Proces výroby buničiny a papiera

Už ste niekedy premýšľali o tom, ako sa vyrába každodenný papier? Proces výroby buničiny a papiera je fascinujúcou zmesou vedy, strojov a storočných vedomostí, ktoré premenia drevo a recyklované materiály na všetko od notebookov po balenie.

V tomto príspevku sa dozviete, čo skutočne je výroba buničiny a papiera, prečo na tom záleží v dnešnom svete a ako sa v priebehu času vyvíjal. Prejdeme vás každým krokom - od prípravy surovín a rozvinutia po tvorbu listov a dokončenia. Či už ste zvedavý študent alebo len chcete pochopiť, čo sa týka výroby papiera, tento sprievodca je pre vás.

Čo je dužina? Pochopenie suroviny

Pulp je východiskovým bodom všetkých papierových výrobkov. Je to mokrá vláknitá zmes vyrobená z rozkladu rastlinných materiálov, ako je drevo alebo recyklovaný papier. Po oddelení môžu byť vlákna vytvorené na tenké plachty - to je papier. Ale nie všetka buničina je vyrobená rovnakým spôsobom. Poďme rozobrať typy použitých vlákien a prečo je celulóza skutočným hrdinom v tomto procese.

Druhy vlákien používaných pri papieri

Drevené vlákna: Softwood vs. tvrdé drevo

• Vlákna z mäkkého dreva (ako je borovica alebo smrek) sú dlhšie a flexibilnejšie. Vďaka tomu je papier silnejší a odolnejší.

• Vlákna z tvrdého dreva (ako je breza alebo eukalyptus) sú kratšie a plynulejšie. Pomáhajú vytvárať jemný, rovnomerný povrch - súťažený na tlač.

Typ	vlákna s dĺžkou	papiera	Bežné použitie
Mäkké drevo	Dlhý	Vysoký	Balenie, kartón
Tvrdé drevo	Krátky	Znížiť	Tlačový papier, hodvábne

Bez drevených vlákien

• Medzi ne patrí bagase (zvyšky cukrovej trstiny), ľanovú , bavlnu a konope . Často sa používajú v špeciálnych papieroch alebo v prípade, že sú preferované zdroje bez stromov.

• Bagasse je ľahký a bežne sa vyskytuje v balení potravín. Bavlna vyrába mäkký, kvalitný papier, ako je mena alebo umelecký papier.

Recyklované vlákna

• Recyklovaný papier sa čistí, znovu vykuruje a znovu použije. Aj keď je to kratšie a slabšie ako panenské vlákna, stále je to užitočné.

• Často sa zmiešajú so silnejšími vláknami, aby zvýšili trvanlivosť a textúru papiera.

Prečo je celulóza kľúčom k paprebe

Úloha celulózy

Celulóza je základný materiál nachádzajúci sa vo všetkých rastlinných vláknach. Je to tvrdé, flexibilné a dobre sa spája s ostatnými vláknami. To je to, čo ho robí ideálnym na vytvorenie plachty, ktorý drží pohromade.

Lignin a hemicelulóza: Podporné obsadenie

• Lignin sa správa ako lepidlo v dreve. Drží vlákna pevne, ale musí byť odstránená alebo papier so žltou a krehkou.

• Hemicelulóza pomáha pri väzbe medzi vláknami. Hoci je mäkšia ako celulóza, podporuje flexibilitu a tvorbu listov.

  
  

Podrobný prehľad procesu výroby buničiny a papiera

Cesta zo surových protokolov do hotového listu papiera zahŕňa viac krokov. Každá fáza starostlivo transformuje rastlinné vlákna na silné, vytlačiteľné listy. Táto časť vás prevedie do jadrových výrobných etáp, ktoré dnes zdôrazňujú tradičné aj moderné techniky používané v buničnoch a papierových mlynoch.

1. Príprava surovín

Proces vylúčenia a štiepania

Protokoly najprv prechádzajú veľkými dekliacimi bubnami, ktoré odstraňujú kôru omylom a postrekovaním vody. Čisté protokoly sa potom presúvajú na vysokorýchlostné štiepky, ktoré ich rozrezávajú na malé, rovnomerné čipy, aby sa dosiahli dôsledné výsledky rozvinutia.

