Plaušienos ir popieriaus gamybos procesas

Ar kada pagalvojote apie tai, kaip gaminamas kasdienis popierius? Plaušienos ir popieriaus gamybos procesas yra žavus mokslo, mašinų ir šimtmečių senumo žinių mišinys, paverčiantis medieną ir perdirbtas medžiagas viskuo – nuo ​​užrašų knygelių iki pakuočių.

Šiame įraše sužinosite, kas iš tikrųjų yra celiuliozės ir popieriaus gamyba, kodėl tai svarbu šiuolaikiniame pasaulyje ir kaip ji vystėsi bėgant laikui. Supažindinsime su kiekvienu žingsniu – nuo ​​žaliavos paruošimo ir celiuliozės iki lakštų formavimo ir apdailos. Nesvarbu, ar esate smalsus studentas, ar tiesiog norite suprasti, kas yra popieriaus gamyba, šis vadovas skirtas jums.

Kas yra Pulp? Žaliavos supratimas

Plaušiena yra visų popieriaus gaminių pradinis taškas. Tai šlapias pluoštinis mišinys, pagamintas suardant augalines medžiagas, tokias kaip mediena ar perdirbtas popierius. Atskyrus pluoštus, juos galima suformuoti į plonus lakštus – tai yra popierius. Tačiau ne visa minkštimas gaminamas vienodai. Išskirkime naudojamų pluoštų tipus ir kodėl celiuliozė yra tikrasis šio proceso herojus.

Popieriaus gamyboje naudojamų pluoštų rūšys

Medienos pluoštas: spygliuočių mediena ir kietoji mediena

• Spygliuočių medienos pluoštai (pvz., pušies ar eglės) yra ilgesni ir lankstesni. Dėl to popierius tampa tvirtesnis ir patvaresnis.

• Kietmedžio pluoštai (pvz., beržo ar eukalipto) yra trumpesni ir lygesni. Jie padeda sukurti puikų, lygų paviršių – idealiai tinka spausdinti.

Tipas	Pluošto ilgis	Popieriaus stiprumas	Įprastas naudojimas
Spygliuočių mediena	Ilgas	Aukštas	Pakuotė, kartonas
Kietmedžio	Trumpas	Žemesnis	Spausdinimo popierius, servetėlės

Nemedienos pluoštai

• Tai yra bagasas (cukranendrių likučiai), linų , medvilnė ir kanapės . Jie dažnai naudojami specialiame popieriuje arba ten, kur pirmenybė teikiama šaltiniams be medžių.

• Bagasas yra lengvas ir dažniausiai randamas maisto pakuotėse. Iš medvilnės gaminamas minkštas, aukštos kokybės popierius, pavyzdžiui, valiutinis ar meninis popierius.

Perdirbti pluoštai

• Perdirbtas popierius valomas, iš naujo išplaunamas ir naudojamas pakartotinai. Nors trumpesnis ir silpnesnis nei pirminiai pluoštai, jis vis tiek naudingas.

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

Kodėl celiuliozė yra popieriaus gamybos pagrindas

Celiuliozės vaidmuo

Celiuliozė yra pagrindinė medžiaga, randama visuose augaliniuose pluoštuose. Jis yra tvirtas, lankstus ir gerai sukimba su kitais pluoštais. Dėl to jis puikiai tinka formuoti lakštą, kuris laikosi kartu.

Ligninas ir hemiceliuliozė: pagalbinis aktorius

• Ligninas medienoje veikia kaip klijai. Jis tvirtai laiko pluoštus, bet turi būti pašalintas, nes kitaip popierius pagelsta ir tampa trapus.

• Hemiceliuliozė padeda surišti pluoštus. Nors minkštesnė nei celiuliozė, ji palaiko lankstumą ir lakštų formavimąsi.

