Plaušienos ir popieriaus gamybos procesas

Ar kada pagalvojai apie tai, kaip gaminamas kasdienis popierius? Plaušienos ir popieriaus gamybos procesas yra žavus mokslo, mašinų ir šimtmečių senumo žinių mišinys, kuris medienos ir perdirbtas medžiagas paverčia viskuo, pradedant užrašų knygelėmis ir baigiant pakuotėmis.

Šiame įraše sužinosite, kas iš tikrųjų yra celiuliozė ir popieriaus gamyba, kodėl tai svarbu šiandieniniame pasaulyje ir kaip ji vystėsi laikui bėgant. Mes apžvelgsime kiekvieną žingsnį - nuo žaliavų paruošimo ir pulpingo iki lakštų formavimo ir apdailos. Nesvarbu, ar esate smalsus studentas, ar tiesiog norite suprasti, kas yra gaminti popierių, šis vadovas skirtas jums.

Kas yra minkštimas? Žaliavos supratimas

Plautė yra visų popierinių produktų atskaitos taškas. Tai šlapias pluoštinis mišinys, pagamintas iš augalinių medžiagų, tokių kaip mediena ar perdirbtas popierius, suskaidymą. Suskirstę pluoštus galima suformuoti į plonus paklodes - tai popierių. Tačiau ne visa minkštimas yra vienodai. Suskirstykime naudojamų pluoštų tipus ir kodėl celiuliozė yra tikrasis herojus šiame procese.

Pluoštų rūšys, naudojamos atliekant popierių

Medienos pluoštai: minkšta mediena ir kietmedis

• Smegeninės medienos pluoštai (pavyzdžiui, pušys ar eglė) yra ilgesni ir lankstesni. Tai daro popierių stipresnį ir patvaresnį.

• Kietmedžio skaidulos (tokios kaip beržas ar eukaliptas) yra trumpesni ir lygesni. Jie padeda sukurti puikų, lygų paviršių - tai spausdinti.

Tipo	pluošto ilgio	popieriaus stiprumas	įprastas naudojimas
Minkšta mediena	Ilgas	Aukštas	Pakuotė, kartonas
Kietmedis	Trumpas	Žemiau	Spausdinimo popierius, audiniai

Ne medienos pluoštai

• Tai apima „Bagasse“ (cukranendrių liekaną), linų , medvilnę ir kanapes . Jie dažnai naudojami specialiuose dokumentuose arba ten, kur pirmenybė teikiama be medžių šaltinių.

• „Bagasse“ yra lengvas ir dažniausiai randamas maisto pakuotėje. Medvilnė gamina minkštą, aukštos kokybės popierių, pavyzdžiui, valiuta ar meno popierius.

Perdirbti pluoštai

• Perdirbtas popierius išvalomas, iš naujo suplaktas ir pakartotinai naudojamas. Nors tai yra trumpesnė ir silpnesnė už mergelių pluoštus, jis vis tiek naudingas.

• Jie dažnai sumaišomi su stipresniais pluoštais, kad padidintų popieriaus patvarumą ir tekstūrą.

Kodėl celiuliozė yra raktas į popieriaus gamybą

Celiuliozės vaidmuo

Celiuliozė yra pagrindinė medžiaga, randama visuose augaliniuose pluoštuose. Tai kieta, lanksti ir gerai surišti su kitais pluoštais. Būtent tai daro jį puikiai formuoti lapą, kuris laikosi kartu.

Ligninas ir hemiceliuliozė: palaikomoji liejiniai

• Ligninas veikia kaip klijai medienoje. Jis tvirtai laiko pluoštus, tačiau turi būti nuimtas, arba popierius pasidaro geltona ir trapi.

• Hemiceliuliozė padeda susieti pluoštus. Nors ji yra švelnesnė nei celiuliozė, ji palaiko lankstumą ir lapų formavimąsi.

