Tselluloosi- ja paberi tootmisprotsess

Kas olete kunagi mõelnud, kuidas igapäevast paberit tehakse? Tselluloosi ja paberi tootmisprotsess on põnev segu teaduse, masinate ja sajanditevanustest teadmistest, mis muudab puidu ja ringlussevõetud materjalid kõigeks sülearvutitest kuni pakenditeni.

Selles postituses saate teada, mis on tselluloosi ja paberitootmise tegelikult, miks see on tänapäeva maailmas oluline ja kuidas see on aja jooksul arenenud. Me käime teid läbi iga sammu - alates tooraine ettevalmistamisest ning lehtede moodustumise ja viimistluseni. Ükskõik, kas olete uudishimulik õpilane või soovite lihtsalt mõista, mis paberi tegemiseks läheb, on see juhend teie jaoks.

Mis on tselluloos? Tooraine mõistmine

Tselluloos on kõigi paberitoodete lähtepunkt. See on märg, kiuline segu, mis on valmistatud taimsete materjalide, näiteks puidu või ringlussevõetud paberi lagunemisest. Pärast eraldumist saab kiud moodustada õhukesteks lehtedeks - see paber. Kuid mitte kõiki tselluloosi ei tehta samamoodi. Jagame kasutatud kiudude tüübid ja miks on tselluloos selles protsessis tõeline kangelane.

Paberkandjal kasutatavate kiudude tüübid

Puidukiud: okaspuu vs lehtpuu

• Pehmepuu kiud (nagu mänd või kuusk) on pikemad ja paindlikumad. See muudab paberi tugevamaks ja vastupidavamaks.

• Lehtpuu kiud (näiteks kask või eukalüpt) on lühemad ja sujuvamad. Need aitavad luua trahvi, ühtlase pinna - teid printimiseks.

Tüüp	kiudpikkusega	paberi tugevus	Ühine kasutamine
Okaspuu	Pikk	Kõrge	Pakend, papp
Lehtpuu	Lühike	Madalam	Trükkimispaber, kuded

Mittepuidukiud

• Nende hulka kuuluvad bagasse suhkruroo jääk), linapuu , . ja kanep ( Neid kasutatakse sageli spetsiaalsetes paberites või kus eelistatakse puudeta allikaid.

• Bagasse on kerge ja leidub tavaliselt toidupakendites. Puuvill teeb pehme, kvaliteetse paberi, näiteks valuuta või kunstpaber.

Ringlussevõetud kiud

• Taaskasutatud paber puhastatakse, tõmmatakse uuesti ja kasutatakse uuesti. Ehkki lühem ja nõrgem kui neitsi kiud, on see siiski kasulik.

• Sageli segatakse neid tugevamate kiududega, et suurendada paberi vastupidavust ja tekstuuri.

Miks on tselluloos paberkandjal võti

Tselluloosi roll

Tselluloos on kõigis taimepõhistes kiududes leiduv tuumamaterjal. See on karm, paindlik ja seob hästi teiste kiududega. See teebki selle ideaalseks üheskoos hoidva lehe moodustamiseks.

Ligniin ja hemicelluloos: toetav valamine

• Ligniin käitub nagu puit liim. See hoiab kiud tihedalt, kuid tuleb eemaldada või paber muutub kollaseks ja rabedaks.

• Hemicelluloos aitab kiudude vahelist sidumist. Ehkki see on pehmem kui tselluloos, toetab see paindlikkust ja lehe moodustumist.

  
  

Samm-sammult ülevaade tselluloosist ja paberi tootmisprotsessist

Teekond toorelt palkidest valmis paberilehele hõlmab mitut sammu. Iga etapp muudab taimekiud ettevaatlikult tugevateks, prinditavateks lehtedeks. See jaotis tutvustab teid põhitootmisetappidest, tuues välja nii traditsioonilised kui ka tänapäevased tehnikad, mida kasutatakse tänapäeval paberimassis ja paberivabrikes.

1. tooraine ettevalmistamine

Lammutamine ja hakkimisprotsess

Logid läbivad kõigepealt suured debarige trummid, mis eemaldavad koore vett pihustades ja pihustades. Seejärel liiguvad puhtad palgid kiirete laastude juurde, mis lõid need väikesteks ühtlasteks kiibiteks, et tulemusi püsivad.

Puitkiibid peavad olema väikesed ja ühtlased, et tagada tõhus keetmine ja kiudainete järjepidev eraldamine tülitamise ajal.