  
  

Žingsnis po žingsnio celiuliozės ir popieriaus gamybos proceso apžvalga

Kelionė nuo neapdorotų rąstų iki paruošto popieriaus lapo apima kelis veiksmus. Kiekviena fazė kruopščiai transformuoja augalų pluoštus į stiprius, spausdinamus lapus. Šiame skyriuje aprašomi pagrindiniai gamybos etapai, pabrėžiami tradiciniai ir šiuolaikiniai metodai, šiandien naudojami celiuliozės ir popieriaus gamyklose.

1. Žaliavos paruošimas

Žievės nuėmimo ir smulkinimo procesas

Rąstai pirmiausia pereina per didelius žievės būgnus, kurie nuima žievę vartydami ir purškdami vandenį. Tada švarūs rąstai perkeliami į greitaeigius smulkintuvus, kurie supjausto juos į mažas, vienodas drožles, kad būtų užtikrintas pastovus išspaudimo rezultatas.

Medienos drožlės turi būti mažos ir vienodos, kad būtų užtikrintas efektyvus virimas ir nuoseklus pluošto atskyrimas celiuliozės metu.

Medienos tiekimas

• Rąstai paprastai skinami iš tvarkomų miškų arba gaunami kaip lentpjūvių ir medienos perdirbimo įmonių likučiai.

• Miško šiukšlės, tokios kaip šakos ar atraižos, taip pat susmulkinamos ir naudojamos kaip ekonomiškas pluošto šaltinis.

Medžiagos šaltinio	pranašumai
Lentpjūvės likučiai	Įperkama, mažina medienos atliekų kiekį, jau nužievėta
Tvarkomi miško rąstai	Stiprus, šviežias pluoštas, ypač skirtas kraftpopieriui
Kirtimo likučiai	Naudoja žemos kokybės medieną ir sumažina šalinimą

2. Pulpingo procesas

Mechaninis plaušinimas

• Akmens malta (SGW): rąstai pristumiami prie masyvių šlifavimo diskų, kad būtų išgaunamas pluoštas naudojant minimalų cheminių medžiagų naudojimą.

• Refiner Mechanical Pulping (RMP): medienos drožlės smulkinamos rafinavimo įrenginiuose, naudojant besisukančius metalinius diskus esant aukštam slėgiui.

• Termo-mechaninis celiuliavimas (TMP): garai iš anksto apdoroja drožles prieš rafinavimą, pagerina ryškumą ir pluošto lankstumą.

Mechaninė plaušiena išlaiko didžiąją dalį medienos struktūros, tačiau dėl to popierius tampa mažesnis ir tamsesnis be stipraus balinimo.

Cheminis plaušinimas

• Kraft procesas: ligninui ištirpinti naudojamas stiprus šarminis tirpalas, išlaikant celiuliozės pluoštus nepažeistus ir tvirtus.

• Sulfito procesas: rūgščių pagrindu sukurtas metodas, geresnis specialiam popieriui, bet dėl ​​to gaunama silpnesnė plaušiena, palyginti su kraftiniu popieriumi.

Pusiau cheminis plaušinimas

• Traškučiai lengvai iškepami cheminėse medžiagose, tada mechaniškai rafinuojami – puikiai tinka didelio standumo produktams, pavyzdžiui, gofruotoms dėžutėms.

Mechaninės ir cheminės medžiagos

charakteristikų palyginimas	Mechaninė plaušiena	Cheminė plaušiena
Pluošto stiprumas	Mažas dėl sulaikyto lignino	Didelis dėl visiško lignino pašalinimo
Derlius	Aukštas (90–95 %)	Vidutinis (45–55 %)
Ryškumas (po balinimo)	Vidutinis	Aukštas
Tipiniai naudojimo būdai	Katalogai, laikraštinis popierius, skrajutės	Biuro popierius, pakuotė

3. Plaušienos valymas ir atranka

• Po išspaudimo reikia atskirti šiukšles, pvz., mazgus, žievę ir smėlį, kad nesugadintumėte įrangos ir nesugadintumėte popieriaus.