  
  

Žingsnis po žingsnio Plaušienos ir popieriaus gamybos proceso apžvalga

Kelionė nuo neapdorotų rąstų į gatavą popieriaus lapą apima kelis veiksmus. Kiekviena fazė kruopščiai paverčia augalų pluoštus į stiprius, spausdinamus lakštus. Šiame skyriuje pateikiami pagrindiniai gamybos etapai, pabrėžiant ir tradicinius, ir modernius metodus, naudojamus šiandien minkštimo ir popieriaus gamyklose.

1. Žaliavų paruošimas

Dekonavimo ir skaldos procesas

Rąstai pirmiausia praeina pro didelius nutraukimo būgnus, kurie pašalina žievę, kai krinta ir purškdami vandenį. Tuomet švarūs rąstai pereina prie greitųjų čiulptukų, kurie juos supjaustė į mažus, vienodus žetonus, kad būtų galima pastovūs pulpos rezultatai.

Medienos drožlės turi būti mažos ir vienodos, kad būtų užtikrintas efektyvus virimo ir pastovaus pluošto atskyrimas pulpingo metu.

Medienos tiekimas

• Rąstai paprastai nuimami iš valdomų miškų arba gaunami kaip likučiai iš lentpjūvių ir medžio perdirbimo įmonių.

• Miško šiukšlės, tokios kaip šakos ar papuošimai, taip pat yra susmulkintos ir naudojamos kaip ekonomiškai efektyvus pluošto šaltinis.

Medžiagos šaltinio	pranašumai
Lentpjūvės likučiai	Įperkama, sumažina medienos atliekas, jau nublokštas
Valdomi miško žurnalai	Stiprūs, švieži pluoštai, ypač „Kraft“ popieriui
Liko registravimo likučiai	Naudoja žemos kokybės medieną ir sumažina šalinimą

2. Pulping Process

Mechaninis pulpingas

• Akmens žemės mediena (SGW): rąstai stumiami prie masyvių šlifavimo ratų, kad būtų galima išgauti pluoštus, naudojant minimaliai chemines medžiagas.

• Rafinuotojo mechaninis pulpingas (RMP): Medienos drožlės susmulkinamos rafinavimo priemonėse, naudojant besisukančius metalinius diskus esant aukštam slėgiui.

• „Thermo-mechaninis pulpingas“ (TMP): prieš rafinuotą garo apdorojimo traškučių garą, pagerinant ryškumą ir pluošto lankstumą.

Mechaniniai minkštimai išlaiko didžiąją dalį medienos struktūros, tačiau tai lemia mažesnį stiprumą ir tamsesnį popierių be sunkių balinimo.

Cheminis pulpingas

• „Kraft“ procesas: naudoja stiprų šarminį tirpalą, kad ištirpintų ligniną, išlaikant celiuliozės pluoštus nepažeistus ir stiprius.

• Sulfito procesas: rūgščių pagrindu pagamintas metodas, geresnis specialiems popieriams, tačiau lemia silpnesnę minkštimą, palyginti su „Kraft“.

Pusiau cheminis pulpingas

• Lustai lengvai virti chemikaluose, tada mechaniškai rafinuotos-tobulos aukšto stiprybės produktams, tokiems kaip gofruotos dėžutės.

Mechaninis ir cheminio palyginimo

charakteristika	Mechaninė minkštimo	cheminė minkštimas
Pluošto stiprumas	Žemas dėl išlaikyto lignino	Aukštas dėl visiško lignino pašalinimo
Derlius	Aukštas (90–95%)	Vidutinis (45–55%)
Ryškumas (po baliklio)	Vidutinis	Aukštas
Tipiški panaudojimo būdai	Katalogai, laikraštis, skrajutės	Biuro popierius, pakuotė

3. Pulpos valymas ir atranka

• Po pulpingo šiukšlės, tokios kaip mazgai, žievė ir smėlis, turi būti atskirti, kad būtų išvengta įrangos pažeidimo ir prastos popieriaus kokybės.

• Išcentriniai valikliai sukasi plaušienos srutos dideliu greičiu, kad pašalintų tankus teršalus, tokius kaip smėlio ir metalo fragmentai.