Puidu hankimine

• Palgid kogutakse tavaliselt hallatavatest metsadest või saadakse saeveskide ja puidu töötlemisettevõtete jääkidena.

• Metsajäägid nagu oksad või kaunistused on samuti lõhestatud ja seda kasutatakse kulutõhusa kiuallikana.

Materiaalse allika	eelised
Saeveski ülejäägid	Taskukohane, vähendab puidujäätmeid, juba kahanenud
Hallatud metsapalgid	Tugevad, värsked kiud, eriti Krafti paberi jaoks
Logimisjääk	Kasutab madala kvaliteediga puitu ja vähendab kõrvaldamist

2. tülitamisprotsess

Mehaaniline tülp

• Kivipuud (SGW): palgid lükatakse vastu massiivseid lihvimisrattaid, et eraldada kiud minimaalse keemilise kasutamisega.

• Rafineerimismehaaniline tülitamine (RMP): puitlaastud hakitakse rafineerimistehastes, kasutades kõrgsurve all pöörlevaid metallkettaid.

• Termomehaaniline tülitamine (TMP): auru eelnevalt ravid enne rafineerimist, heleduse ja kiudainete painduvuse parandamist.

Mehaanilised paboonid säilitavad suurema osa puitkonstruktsioonist, kuid see põhjustab madalamat tugevust ja tumedamat paberit ilma raskete pleegitamiseta.

Keemiline tülitamine

• Krafti protsess: kasutab ligniini lahustamiseks tugevat aluselist lahust, hoides samal ajal tselluloosi kiud puutumata ja tugevana.

• Sulfiidiprotsess: happepõhine meetod, parem spetsiaalsete paberite jaoks, kuid tulemuseks on nõrgem viljaliha võrreldes Kraftiga.

Poolkeemiline tülp

• Kiibid keedetakse kergelt kemikaalides, seejärel mehaaniliselt rafineeritakse-täiuslik kõrge stimuleeritusega toodete jaoks, näiteks gofreeritud kastid.

Mehaaniline vs keemiline võrdlus

iseloomulik	mehaaniline tselluloos	keemiline viljaliha
Kiudude tugevus	Madal tingitud ligniinist	Kõrge ligniini täieliku eemaldamise tõttu
Tootlus	Kõrge (90–95%)	Keskmine (45–55%)
Heledus (pärast pleegitajat)	Vahend	Kõrge
Tüüpilised kasutusalad	Kataloogid, ajalehtede, lendlehed	Kontoripaber, pakend

3. tselluloosipuhastus ja sõelumine

• Pärast tikkimist tuleb varustuse kahjustuste ja halva paberi kvaliteedi vältimiseks eraldada praht nagu sõlmed, koor ja liiv.

• Tsentrifugaalpuhastid keerutavad tselluloosi läga suurel kiirusel, et eemaldada tihedad saasteained nagu liiva ja metalli fragmendid.

Puhas viljaliha tagab isegi lehe moodustumise ja väldib paberipause, mis on põhjustatud järelejäänud kõvade osakeste või puidust tükkidest.

4. pleegitusprotsess

Bleachimine muudab viljaliha helgemaks ja parandab lõpliku paberi välimust. Keemiline viljaliha vajab sügavamat pleegitamist kui mehaaniline viljaliha.

• Miks pleegitada? Plegeerimata viljaliha toodab tumedat paberit, mis värvib kergesti, eriti valguse või aja jooksul.

• Tavalised ained: vesinikperoksiid on õrn, kloordioksiid on väga tõhus ja osoon töötab kiiresti, kuid on kallis.

• Erinevad lähenemisviisid: mehaaniline viljaliha on saagikuse säilitamiseks kergelt pleegitatud; Keemiline viljaliha on valgesuse jaoks täielikult pleegitatud.

Pleegitava agendi	tõhusus	maksab	kõige paremini
Vesinikperoksiid	Mõõdukas	Madal	Ringlussevõetud või mehaaniline viljaliha
Kloordioksiid	Kõrge	Mõõdukas	Kraft ja sulfiidi keemilised paboonid
Osoon	Väga kõrge	Kõrge	Suure heledusega erikindlad paberid

---

5. rafineerimine ja peksmine

Rafineerimise eesmärk

Rafineerimine valmistab kiudusid paremini sidemeks, karestades pindu ja muutes need paindlikumaks ja omavahel seotud.

