Proces výroby buničiny a papíru

Přemýšleli jste někdy o tom, jak se dělá každodenní papír? Proces výroby buničiny a papíru je fascinující směsí vědy, strojů a staletých znalostí, které mění dřevo a recyklované materiály na vše od notebooků po balení.

V tomto příspěvku se dozvíte, co skutečně je výroba buničiny a papíru, proč to záleží v dnešním světě a jak se postupem času vyvíjelo. Projdeme vás každým krokem - od přípravy surovin a rozdávání po tvorbu listů a dokončení. Ať už jste zvědavý student nebo jen chcete pochopit, co jde do výroby papíru, tato příručka je pro vás.

Co je buničina? Pochopení suroviny

Pulp je výchozím bodem všech papírových produktů. Je to mokrý, vláknitý směs vyrobená z rozbíjejících se rostlinných materiálů, jako je dřevo nebo recyklovaný papír. Po oddělení mohou být vlákna vytvořena do tenkých listů - to je papír. Ale ne všechny buničiny jsou vyrobeny stejným způsobem. Pojďme rozebrat typy použitých vláken a proč je celulóza skutečným hrdinou v tomto procesu.

Typy vláken používaných při tvorbě papíru

Dřevěná vlákna: Softwood vs. tvrdé dřevo

• Vlákna z měkkého dřeva (jako borovice nebo smrk) jsou delší a flexibilnější. Díky tomu je papír silnější a odolnější.

• Vlákna z tvrdého dřeva (jako je bříza nebo eukalyptus) jsou kratší a plynulejší. Pomáhají vytvářet jemný, dokonce i povrch - ideální pro tisk.

typu pevnost	vlákna	v papíru	Často používání
Měkké dřevo	Dlouho	Vysoký	Balení, karton
Tvrdé dřevo	Krátký	Spodní	Tiskový papír, tkáně

Vlákna bez dřeva

• Patří mezi ně Bagasse (zbytky cukrové třtiny), lněná , bavlna a konopí . Často se používají ve speciálních papírech nebo kde jsou preferovány zdroje bez stromů.

• Bagasse je lehký a běžně se vyskytuje v potravinářských obalech. Bavlna vyrábí měkký, vysoce kvalitní papír, jako je měna nebo umělecký papír.

Recyklovaná vlákna

• Recyklovaný papír je vyčištěn, přeplněn a znovu použitý. Ačkoli kratší a slabší než panenská vlákna, je to stále užitečné.

• Často se mísí se silnějšími vlákny, aby zvýšili trvanlivost a texturu papíru.

Proč je celulóza klíčem k tvorbě papíru

Role celulózy

Celulóza je materiál jádra nalezeného ve všech rostlinných vláknech. Je to těžké, flexibilní a dobře se spojuje s jinými vlákny. Díky tomu je ideální pro vytvoření listu, který drží pohromadě.

Lignin a hemicelulóza: Podpora obsazení

• Lignin působí jako lepidlo ve dřevě. Drží vlákna pevně, ale musí být odstraněna, nebo papír zlatý a křehký.

• Hemicelulóza pomáhá při lepení mezi vlákny. Přestože je měkčí než celulóza, podporuje flexibilitu a tvorbu listů.

  
  

Krok za krokem přehled procesu výroby buničiny a papíru

Cesta od surových protokolů do hotového listu papíru zahrnuje několik kroků. Každá fáze pečlivě transformuje rostlinná vlákna na silné, tisknutelné listy. Tato část vás prochází jádrovým výrobním stadiu a zdůrazňuje tradiční i moderní techniky používané v buničině a papírenských mlýnech.

1. Příprava surovin

Proces debarking a chipping

Protokoly poprvé procházejí velkými bubnovými bubny, které odstraňují kůru omítnutím a postřikem vody. Čisté protokoly se poté přesunou do vysokorychlostních štěpků, které je rozřezají na malé, jednotné čipy pro konzistentní výsledky rozdávání.

Dřevo štěpky musí být malé a jednotné, aby se zajistilo efektivní vaření a konzistentní oddělení vláken během rozdvěření.