• Išcentriniai valikliai sukasi masės srutą dideliu greičiu, kad pašalintų tankius teršalus, tokius kaip smėlis ir metalo nuolaužos.

Švari plaušiena užtikrina tolygų lakštų formavimąsi ir išvengia popieriaus pertraukų, kurias sukelia likusios kietos dalelės ar medienos gumulėliai.

4. Balinimo procesas

Dėl balinimo minkštimas tampa šviesesnis ir pagerėja galutinio popieriaus išvaizda. Cheminę celiuliozę reikia giliau balinti nei mechaninę.

• Kodėl balinti? Iš nebalintos masės gaunamas tamsus popierius, kuris lengvai keičia spalvą, ypač šviesoje arba laikui bėgant.

• Įprastos priemonės: vandenilio peroksidas yra švelnus, chloro dioksidas yra labai veiksmingas, ozonas veikia greitai, bet yra brangus.

• Skirtingi būdai: Mechaninė plaušiena švelniai balinama, kad būtų išsaugotas derlius; cheminė masė yra visiškai balinta, kad būtų baltumas.

agentas	balinimo	kainuoja	Geriausiai
Vandenilio peroksidas	Vidutinis	Žemas	Perdirbta arba mechaninė plaušiena
Chloro dioksidas	Aukštas	Vidutinis	Kraft ir sulfitinė cheminė plaušiena
Ozonas	Labai Aukštas	Aukštas	Didelio ryškumo specialūs popieriai

---

5. Rafinavimas ir plakimas

Rafinavimo tikslas

Rafinavimas paruošia pluoštus geriau sukibti grubinant paviršius ir daro juos lankstesnius bei susijungiančius.

• Gerai išgrynintas pluoštas sukuria tvirtesnį popierių, formuojant lakštą, sudarydamas tvirtesnes ir patvaresnes jungtis.

Rafinavimo įranga

• Diskiniai rafinuotojai: Greitai besisukantys diskai mala masę tarp briaunuotų metalinių plokščių, reguliuodami pluošto formą ir ilgį.

• Kūginiai rafinuotojai: naudokite slėgines ir kūgio formos kameras, kad supjaustytumėte ir suspaustumėte celiuliozę į vienodesnius pluoštus.

Poveikis pluošto klijavimui

• Pernelyg rafinuojant pluoštai supjaustomi per trumpai, todėl lakštas susilpnėja, o dėl nepakankamo rafinavimo pluošto sukibimas prastas ir šiurkšti tekstūra.

Tinkamas rafinavimas pagerina popieriaus glotnumą, atsparumą tempimui ir spausdinamumą, nepadarydamas jo trapus ar netolygus.

6. Popieriaus gamybos procesas

Lakšto formavimas

• Vandeninis minkštimo mišinys tolygiai paskirstomas iš galvutės ant judančio vielos tinklo, kad būtų pradėtas formuoti popieriaus lapas.

• Gravitacija ir siurbimas pašalina didžiąją dalį vandens, paliekant drėgną pluošto kilimėlį, paruoštą spaudimui.

Spaudimas

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

• Tai pagerina lakšto stiprumą ir paruošia juostą greitesniam džiūvimui nepažeidžiant pluošto jungčių.

Džiovinimas

• Daugybė šildomų cilindrų išgarina likusią drėgmę, todėl vandens kiekis galutiniame produkte sumažėja iki maždaug 5%.

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

7. Apdaila ir konvertavimas

• Kalandravimas: Popierius praeina tarp lygių, įkaitintų ritinėlių, kad išlygintų jo paviršių ir sumažintų storio svyravimus.

• Dengimas ir dydžio nustatymas: paviršiai gali būti apdorojami krakmolu, moliu arba lateksu, siekiant pagerinti spausdinimo kokybę ir atsparumą rašalui.

• Pjaustymas ir pakavimas: ištisinis popieriaus ritinys supjaustomas į valdomų dydžių arba lakštus, tada suvyniojamas, kad būtų galima pristatyti.

