це співвідношення швидкостей «струменя і сітки» дуже важливо для розташування (орієнтації) волокна, рівномірного просвіту листа, зменшення скручування і поліпшення інших властивостей папера.

Пресування.

Після того, як незв’язана вода вилучена, і полотнина вже на 20% складається із сухих волокон, воно переміщається на нескінченне, що рухається сукно. Потім полотнина на сукні проходить через прес, що вичавлює з нього ще більше води. Сукно переміщає вологу паперову полотнину між двома важкими валами з погодженим навантаженням, які здавлюють сукно і полотнину. Вода вичавлюється з полотнини і віддаляється, усмоктуючись у сукно. Коли полотнина виходить із пресової частини воно вже приблизно на 40% складається із сухої речовини.

Сушіння.

Тепер полотнина попадає в головну сушильну частину машини для видалення води, що залишилася. Тут полотнина по черзі проходить над і під великими циліндрами, що нагріваються паром сушильними, при цьому температура циліндрів послідовно збільшується, у міру того як папір рухається через машину. Полотнина утримується у зіткненні із сушильними циліндрами серією сушильних сукон, що одночасно збільшують ефективність сушіння і підтримують полотнину, що рухається через машину. Контроль температури полотнини й інтенсивності сушіння забезпечує рівномірне висихання папера без утворення зморшок і інших дефектів.

Проклейка поверхні.

Висушене до 98%-го змісту сухих речовин паперова полотнина подається з головної сушильної частини на клеїльний прес, де воно проходить між двома великими покритими гумою валами, з яких на нього по обидва боки наноситься тонка плівка крохмалю. Стрижні з жолобками, що проходять по всій ширині валів, точно дозують кількість крохмалю, необхідне для створення рівномірної тонкої «плівки» на валах, з яких вона переноситься на обох сторін папера. Головне призначення цієї крохмальної плівки – покриття поверхні волокон/наповнювача папера для того, щоб запобігти вищипування волокон або часток наповнювача і засмічення друкованого, копірувального й іншого устаткування замовника. Крім цього клеїльний прес використовується для регулювання остаточного кольору паперової полотнини або для додаткової обробки його поверхні різними спеціальними складами. Тому що розчин крохмалю також містить воду, полотнину, що пройшла через клеїльний прес знову повинне пройти через коротку сушильну частину, щоб повернути зміст вологи в папері до необхідної величини від 4.5 до 5.0%.

Крейдування визначається як покриття поверхні папера шаром коліну, крейди, крохмалю латексу й інших добавок для поліпшення її властивостей друку і міцності. У кожного виробника є своя особлива формула речовини, що він використовує для крейдування свого папера.

Каландрування.

Залишивши останню сушильну частину, паперову полотнину проходить через каландр, два відполірованих сталевих циліндри з погодженої, дуже великою навантаженням. Контролюючи навантаження цих циліндрів, ми здавлюємо папір, регулюючи її товщину і придаючи гладкість її поверхні. Гладкість, що каландр дає паперові, поліпшує її друковані властивості і фактуру поверхні. На жаль, обробка на каландрі також знижує товщину, твердість і інші бажані якості папера, так що тут приходиться йти на компроміс. Після каландра паперова полотнина сканується комп'ютером, що вимірює його різні параметри і передає цю інформацію назад в автоматизовані системи керування напірною шухлядою, сушильною секцією, регулюванням основної ваги й інші системи контролю, що безупинно стежать за технологічним процесом і коректують його режим. Потім паперова полотнина на накаті скручується у великі рулони або тамбури і бруківкам краном переміщається на поздовжньо-різальні верстати.

Різання.

Папір, що вийшов з папероробної машини, звичайно намотується на великий широкий вал (jumbo roll),або «тамбур». Тамбур може мати ширину від 2.5 м до 9 м. Для більш зручного транспортування, різання і печатки тамбури розрізаються на рулони встановленої ширини. Рулони можуть мати діаметр 1.6 метра для листорізальної машини, або менший, відповідно до замовлення покупця. Фабрики намагаються компонувати замовлення так, щоб сума ширини маленьких рулонів була максимально близька до ширини тамбура. У противному випадку, залишається так називаний «супутник» нестандартного формату.

Обробка.

Рулони, нарізані за замовленням покупця, відразу відправляються на обгорткову машину. Тут них загортають у два шари обгорткового крафт-папера з поліетиленовим покриттям, що захищає папір від ушкодження і проникнення вогкості під час збереження. Потім рулони автоматично транспортуються прямо на склад, де вони зберігаються до відправлення замовникам.

Рулони, призначені для листового папера, відправляється в листорізальний цех, де них розрізають на листорізальних машинах.