Získání dřeva

• Protokoly jsou obvykle sklizeny z řízených lesů nebo jsou získány jako zbytky z pilach a rostlin na zpracování dřeva.

• Lesní trosky, jako jsou větve nebo oříznutí, jsou také štípané a používány jako nákladově efektivní zdroj vláken.

zdroje materiálu	Výhody
Zbytky pily	Cenově dostupný, snižuje dřevěný odpad, již vydržel
Spravované lesní protokoly	Silná, čerstvá vlákna, zejména pro Kraft Paper
Zbytky protokolování	Využívá dřevo nízkého stupně a snižuje likvidaci

2. proces rozdávání

Mechanické rozvodné

• Stone Groundwood (SGW): Protokoly jsou tlačeny proti masivním broušeným kolům, aby se extrahovala vlákna s minimálním chemickým použitím.

• Rafinerová mechanická rozvod (RMP): štěpky na dřevo jsou rozdrceny v rafinerech pomocí rotujících kovových disků pod vysokým tlakem.

• Thermo-mechanické rozvodné rozvod (TMP): Pára před rafinací předběžně léčí čipy, zlepšení jasu a flexibility vláken.

Mechanické pulty si zachovávají většinu struktury dřeva, ale to vede k nižší síle a tmavším papíru bez těžkého bělení.

Chemické rozvodné

• Proces Kraft: Používá silný alkalický roztok k rozpuštění ligninu a zároveň udržuje celulózová vlákna neporušená a silná.

• Proces sulfitu: Metoda na bázi kyseliny, lepší pro speciální papíry, ale vede k slabší buničině ve srovnání s Kraftem.

Polo-chemické rozhraní

• Čipy jsou lehce vařeny v chemikáliích, poté mechanicky rafinované-perfektní pro produkty s vysokou stiffy, jako jsou vlnité krabice.

Mechanické vs. chemické srovnání

charakteristická	mechanická buničina	chemická buničina
Síla vlákna	Nízké kvůli zadrženému ligninu	Vysoko kvůli plnému odstranění ligninu
Výtěžek	Vysoká (90–95%)	Střední (45–55%)
Jas (po bělení)	Střední	Vysoký
Typická použití	Katalogy, Newsprint, Flyers	Kancelářský papír, balení

3. čištění a screening buničiny

• Po rozhrabnění musí být trosky jako uzly, kůra a písek odděleny, aby se zabránilo poškození vybavení a špatné kvalitě papíru.

• Odstředivé čisticí prostředky točí kaše buničiny při vysokých rychlostech, aby se odstranily husté kontaminanty, jako je štěrk a kovové fragmenty.

Čistá buničina zajišťuje rovnoměrnou tvorbu listů a vyhýbá se zlomů papíru způsobené zbylými tvrdými částicemi nebo shluky dřeva.

4. proces bělení

Bělení dělá buničinu jasnější a zlepšuje vzhled finálního papíru. Chemická buničina potřebuje hlubší bělení než mechanická buničina.

• Proč bělidlo? Nepůjčená buničina produkuje tmavý papír, který snadno zbarví, zejména za světla nebo v průběhu času.

• Běžné látky: Peroxid vodíku je jemný, oxid chlorda je velmi účinný a ozon funguje rychle, ale je drahý.

• Různé přístupy: Mechanická buničina je lehce bělená, aby se zachoval výnos; Chemická buničina je plně bělená pro bělost.

bělení agentů	Efektivita	stojí	nejlépe
Peroxid vodíku	Mírný	Nízký	Recyklovaná nebo mechanická buničina
Oxid chlorda	Vysoký	Mírný	Chemické pulty Kraft a sulfitu
Ozón	Velmi vysoká	Vysoký	Speciální papíry s vysokou jasností

---

5. rafinování a bití

Účel rafinace

Rafinace připravuje vlákna, aby se lépe spojila z drsnosti povrchů a jejich flexibilnější a vzájemně se jejich propojením.

• Dobře refinovaná vlákna vytvářejí silnější papír vytvořením přísnějších a odolnějších vazeb během tvorby listů.

Rafinační zařízení

• REFINÁRKY DISK: Vysokorychlostní rotující disky broušené buničiny mezi kovovými destičkami, nastavením tvaru a délky vlákna.