Paskutiniai apdailos veiksmai nustato popieriaus tekstūrą, svorį, blizgesį ir spausdinimo ar lankstymo našumą.

Pagrindinės mašinos, naudojamos popieriaus gamybos procese

Popieriaus gamyba priklauso nuo suderintos mašinų sistemos. Kiekvienas iš jų atlieka tam tikrą darbą pereinant nuo žaliavinės medienos į gatavą popierių. Nuo žievės pašalinimo iki galutinio lakšto išlyginimo šios mašinos dirba nuosekliai, kad užtikrintų, jog kiekvienas lapas atitinka kokybės standartus. Išnagrinėkime pagrindines viso proceso metu naudojamas mašinas.

Debarkeris

Žievininkas pašalina žievę nuo rąstų, kol jie nėra susmulkinti. Šis žingsnis yra svarbus, nes žievė gali užteršti ir sugadinti mašinas pasroviui. Žievėje rąstai sukasi dideliuose būgnuose, o vandens srovės padeda atlaisvinti ir nulupti žievę. Išvalyti rąstai yra paruošti patekti į smulkintuvą.

Smulkintuvas

Smulkintuvas nulupusius rąstus supjausto į mažas, vienodas medienos drožles, kurias lengviau apdoroti. Jis naudoja aštrius, besisukančius peilius, kad greitai ir efektyviai pjaustytų rąstus. Traškučiai turi būti vienodo dydžio, kad jie tolygiai išvirtų viryklėse arba tinkamai išgrynintų mechaniniuose procesuose. Netolygūs drožlės gali lemti prastą plaušienos kokybę.

Virškinimo priemonė

Viryklė yra pagrindinė cheminio plaušinimo proceso dalis. Jis virina medienos drožles su šiluma ir cheminėmis medžiagomis, kad suskaidytų ligniną ir išlaisvintų celiuliozės pluoštą. Virškinimo įrenginiai būna dviejų formų: paketiniai ir nuolatiniai. Nors periodiniai kaitinimo įrenginiai vienu metu apdoroja vieną apkrovą, nuolatiniai kaitinimo įrenginiai veikia be sustojimo ir idealiai tinka dideliems kiekiams gaminti stiprią kraftceliuliozę.

Pulperis

Plaušinimo aparatas sukuria srutą, sumaišydamas žaliavinį pluoštą arba perdirbtą popierių su vandeniu. Ašmenys arba rotoriai maišo mišinį, suskaidydami medžiagas į atskirus pluoštus. Tai pagrindinė mašina tiek šviežios medienos plaušienos, tiek perdirbimo operacijoms. Perdirbtam popieriui plaušinimo priemonė dažnai apima dažų pašalinimo veiksmus, kurie padeda išvalyti panaudotą popierių prieš rafinuojant.

Rafinuotojas

Rafinuotojas pakeičia pluošto formą ir paviršiaus tekstūrą, padedant jiems tvirčiau sukibti gaminant popierių. Jis naudoja besisukančius diskus arba kūgius, kad švelniai pjaustytų ir virpintų pluoštus. Rafinavimo lygis tiesiogiai veikia popieriaus kokybę – nuo ​​jo tvirtumo iki spausdinimo kokybės. Per didelis rafinavimas gali pažeisti pluoštus ir susilpninti galutinį produktą.

Fourdrinier mašina

Fourdrinier mašina formuoja popieriaus lapą, paskleisdama minkštimą per judantį tinklelį. Vanduo nuteka per tinklelį, kai susidaro pluošto kilimėlis. Vakuuminės dėžės po tinkleliu padeda pašalinti daugiau vandens. Šiame skyriuje nustatomas lakštų vienodumas ir pluošto pasiskirstymas, o tai labai svarbu norint pagaminti lygius, vienodus popieriaus ritinius arba lakštus.