„Clean Pulp“ užtikrina tolygų lakštų susidarymą ir išvengia popieriaus pertraukų, kurias sukelia liekančios kietos dalelės ar medienos gumulai.

4. Balinimo procesas

Balinimas daro minkštimą šviesesnę ir pagerina galutinio popieriaus išvaizdą. Cheminei minkštimui reikia gilesnio balinimo nei mechaninė minkštimas.

• Kodėl baliklis? Ne balinta minkštimas gamina tamsų popierių, kuris lengvai spalvos taip, kaip lengvai, ypač šviesiai ar laikui bėgant.

• Įprasti agentai: Vandenilio peroksidas yra švelnus, chloro dioksidas yra labai efektyvus, o ozonas veikia greitai, tačiau yra brangus.

• Skirtingi požiūriai: mechaninė minkštimas yra lengvai balinamas, kad būtų išsaugotas derlius; Cheminė minkštimas yra visiškai balinamas dėl baltumo.

Balinimo agento	efektyvumas	kainuoja	geriausiai
Vandenilio peroksidas	Vidutinis	Žemas	Perdirbta arba mechaninė minkštimas
Chloro dioksidas	Aukštas	Vidutinis	„Kraft“ ir „Sulfite“ cheminiai minkštimai
Ozonas	Labai aukštas	Aukštas	Aukšto ryškumo specialūs dokumentai

---

5. Rafinavimas ir plakimas

Tobulinimo tikslas

Rafinavimas paruošia pluoštus, kad būtų geriau surišti paviršius, ir padaro juos lankstesnius bei susipynusias.

• Tinkamai rafinuoti pluoštai sukuria stipresnį popierių, formuodami griežtesnius, patvaresnius ryšius lapų formavimo metu.

Rafinavimo įranga

• Disko rafinuotojai: greitaeigiai besisukantys diskai sumaldo minkštimą tarp nubrėžtų metalinių plokštelių, reguliuojančios pluošto formą ir ilgį.

• Kūginiai rafinuotojai: Norėdami supjaustyti ir suspausti minkštimą į vienodesnius pluoštus, naudokite slėgį ir kūgio formos kameras.

Poveikis pluošto surišimui

• Per daug padidinantys pjaustymo pluoštai yra per trumpi, susilpnindami lakštą, o nepakankamai padidinant-dėl prasto pluošto surišimo ir grubios tekstūros.

Tinkamas rafinavimas pagerina popieriaus sklandumą, tempimo stiprumą ir spausdinamumą, nepadarant jo trapių ar nelygių.

6. Papermingo procesas

Formuojant lapą

• Vandeniškas minkštimo mišinys tolygiai paskirstomas iš galvos dėžės ant judančio vielos tinklo, kad būtų galima pradėti formuoti popierinį lapą.

• Gravitacija ir siurbimas pašalina daugumą vandens, palikdami šlapio pluošto kilimėlį, paruoštą presavimui.

Spauda

• Šlapias kilimėlis praeina pro sunkius volelius, apvyniotus veltiniu, kad išspaustų daugiau vandens ir sutrinktų pluoštus.

• Tai pagerina lakšto stiprumą ir paruošia internetą greitesniam džiovinimui, nepažeidžiant pluošto jungčių.

Džiovinimas

• Šildomų cilindrų serija išgarina likusį drėgmę, o galutiniame produkte sumažina vandens kiekį iki maždaug 5%.

Scenos	vandens kiekis (%)
Po formavimo	~ 99%
Po paspaudimo	~ 50–60%
Po džiovinimo	~ 4–6%

7. Apdaila ir konversija

• Kalendavimas: popierius praeina tarp lygių, šildomų ritinėlių, kad išlygintų jo paviršių ir sumažintų storio variantus.

• Danga ir dydis: paviršiai gali būti apdorojami krakmolais, moliais arba lateksu, kad būtų pagerinta spausdinimo kokybė ir rašalo atsparumas.

• Pjaustymas ir pakuotė: Nuolatinis popieriaus ritinys supjaustomas į valdomus dydžius ar lakštus, tada suvynioti į pristatymą.