• Kužerní rafinerie: Použijte tlak a komory ve tvaru kužele k nakrájejte a stlačte buničinu do jednotných vláken.

Dopad na lepení vlákna

• Nadměrné odrazové řezání vlákna příliš krátká, oslabuje list, zatímco nedostatečně odrazová vede k špatnému lanování vlákna a hrubé struktuře.

Správná rafinace zlepšuje hladkost papíru, pevnost v tahu a tisknutelnost, aniž by bylo křehké nebo nerovnoměrné.

6. Proces výroby papíru

Formování listu

• Směs vodnaté buničiny se rovnoměrně rozprostírá z čelního pole na pohyblivou drátěnou síť, aby začala tvořit list papíru.

• Gravitace a sání odstraňují většinu vody a zanechají za sebou mokrou vlákninu připravenou k lisování.

Lisování

• Mokré rohož prochází těžkými válci zabalenými do pocitu, že vytlačí více vody a zhušťuje vlákna dohromady.

• To zlepšuje sílu listů a připravuje web pro rychlejší sušení bez poškození vláken.

Sušení

• Řada vyhřívaných válců se vypařuje zbývající vlhkosti a v konečném produktu snižuje obsah vody na přibližně 5%.

ve fázi (%)	Obsah vody
Po vytvoření	~ 99%
Po stisknutí	~ 50–60%
Po sušení	~ 4–6%

7. Dokončení a konverze

• Kalendářství: Papír prochází mezi hladkými, vyhřívanými válci, aby se vyrovnal povrch a snížil změny tloušťky.

• Potahování a velikost: Povrchy mohou být ošetřeny škroby, jíly nebo latexem, aby se zlepšila kvalita tisku a odolnost proti inkoustu.

• Řezání a obaly: Kontinuální papírový rol je nakrájen na zvládnutelné velikosti nebo listy a poté zabalen k doručení.

Konečné dokončovací kroky určují texturu, hmotnost, lesk a výkon papíru v aplikacích pro tisk nebo skládání.

Klíčové stroje používané v procesu výroby papíru

Produkce papíru závisí na koordinovaném systému strojů. Každý z nich zpracovává konkrétní práci v transformaci ze surového dřeva na hotový papír. Od odstranění kůry po vyhlazení konečného listu tyto stroje fungují postupně, aby se zajistilo, že každý list splňuje standardy kvality. Pojďme prozkoumat základní stroje používané během celého procesu.

Debarker

Debarker odstraní kůru z protokolů, než jsou štípané. Tento krok je důležitý, protože kůra může způsobit kontaminaci a poškození strojů po proudu. Uvnitř debarkeru se protokoly otáčejí ve velkých bubnech, zatímco trysky vody pomáhají uvolnit a svléknout kůru. Po vyčištění jsou protokoly připraveny vstoupit do štěpky.

Chipper

Chipper rozřezává debarkované protokoly na malé, jednotné štěpky, které se snadněji zpracovávají. Používá ostré, rotující lopatky k rychlému a efektivně řezu protokolů. Čipy musí být konzistentní, aby se rovnoměrně vařily v digestorech nebo správně upřesňovaly v mechanických procesech. Nerovnoměrné čipy mohou vést ke špatné kvalitě buničiny.

Digester

Digester je ústředním bodem chemického rozhralání. Vaří štěpky dřeva s teplem a chemikáliemi, aby rozložily lignin a uvolnila celulózová vlákna. Digestory přicházejí ve dvou formách: dávka a nepřetržitá. Zatímco dávkové digestory zvládají jedno zatížení najednou, kontinuální digestory provozují nepřetržitě, ideální pro výrobu silné buničiny Kraft ve velkých objemech.

Pulper

Rozmělce vytváří kaše smícháním syrových vláken nebo recyklovaného papíru s vodou. Čepele nebo rotory míchají směs a rozbijí materiály do samostatných vláken. Je to klíčový stroj pro operace čerstvého dřeva i recyklace. U recyklovaného papíru obsahuje pulper často deinkingové kroky, které pomáhají vyčistit použitý papír před rafinací.