• Hästi rafineeritud kiud loovad tugevama paberi, moodustades lehe moodustumise ajal tihedamad, vastupidavamad sidemed.

Rafineerimisseadmed

• Ketta rafineerimistehased: kiire pöörlevad kettad jahvatavad viljaliha massiga metallplaatide vahel, reguleerides kiudaine kuju ja pikkust.

• Koonilised rafineerijad: kasutage surve- ja koonuskujusid kambreid, et viilutada ja suruda viljaliha ühtlasemaks kiududeks.

Mõju kiudude sidumisele

• Liigne refineerimine lõikab kiude liiga lühikesi, nõrgestades lehte, samas kui alarafineerimine põhjustab halva kiudude sidumist ja töötlemata tekstuuri.

Nõuetekohane rafineerimine parandab paberi sujuvust, tõmbetugevust ja prinditavust, muutmata seda rabedaks või ebaühtlaseks.

6. paberiprotsess

Lehe moodustamine

• Vesine tselluloosisegu levib peakastist ühtlaselt liikuvale et traatvõrgule, alustada paberilehe moodustamist.

• Gravitatsioon ja imemine eemaldavad suurema osa vett, jättes maha niiske kiudude mati pressimiseks valmis.

Pressiv

• Märgmatt läbib vildist mähitud raskeid rulle, et rohkem vett välja pigistada ja kiud kokku kompenseerida.

• See parandab lehe tugevust ja valmistab veebi kiiremaks kuivatamiseks, kahjustamata kiudsidemeid.

Kuivatamine

• Kuumutatud silindrite seeria aurustab järelejäänud niiskust, vähendades veesisaldust lõpptootes umbes 5% -ni.

Lavaveesisaldus	(%)
Pärast moodustamist	~ 99%
Pärast vajutamist	~ 50–60%
Pärast kuivatamist	~ 4–6%

7. viimistlus ja muundamine

• Kalender: paber möödub siledate kuumutatud rullide vahel, et tasandada selle pinda ja vähendada paksuse variatsioone.

• Katte ja suuruse suurus: pindu võib töödelda tärkliste, savide või lateksiga, et parandada trükikvaliteeti ja tindikindlust.

• Lõikamine ja pakendamine: pidev paberirull on viilutatud hallatavateks suurusteks või leheks, seejärel mähitakse kohaletoimetamiseks.

Lõplikud viimistluse sammud määravad paberi tekstuuri, kaal, sära ja jõudluse printimisel või voltimisel.

Paberi tootmisprotsessis kasutatud võtmemasinad

Paberi tootmine sõltub koordineeritud masinate süsteemist. Igaüks tegeleb konkreetse tööga toorest puidust viimistletud paberiks. Alates koore eemaldamisest kuni viimase lehe silumiseni töötavad need masinad järjest, et tagada iga leht vastavus kvaliteedistandarditele. Uurime kogu protsessi vältel kasutatavaid olulisi masinaid.

Debüteer

Debarker eemaldab koore logidest enne, kui need on hakkimist. See samm on oluline, kuna koor võib põhjustada saastumist ja kahjustada masinaid allavoolu. Kaaluri sees pööratakse palke suurtes trumlites, samal ajal kui vee joad aitavad koore lõdvestada ja riisuda. Pärast puhastamist on palgid hakkimississe sisenemiseks valmis.

Hakkur

Chipper lõikab logid väikesteks, ühtlasteks puitlaastudeks, mida on lihtsam töödelda. Palgide kiireks ja tõhusaks viilutamiseks kasutab see teravaid, pöörlevaid labasid. Kiibid peavad olema järjepidevad, nii et nad küpsevad ühtlaselt seedijates või täpsustavad mehaanilistes protsessides korralikult. Ebaühtlased kiibid võivad põhjustada kehva paberimassi kvaliteeti.

Seedekeser

Katkester on keemilise pulgade keskmes. See küpsetab ligniini lagundamiseks puidust laastud kuumuse ja kemikaalidega, vabastades tsellulooskiud. Seedijad on kahel kujul: partii ja pidev. Kuigi partiid Digestrid käitlevad ühte koormust korraga, töötavad pidevad seedijad vahemaid, mis sobib ideaalselt tugeva krafti viljaliha tootmiseks suurtes mahtudes.