Galutiniai apdailos žingsniai nustato popieriaus tekstūrą, svorį, blizgesį ir našumą spausdinant ar sulankstant.

Pagrindinės mašinos, naudojamos popieriaus gamybos procese

Popieriaus gamyba priklauso nuo suderintos mašinų sistemos. Kiekvienas iš jų tvarko konkretų darbą transformuojant iš neapdorotos medienos prie gatavos popieriaus. Nuo žievės pašalinimo iki galutinio lapo išlyginimo šios mašinos veikia iš eilės, kad užtikrintų, jog kiekvienas lapas atitinka kokybės standartus. Panagrinėkime būtiniausias mašinas, naudojamas visame procese.

Debarkeris

Debarkeris pašalina žievę iš rąstų, kol jie nėra susmulkinti. Šis žingsnis yra svarbus, nes žievė gali sukelti užteršimo ir pažeidimo mašinas pasroviui. Debarkerio viduje rąstai pasukami dideliais būgnais, o vandens purkštukai padeda atlaisvinti ir nuimti žievę. Išvalę rąstai yra paruošti patekti į drožlę.

CHUPPER

„Chipper“ išpjaustė rąstus į mažus, vienodus medžio drožles, kurias lengviau apdoroti. Jis naudoja aštrius, besisukančius ašmenis, kad greitai ir efektyviai supjaustytų rąstus. Chips turi būti vienodos dydžio, todėl jie virti tolygiai virsmuose arba tinkamai patobulinti mechaniniuose procesuose. Netolygūs traškučiai gali sukelti prastą minkštimo kokybę.

Virėjas

Virteris yra pagrindinis cheminio pulpos. Jis gamina medienos drožles šilumos ir chemikalais, kad suskaidytų ligniną, atlaisvindama celiuliozės pluoštus. Viravimo priemonės būna dviem formomis: partija ir ištisinė. Nors partijos virškinimo priemonės vienu metu tvarko vieną apkrovą, nepertraukiami virškintuvai veikia be pertraukos, idealiai tinka gaminti stiprią „Kraft“ minkštimą esant dideliems kiekiams.

Pulperis

Pulperis sukuria srutą maišant neapdorotus pluoštus arba perdirbtą popierių su vandeniu. Ašmenys ar rotoriai maišo mišinį, suskaidydami medžiagas į atskirus pluoštus. Tai pagrindinė šviežių medienos minkštimo ir perdirbimo operacijų mašina. Perdirbtam popieriui pulperis dažnai apima de vartojimo laiptelius, kurie padeda išvalyti naudotą popierių prieš rafinuotą.

Rafinavimo priemonė

Rafinininkas modifikuoja pluošto formą ir paviršiaus tekstūrą, padedant jiems tvirčiau susieti popiežius. Jis naudoja besisukančius diskus ar kūgius, kad švelniai supjaustytų ir virpėtų pluoštais. Rafinavimo lygis daro tiesioginį poveikį popieriaus kokybei, pradedant nuo to, kaip jis yra stiprus, iki to, kaip gerai atspausdina. Per didelis rėmimas gali pažeisti pluoštus ir susilpninti galutinį produktą.

„FourDrinier“ mašina

„FourDrinier“ mašina sudaro popieriaus lapą, paskleisdama minkštimą per judančią tinklo vielą. Vanduo nutekėja per tinklelį, kai formuojasi pluošto kilimėlis. Vakuuminės dėžutės, esančios žemiau tinklo, padeda pašalinti daugiau vandens. Šis skyrius nustato lakštų vienodumą ir pluošto pasiskirstymą, kuris yra labai svarbus norint gaminti sklandžius, pastovius popieriaus ritinius ar lakštus.

Džiovintuvai ir kalendoriai

Po paspaudimo drėgnas popierius juda per dideles garų kaitinamas džiovyklas. Šie cilindrai palaipsniui pašalina drėgmę, kol lapas pasieks taikinį sausumą. Toliau lapas praeina per kalendorius - skanūs ritinėliai, kurie jį suspaudžia ir nušlifuoja. Šis žingsnis sureguliuoja popieriaus storį, tekstūrą ir apdailą, atsižvelgiant į tai, ar produktas yra blizgus, matinis, ar nepadengtas.