Rafiner

Rafinár modifikuje tvar vlákna a povrchovou texturu a pomáhá jim pevněji se spojit při tvorbě papíru. Používá rotující disky nebo kužely k jemnému řezání a fibrilaci vláken. Úroveň rafinace přímo ovlivňuje kvalitu papíru, od toho, jak silný je, jak dobře tiskne. Nadměrná odrazení může poškodit vlákna a oslabit konečný produkt.

Fourdrinier Machine

Stroj Fourdrinier tvoří list papíru rozprostřením buničiny přes pohybující se vodič. Voda se odtéká přes síť, jak se tvoří vlákninová rohož. Vakuové boxy pod okny pomáhají odstranit více vody. Tato část určuje uniformitu listu a distribuce vláken, což je rozhodující pro výrobu hladkých a konzistentních papírových válců nebo listů.

Sušičky a kalendáře

Po stisknutí se vlhký papír pohybuje velkými sušičkami zahřívaných na páře. Tyto válce postupně odstraňují vlhkost, dokud list nedosáhne své cílové suchosti. Dále list prochází kalendářemi - smotálními válci, které jej stlačují a vyleští. Tento krok upravuje tloušťku, texturu a dokončení papíru v závislosti na tom, zda je produkt lesklý, matný nebo nepotažený.

Běžné typy papíru a jejich použití

Psaní a tiskový papír

• Používá se pro knihy, kancelářské dokumenty a profesionální papíry.

• Hladký povrch pro snadnou absorpci inkoustu.

• Mezi běžné typy patří papír a kopírovací papír.

• Vhodné pro tiskárny, faxové stroje a kopírky.

Balení papír

• Chrání a představuje produkty během přepravy.

• Zahrnuje Kraft Paper, známý pro odolnost vůči síle a slzu.

• Používá se pro balení, odpružení a plnicí boxy.

Tkáňové a hygienické výrobky

• Vyrobeno z měkkých, absorpčních materiálů.

• Zahrnuje toaletní papír, papírové ručníky, ubrousky a tkáně obličeje.

• Navržen tak, aby byl jemný na kůži a nabídl vysokou absorpci.

Speciality Papers (lesklý, matný, potažený)

• Lesklý: Ideální pro tisk fotografií, s jasnými barvami a ostrými detaily.

• Matte: nereflexní povrch, ideální pro umělecké tisky a čitelné dokumenty.

• Potahování: Používá se pro vysoce kvalitní časopisy, brožury a marketingové materiály.

Kontrola kvality při výrobě papíru

Testované mechanické a fyzikální vlastnosti

Pevnost v tahu

Testy pevnosti v tahu měří, kolik silového papíru zvládne, než se zlomí. Tato vlastnost je důležitá pro papír používaný v produktech, které musí odolat protahování, jako je balení. Vyšší pevnost v tahu zajišťuje, že papír může vydržet stres bez roztržení.

Odolnost proti trhu

Testy odolnosti proti trhu určují, jak dobře papír drží pod tlakem. To je zvláště důležité pro produkty, jako jsou tašky nebo obálky, kde by papír mohl podléhat ostrým silám. Silná odolnost proti trhu pomáhá papíru udržovat jeho integritu během používání.

Neprůhlednost a jas

Testy opacity měří, kolik světla prochází papírem, zatímco jas měří, kolik světla odráží. Tyto vlastnosti ovlivňují to, jak papír vypadá, zejména pro tisk. Vyšší neprůhlednost a jas zlepšuje vizuální přitažlivost a jasnost tištěných materiálů.

Hladkost a tisknutelnost

Hladkost odkazuje na texturu povrchu papíru, která ovlivňuje, jak se inkoust šíří. Hladší papír umožňuje jasnější a ostřejší výtisky, což je ideální pro vysoce kvalitní tištěné produkty. Papíry s drsnějším povrchem mohou způsobit problémy s absorpcí inkoustu a čistotou tisku.

Testovací zařízení a metody měření

• Tester v tahu : Před zlomením měří sílu a prodloužení papíru.

• Elmendorf Tester Tester : Hodnotí rezistenci na trhák papíru za kontrolovaných podmínek.

• Měřiče neprůhlednosti a jasu : Změřte přenos a odraz světla pro vizuální kvalitu.