Pulper

Pulper loob läga, segades tooreid kiude või ringlussevõetud paberit veega. Terad või rootorid Segage segu, jaotades materjalid eraldi kiududeks. See on võtmemasin nii värske puitmassiga kui ka ringlussevõtu toimingute jaoks. Ringlussevõetud paberi jaoks hõlmab pulper sageli läbilasketappe, mis aitavad kasutatud paberit enne rafineerimist puhastada.

Rafineerija

Rafineerija muudab kiudaine kuju ja pinna tekstuuri, aidates neil pabervalmistamise ajal tihedamalt siduda. See kasutab kiudude õrnalt lõikamiseks ja virvendamiseks pöörlevaid kettaid või koonuseid. Rafineerimise tase mõjutab otseselt paberi kvaliteeti, alates sellest, kui tugev see on, kui hästi see prindib. Liigne katkestamine võib kiude kahjustada ja lõpptoodet nõrgendada.

Fourdrinier masin

Fourdrinier masin moodustab paberilehe, levitades viljaliha liikuva võrgusilma traadi. Vesi voolab võrgusilma läbi, kui kiu matt moodustub. Vaakumkastid võrgu all aitavad rohkem vett eemaldada. See jaotis määrab lehe ühtluse ja kiudainete jaotuse, mis on sujuvate, järjepidevate paberirullide või lehtede valmistamiseks kriitilise tähtsusega.

Kuivatid ja kalenderid

Pärast vajutamist liigub niiske paber läbi suurte auruga kuumutatud kuivatid. Need silindrid eemaldavad järk -järgult niiskuse, kuni leht jõuab sihtkuivaks. Järgmisena läbib leht kalendreid - sihirullid, mis seda suruvad ja poleerivad. See samm reguleerib paberi paksust, tekstuuri ja viimistlust sõltuvalt sellest, kas toode on läikiv, matt või katmata.

Levinud paberitüübid ja nende kasutusviisid

Kirjutamis- ja trükipaber

• Kasutatakse raamatute, kontordokumentide ja professionaalsete paberite jaoks.

• Sile pind hõlpsaks tindi imendumiseks.

• Levinumad tüübid hõlmavad võlakirja- ja koopiapaberi.

• Sobib printeritele, faksiaparaatidele ja koopiamasinatele.

Pakkimispaber

• Kaitseb ja esitab tooteid saatmise ajal.

• Sisaldab Krafti paberit, mis on tuntud tugevuse ja pisaratakistuse poolest.

• Kasutatakse mähkimiseks, polsterdamiseks ja täitekastideks.

Kudede ja hügieenitooted

• Valmistatud pehmest, imavatest materjalidest.

• Komplekti kuulub tualettpaber, paberrätikud, salvrätikud ja näokuded.

• Mõeldud nahale õrnaks, pakkudes samas suurt imavust.

Spetsiaalsed paberid (läikiv, matt, kaetud)

• Läikiv: ideaalne fototrükkimiseks, erksate värvide ja teravate detailidega.

• Matte: mitte-peegeldav pind, mis sobib suurepäraselt kunstitrükkide ja loetavate dokumentide jaoks.

• Kattega: kasutatakse kvaliteetsete ajakirjade, brošüüride ja turundusmaterjalide jaoks.

Kvaliteedikontroll paberitootmises

Testitud mehaanilised ja füüsikalised omadused

Tõmbetugevus

Tõmbetugevuse testid mõõdavad, kui palju jõudu saab enne selle purunemist hakkama. See omadus on oluline paberi jaoks, mida kasutatakse toodetes, mis peavad venitusele vastu seisma, näiteks pakendid. Suurem tõmbetugevus tagab, et paber võib stressi taluda ilma rebenemata.

Pisaratakistus

Pisaratakistuse testid määravad, kui hästi paber on surve all vastu. See on eriti oluline selliste toodete jaoks nagu kotid või ümbrikud, kus paber võib olla teravate jõudude suhtes. Tugev pisartakistus aitab paberil säilitada oma terviklikkuse kasutamise ajal.

Läbipaistmatus ja heledus

Läbipaistmatuste testid mõõdavad, kui palju valgust läbi paberi läbib, heledus mõõdab, kui palju valgust see peegeldab. Need omadused mõjutavad seda, kuidas paber välja näeb, eriti printimiseks. Suurem läbipaistmatus ja heledus parandavad trükitud materjalide visuaalset atraktiivsust ja selgust.

Sujuvus ja prinditavus

Sujuvus viitab paberi pinna tekstuurile, mis mõjutab tindi levikut. Sujuvam paber võimaldab selgemaid, teravamaid väljatrükke, muutes selle ideaalseks kvaliteetseteks trükitud toodeteks. Karedama pinnaga paberid võivad põhjustada tindi imendumise ja printimisega seotud probleeme.