Džiovintuvai ir kalendoriai

Po presavimo drėgnas popierius juda per dideles garais šildomas džiovyklas. Šie cilindrai palaipsniui pašalina drėgmę, kol lakštas pasiekia tikslinį sausumą. Tada lapas praeina per kalendorius - lygius volelius, kurie jį suspaudžia ir poliruoja. Šiuo žingsniu koreguojamas popieriaus storis, tekstūra ir apdaila, atsižvelgiant į tai, ar produktas yra blizgus, matinis ar nepadengtas.

Popieriaus tipai ir jų naudojimas

Rašymo ir spausdinimo popierius

• Naudojamas knygoms, biuro dokumentams ir profesionaliems popieriams.

• Lygus paviršius, leidžiantis lengvai įsisavinti rašalą.

• Įprasti tipai apima įprastą popierių ir kopijavimo popierių.

• Tinka spausdintuvams, fakso aparatams ir kopijavimo aparatams.

Pakavimo popierius

• Apsaugo ir pristato gaminius siuntimo metu.

• Apima kraftpopierių, žinomą dėl stiprumo ir atsparumo plyšimui.

• Naudojamas dėžėms įvynioti, amortizuoti ir užpildyti.

Audinių ir higienos produktai

• Pagaminta iš minkštų, sugeriančių medžiagų.

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

• Sukurtas taip, kad būtų švelnus odai, tuo pačiu užtikrinant aukštą sugeriamumą.

Specialus popierius (blizgus, matinis, padengtas)

• Blizgus: puikiai tinka nuotraukoms spausdinti, ryškios spalvos ir ryškios detalės.

• Matinis: Neatspindintis paviršius, puikiai tinka meno spaudiniams ir skaitomiems dokumentams.

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

Kokybės kontrolė popieriaus gamyboje

Išbandytos mechaninės ir fizinės savybės

Tempimo stiprumas

Atliekant tempimo stiprumo bandymus matuojama, kokią jėgą popierius gali atlaikyti prieš sulaužant. Ši savybė svarbi popieriui, naudojamam gaminiuose, kurie turi būti atsparūs tempimui, pavyzdžiui, pakuotėms. Didesnis atsparumas tempimui užtikrina, kad popierius gali atlaikyti įtempimą ir neplyšdamas.

Atsparumas plyšimui

Atsparumo plyšimui testai nustato, kaip gerai popierius išlaiko slėgį. Tai ypač svarbu gaminiams, tokiems kaip maišeliai ar vokai, kur popierius gali būti veikiamas aštrių jėgų. Didelis atsparumas plyšimui padeda popieriui išlaikyti vientisumą naudojimo metu.

Neskaidrumas ir ryškumas

Nepermatomumo testai matuoja, kiek šviesos praeina per popierių, o ryškumas matuoja, kiek šviesos jis atspindi. Šios savybės turi įtakos popieriaus išvaizdai, ypač spausdinant. Didesnis neskaidrumas ir ryškumas pagerina spausdintų medžiagų vizualinį patrauklumą ir aiškumą.

Lygumas ir spausdinamumas

Lygumas reiškia popieriaus paviršiaus tekstūrą, kuri turi įtakos rašalo plitimui. Sklandesnis popierius leidžia spausdinti aiškesnius ir ryškesnius, todėl jis idealiai tinka aukštos kokybės spaudiniams. Šiurkštesnio paviršiaus popierius gali sukelti rašalo įsisavinimo ir spaudinio skaidrumo problemų.

Bandymo įranga ir matavimo metodai

• Tempimo testeris : prieš sulaužant išmatuoja popieriaus stiprumą ir pailgėjimą.

• Elmendorfo plyšimo testeris : kontroliuoja popieriaus atsparumą plyšimui kontroliuojamomis sąlygomis.

• Neskaidrumo ir ryškumo matuokliai : matuokite šviesos pralaidumą ir atspindį, kad užtikrintumėte vaizdo kokybę.