• Povrchové profilery : Používá se k měření hladkosti papíru a zajištění kvality pro tisk.

Výzvy v pro výrobu buničiny a papíru

výzvy	popisu
Variabilita vláken	Změny kvality a složení vláken ovlivňují sílu a konzistenci papíru.
Kontrola vlhkosti a sušení	Správa hladin vlhkosti je kritické; Přebytečná vlhkost oslabuje papír, zatímco nedostatečná vlhkost může způsobit praskání.
Opotřeba a údržba vybavení	Neustálé používání strojů vede k opotřebení, vyžaduje pravidelnou údržbu a upgrady, aby se zabránilo narušení.
Spotřeba energie a vody	Využití vysoké energie a vody je vlastní výrobě papíru a představuje výzvy v oblasti řízení nákladů a udržitelnosti.

Příležitosti pro zlepšení a inovace

Použití recyklovaných vláken je v papírovém průmyslu rostoucí příležitostí. Začleněním recyklovaných materiálů mohou výrobci snížit náklady a minimalizovat dopad na životní prostředí. Pokroky v technologii nyní umožňují vysoce kvalitní recyklovaná vlákna, což z nich činí udržitelnější možnost výroby papíru bez ohrožení síly nebo trvanlivosti.

Technologie rafinace a formace se neustále vyvíjí a zlepšuje kvalitu papírových produktů. Nové rafinérské techniky zvyšují vlákninu, což vede k silnějšímu papíru. Mezitím lepší metody formace pomáhají vytvářet plynulejší a konzistentnější listy, snižují vady a zlepšují uniformitu produktu.

Automatizace při řízení procesů přetváří výrobu papíru. Použitím dat v reálném čase automatizované systémy umožňují výrobcům upravit výrobní parametry, jako jsou hladiny vlhkosti a teplota. To má za následek zlepšení konzistence, méně defektů a lepší celkové účinnosti v celém výrobním procesu.

Závěr

Proces výroby buničiny a papíru zahrnuje několik klíčových fází, včetně přípravy surovin, rozdávání, bělení, rafinace a tvorby papíru. Každá fáze je zásadní pro zajištění vysoce kvalitního papíru a účinnosti. Zvládnutí těchto procesů je nezbytné pro udržení konzistence produktu a splnění průmyslových standardů.

S pokrokem, jako jsou recyklovaná vlákna a automatizace, vypadá budoucnost výroby papíru slibně. Tyto inovace zvýší efektivitu udržitelnosti a výroby a nabízí ekologičtější a nákladově efektivnější řešení pro papírový průmysl vpřed.

Často kladené otázky (FAQ)

Jaký je rozdíl mezi buničinou a papírem?

Buničina je vláknitý materiál používaný k výrobě papíru. Papír je hotový produkt vyrobený zpracováním buničiny do listů.

Proč se měkké dřevo a tvrdé dřevo používají při tvorbě papíru?

Softwood poskytuje dlouhá vlákna pro sílu, zatímco tvrdé dřevo nabízí kratší vlákna pro hladkost a lepší tisknutelnost v papíru.

Jak je buničina bělená bez použití chloru?

Buničina může být bělená pomocí kyslíku, peroxidu vodíku nebo ozonu, což snižuje dopad na životní prostředí a vyhýbá se chemikáliím na bázi chloru.

Referenční zdroje

[1] https://www.pulpandpaperper-technology.com/articles/pulp-and-paper-anufacturing-rocess-in-the-paper-industry

[2] https://extension.okstate.edu/fact-heets/Basics-of-Paper-Anufacturing.html

[3] https://www.princeton.edu/~ota/disk1/1989/8931/893104.pdf

[4] https://www.deskera.com/blog/paper-anufacturing-rocess-how-paper-is-made/

[5] https://www.vectorsolutions.com/resources/blogs/paperkaking-process/

[6] https://www.draeger.com/content/documents/content/pulp-paper-note-pdf-10780-en-us-21106-3.pdf

[7] https://www.slideshare.net/slideshow/paper-anufacturing-rocess/79334000

[8] https://www.youtube.com/watch?v=E4C3X26DXBM