Testimisseadmed ja mõõtmismeetodid

• Tõmbetestija : mõõdab enne purunemist paberi tugevust ja pikenemist.

• Elmendorfi pisartestija : hindab paberi pisartakistust kontrollitud tingimustes.

• Läbipaistmatuse ja heleduse arvestid : mõõtke visuaalse kvaliteedi jaoks valguse ülekannet ja peegeldust.

• Pinnaprofiilijad : kasutatakse paberi sujuvuse mõõtmiseks, tagades printimise kvaliteedi.

Väljakutsed tselluloosi ja paberi tootmise

väljakutse	kirjeldus
Kiudaine varieeruvus	Kiukvaliteedi ja koostise variatsioonid mõjutavad paberi tugevust ja järjepidevust.
Niiskus ja kuivatamine	Niiskuse taseme haldamine on kriitiline; Liigne niiskus nõrgendab paberit, samas kui ebapiisav niiskus võib põhjustada pragunemist.
Seadmete kulumine ja hooldus	Masinate pidev kasutamine viib kulumiseni, nõudes häirete vältimiseks regulaarset hooldust ja versiooniuuendusi.
Energia ja vee tarbimine	Kõrge energia ja vee kasutamine on omane paberitootmisele, esitades väljakutseid kulude haldamisel ja jätkusuutlikkuse alal.

Parandamise ja innovatsiooni võimalused

Taaskasutatud kiudude kasutamine on paberitööstuses kasvav võimalus. Ringlussevõetud materjalide lisamisega saavad tootjad kulusid vähendada ja keskkonnamõju minimeerida. Tehnoloogia edusammud võimaldavad nüüd kvaliteetseid ringlussevõetud kiude, muutes need jätkusuutlikumaks paberi tootmiseks, ilma et see kahjustaks tugevust või vastupidavust.

Rafineerimise ja moodustamise tehnoloogia areneb edasi, parandades paberitoodete kvaliteeti. Uued rafineerimistehnikad suurendavad kiudude sidumist, mis viib tugevama paberini. Samal ajal aitavad paremad moodustamise meetodid luua sujuvamaid, järjepidevamaid lehti, vähendades defekte ja parandades toote ühtlust.

Automatiseerimine protsesside juhtimisel on paberitootmise ümberkujundamine. Reaalajas andmeid kasutades võimaldavad automatiseeritud süsteemid tootjatel kohandada tootmisparameetreid nagu niiskuse tase ja temperatuur. Selle tulemuseks on paranenud järjepidevus, vähem defekte ja paremat üldist tõhusust kogu tootmisprotsessis.

Järeldus

Tselluloosi ja paberi tootmisprotsess hõlmab mitmeid võtmeetappe, sealhulgas tooraine ettevalmistamine, tülitamist, pleegitamist, rafineerimist ja paberit. Iga etapp on kvaliteetse paberi ja tõhususe tagamiseks ülioluline. Nende protsesside meisterlikkus on oluline toote järjepidevuse säilitamiseks ja tööstuse standardite täitmiseks.

Selliste edusammude nagu ringlussevõetud kiudude ja automatiseerimisega tundub paberitootmise tulevik paljutõotav. Need uuendused suurendavad jätkusuutlikkust ja tootmise tõhusust, pakkudes paberitööstusele liikuvatele tööstusele keskkonnasõbralikumaid ja kulutõhusamaid lahendusi.

Korduma kippuvad küsimused (KKK)

Mis vahe on tselluloosil ja paberil?

Paulp on kiuline materjal, mida kasutatakse paberi valmistamiseks. Paber on valmistoode, mis on valmistatud, töötledes viljaliha lehtedeks.

Miks kasutatakse nii paberitootmises offectwoodi kui ka lehtpuu?

Softwood pakub pikki kiudu tugevuse tagamiseks, lehtpuu pakub lühemaid kiude sileduse ja parema prinditavuse tagamiseks.

Kuidas paberimassi pleegitatakse ilma kloori kasutamata?

Tselluloosi saab pleegitada hapniku, vesinikperoksiidi või osooni abil, vähendades keskkonnamõju ja vältides klooripõhiseid kemikaale.

Võrdlusallikad

]

]

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

]

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

]

]

[8] https://www.youtube.com/watch?v=e4c3x26dxbm