Bendri popieriaus tipai ir jų naudojimas

Rašymo ir spausdinimo popierius

• Naudojamas knygoms, biuro dokumentams ir profesionaliems dokumentams.

• Lygus paviršius, kad būtų lengva absorbcija.

• Įprasti tipai yra obligacijų popierius ir kopijavimo popierius.

• Tinka spausdintuvams, fakso mašinoms ir kopijuokliams.

Pakavimo popierius

• Apsaugo ir pristato produktus gabenimo metu.

• Apima „Kraft“ popierių, žinomą dėl atsparumo stiprumui ir ašaroms.

• Naudojamas dėžutėms vyniojant, pagalvėlę ir užpildymą.

Audinių ir higienos produktai

• Pagaminta iš minkštų, sugeriančių medžiagų.

• Apima tualetinį popierių, popierinius rankšluosčius, servetėles ir veido audinius.

• Sukurtas švelnus odai, tuo pačiu siūlant didelę absorbciją.

Specialūs dokumentai (blizgus, matinis, padengtas)

• Blizgus: idealiai tinka spausdinimui nuotraukoms, su ryškiomis spalvomis ir aštriomis detalėmis.

• Matte: neatsiejamas paviršius, puikiai tinka meno atspaudams ir skaitomiems dokumentams.

• Padengtas: naudojamas aukštos kokybės žurnalams, brošiūroms ir rinkodaros medžiagai.

Kokybės kontrolė popieriaus gamyboje

Ištirtos mechaninės ir fizinės savybės

Tempimo stiprumas

Tempimo stiprumo bandymai išmatuoja, kiek jėgos popieriaus gali susitvarkyti, kol jis nesulaužys. Ši savybė yra svarbi popieriui, naudojamam gaminiuose, kuriems reikia atsispirti tempimui, pavyzdžiui, pakuotėms. Didesnis tempimo stiprumas užtikrina, kad popierius gali ištverti stresą be ašarojimo.

Ašarų atsparumas

Atsparumo ašarų testai nustato, kaip gerai popierius laikosi esant slėgiui. Tai ypač svarbu tokiems produktams kaip krepšiai ar vokai, kur popierius gali būti veikiamas aštrių jėgų. Stiprus atsparumas ašaroms padeda popieriui išlaikyti savo vientisumą naudojimo metu.

Neskaidrumas ir ryškumas

Neskaidrumo testai matuoja, kiek šviesa praeina per popierių, o ryškumas matuoja, kiek ji atspindi šviesą. Šios savybės turi įtakos popieriaus išvaizdai, ypač spausdinant. Didesnis neskaidrumas ir ryškumas pagerina spausdintų medžiagų vaizdinį patrauklumą ir aiškumą.

Sklandumas ir spausdinamumas

Lygumas reiškia popieriaus paviršiaus tekstūrą, kuri daro įtaką rašalo plinta. Sklandesnis popierius leidžia skaidresnius, ryškesnius atspaudus, todėl jis yra idealus aukštos kokybės atspausdintoms produktams. Straipsniai su grubesniu paviršiumi gali sukelti problemų dėl rašalo absorbcijos ir spausdinimo aiškumo.

Testavimo įranga ir matavimo metodai

• Tempimo testeris : prieš lūžtant matuoja popieriaus stiprumą ir pailgėjimą.

• „Elmendorf“ ašarų testeris : įvertina popieriaus atsparumą ašaroms kontroliuojamomis sąlygomis.

• Neskaidrumo ir ryškumo matuokliai : išmatuokite šviesos perdavimą ir atspindį, kad būtų galima naudoti vizualinę kokybę.

• Paviršiaus profiliuotojai : naudojami popieriaus glotnumui matuoti, užtikrinant spausdinimo kokybę.