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

Celiuliozės ir popieriaus gamybos iššūkiai

Iššūkio	aprašymas
Pluošto kintamumas	Pluošto kokybės ir sudėties skirtumai turi įtakos popieriaus stiprumui ir konsistencijai.
Drėgmės ir džiovinimo kontrolė	Drėgmės lygio valdymas yra labai svarbus; perteklinė drėgmė susilpnina popierių, o per mažai drėgmės gali įtrūkti.
Įrangos susidėvėjimas ir priežiūra	Nuolat naudojant mašinas susidėvi, todėl norint išvengti trikdžių reikia reguliariai prižiūrėti ir atnaujinti.
Energijos ir vandens suvartojimas	Popieriaus gamybai būdingas didelis energijos ir vandens suvartojimas, todėl kyla problemų dėl išlaidų valdymo ir tvarumo.

Tobulėjimo ir inovacijų galimybės

Perdirbto pluošto naudojimas yra auganti galimybė popieriaus pramonėje. Naudodami perdirbtas medžiagas, gamintojai gali sumažinti išlaidas ir sumažinti poveikį aplinkai. Technologijų pažanga dabar leidžia gaminti aukštesnės kokybės perdirbtus pluoštus, todėl jie yra tvaresnis pasirinkimas gaminant popierių nepakenkiant stiprumui ir ilgaamžiškumui.

Rafinavimo ir formavimo technologija toliau tobulėja, gerinant popieriaus gaminių kokybę. Nauji rafinavimo būdai pagerina pluošto sukibimą, todėl popierius tampa tvirtesnis. Tuo tarpu geresni formavimo metodai padeda sukurti lygesnius, nuoseklesnius lakštus, mažina defektus ir pagerina gaminio vienodumą.

Proceso valdymo automatizavimas keičia popieriaus gamybą. Naudodamos realaus laiko duomenis, automatizuotos sistemos leidžia gamintojams reguliuoti gamybos parametrus, tokius kaip drėgmės lygis ir temperatūra. Dėl to pagerėja nuoseklumas, mažiau defektų ir geresnis bendras gamybos proceso efektyvumas.

Išvada

Plaušienos ir popieriaus gamybos procesą sudaro keli pagrindiniai etapai, įskaitant žaliavos paruošimą, celiuliozę, balinimą, rafinavimą ir popieriaus gamybą. Kiekvienas etapas yra labai svarbus siekiant užtikrinti aukštos kokybės popierių ir efektyvumą. Šių procesų įvaldymas yra būtinas norint išlaikyti produkto nuoseklumą ir atitikti pramonės standartus.

Dėl pažangos, pavyzdžiui, perdirbto pluošto ir automatizavimo, popieriaus gamybos ateitis atrodo daug žadanti. Šios naujovės padidins tvarumą ir gamybos efektyvumą, siūlydamos ekologiškesnius ir ekonomiškesnius sprendimus popieriaus pramonei.

Dažnai užduodami klausimai (DUK)

Kuo skiriasi celiuliozė ir popierius?

Plaušiena yra pluoštinė medžiaga, naudojama popieriui gaminti. Popierius yra gatavas produktas, pagamintas apdorojant celiuliozę į lakštus.

Kodėl popieriaus gamyboje naudojami spygliuočių ir kietmedžiai?

Spygliuočių mediena suteikia ilgų pluoštų stiprumui, o kietmedžio pluoštai trumpesni, kad popierius būtų lygus ir geriau spausdinamas.

Kaip plaušiena balinama nenaudojant chloro?

Plaušiena gali būti balinama naudojant deguonį, vandenilio peroksidą arba ozoną, sumažinant poveikį aplinkai ir vengiant chloro turinčių chemikalų.

Nuorodų šaltiniai

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

[2] https://extension.okstate.edu/fact-sheets/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-manufacturing-process/79334000

[8] https://www.youtube.com/watch?v=E4C3X26dxbM