Plaušienos ir popieriaus gamybos iššūkių

iššūkiai	Aprašymas
Pluošto kintamumas	Pluošto kokybės ir kompozicijos pokyčiai daro įtaką popieriaus stiprumui ir konsistencijai.
Drėgmė ir džiovinimo kontrolė	Drėgmės lygio valdymas yra labai svarbus; Drėgmės perteklius susilpnina popierių, o nepakankama drėgmė gali sukelti įtrūkimą.
Įrangos nusidėvėjimas ir priežiūra	Nuolatinis mašinų naudojimas lemia dėvėjimą, todėl reikia reguliariai prižiūrėti ir atnaujinti, kad būtų išvengta sutrikimų.
Energijos ir vandens suvartojimas	Didelė energija ir vandens sunaudojimas yra būdingas popieriaus gamybai, keliantiems išlaidų valdymo ir tvarumo iššūkius.

Tobulėjimo ir naujovių galimybės

Perdirbtų pluoštų naudojimas yra didėjanti galimybė popieriaus pramonėje. Įtraukdami perdirbtas medžiagas, gamintojai gali sumažinti išlaidas ir sumažinti poveikį aplinkai. Dabar technologijos pažanga leidžia gauti aukštesnės kokybės perdirbtus pluoštus, todėl jie yra tvaresnis pasirinkimas gaminti popierių nepakenkiant stiprumui ar ilgaamžiškumui.

Rafinavimo ir formavimo technologijos toliau vystosi, gerinant popierinių produktų kokybę. Nauji rafinavimo būdai padidina pluošto surišimą, todėl susidaro stipresnis popierius. Tuo tarpu geresni formavimo metodai padeda sukurti sklandesnius, nuoseklesnius lakštus, sumažinti defektus ir pagerinti produkto vienodumą.

Automatizavimas proceso valdyme keičia popieriaus gamybą. Naudodamiesi realiojo laiko duomenimis, automatinės sistemos leidžia gamintojams koreguoti gamybos parametrus, tokius kaip drėgmės lygis ir temperatūra. Tai lemia geresnį nuoseklumą, mažiau defektų ir geresnį bendrą efektyvumą visame gamybos procese.

Išvada

Plaušienos ir popieriaus gamybos procesas apima keletą pagrindinių etapų, įskaitant žaliavų paruošimą, pulpą, balinimą, rafinavimą ir popieriaus gaminimą. Kiekvienas etapas yra labai svarbus užtikrinant aukštos kokybės popierių ir efektyvumą. Šių procesų įsisavinimas yra būtinas norint išlaikyti produkto nuoseklumą ir atitikti pramonės standartus.

Dėl tokių patobulinimų, kaip perdirbti pluoštai ir automatizavimas, popieriaus gamybos ateitis atrodo perspektyvi. Šios naujovės padidins tvarumą ir gamybos efektyvumą, pasiūlys ekologiškesnius ir ekonomiškesnius sprendimus popieriaus pramonei judėti į priekį.

Dažnai užduodami klausimai (DUK)

Kuo skiriasi minkštimas ir popierius?

Plaušiena yra pluoštinė medžiaga, naudojama popieriui gaminti. Popierius yra gatavas produktas, pagamintas perdirbant minkštimą į lakštus.

Kodėl minkšta mediena ir kietmedis naudojami popieriaus gamybai?

Smegeninė mediena suteikia ilgus stiprumo pluoštus, o kietmedis siūlo trumpesnius pluoštus sklandumui ir geresnį spausdinimą popieriuje.

Kaip minkštimas balinamas nenaudojant chloro?

Plaušieną galima balinti naudojant deguonį, vandenilio peroksidą ar ozoną, mažinant poveikį aplinkai ir vengiant chloro pagrindu pagamintų cheminių medžiagų.

Nuorodų šaltiniai

[1] https://www.pulpandpapaper-technology.com/articles/pulp-and-paper- manufacturing-process-in-the-paper-industry

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

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

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

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

[6] https://www.draeger.com/content/documents/content/pulp-paper-note-pdf-10780-en-us-2106-3.pdf

[7] https://www.slideshare.net/slideshow/paper- manucfacturing-process/79334000

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