Drevené lupienky musia byť malé a rovnomerné, aby sa zabezpečilo účinné varenie a konzistentné oddelenie vlákien počas klvostu.

Získavanie dreva

• Protokoly sa zvyčajne zbierajú z riadených lesov alebo sa získavajú ako zvyšky z píl a rastlín spracovania dreva.

• Lesné zvyšky, ako sú vetvy alebo ozdoby, sa tiež štiepajú a používajú ako nákladovo efektívny zdroj vlákien.

materiálového zdroja	Výhody
Zvyšky píly	Cenovo dostupné, znižuje odpad z dreva, už sa zhroutí
Riadené lesné guľatiny	Silné, čerstvé vlákna, najmä pre papier Kraft
Zvyšky ťažby dreva	Využíva drevo nízkej kvality a znižuje likvidáciu

2. Proces rozvlácania

Mechanické rozplávanie

• Stone Groundwood (SGW): Protoky sú tlačené proti masívnym brúsnym kolesám, aby sa extrahovali vlákna s minimálnym chemickým použitím.

• Mechanické rozruchnutie rafinérie (RMP): Drevené lupienky sú rozdrvené v rafinériách pomocou rotačných kovových diskov pod vysokým tlakom.

• Termo-mechanické rozvinutie (TMP): Steam predbežuje čipy pred rafináciou, zlepšenie jasu a flexibility vlákien.

Mechanické buničiny si zachovávajú väčšinu štruktúry dreva, ale to vedie k nižšej pevnosti a tmavšiemu papiera bez toho, aby si to bieli.

Chemické klzanie

• Proces Kraft: Používa silný alkalický roztok na rozpustenie lignínu a zároveň udržiava celulózové vlákna neporušené a silné.

• Proces sulfitu: Metóda založená na kyseline, lepšia pre špeciálne papiere, ale vedie k slabšej buničine v porovnaní s Kraft.

Polo-chemické rozplávanie

• Čipy sú ľahko varené v chemikáliách, potom mechanicky rafinované-dokonalé pre produkty s vysokým napätím, ako sú vlnité škatule.

Mechanické vs. chemické porovnanie

charakteristika	mechanická	chemická buničina
Pevnosť vlákna	Nízky kvôli zadržanému lignínu	Vysoko kvôli úplnému odstráneniu lignínu
Výnos	Vysoká (90 - 95%)	Médium (45–55%)
Jas (po bielidle)	Médium	Vysoký
Typické použitie	Katalógy, noviny, letáky	Kancelársky papier, balenie

3. Čistenie a skríning buničiny

• Po rozvinutí musia byť zvyšky ako uzly, kôra a piesok oddelené, aby sa zabránilo poškodeniu zariadenia a zlej kvalite papiera.

• Centrifugálne čistiace prostriedky roztočia kašu buničiny pri vysokých rýchlostiach, aby sa odstránili husté kontaminanty, ako je štrk a kovové fragmenty.

Čistá dužina zaisťuje rovnomernú tvorbu plechu a vyhýba sa zlomeniu papiera spôsobené zvyšnými tvrdými časticami alebo zhlukami dreva.

4. Proces bielenia

Bielenie je jasnejšou buničinou a zlepšuje vzhľad konečného papiera. Chemická buničina potrebuje hlbšie bielenie ako mechanická buničina.

• Prečo bielidlo? Nepreletová buničina produkuje tmavý papier, ktorý sa ľahko sfarbuje, najmä pri svetle alebo v priebehu času.

• Bežné látky: peroxid vodíka je jemný, oxid chloričitého je veľmi účinný a ozón funguje rýchlo, ale je drahý.

• Rôzne prístupy: Mechanická buničina sa ľahko bielení, aby sa zachoval výťažok; Chemická buničina je úplne bielená pre belosť.

Bielitá agent	efektívnosť	náklady	najlepšie pre
Peroxid vodíka	Mierny	Nízky	Recyklovaná alebo mechanická dužina
Oxid chloričitý	Vysoký	Mierny	Chemické buničiny Kraft a sulfit
Ozón	Veľmi vysoký	Vysoký	Špecialitné papiere s vysokou jasnosťou

---

5. Rafinácia a bitie

Účel rafinácie

Rafinácia pripravuje vlákna, aby sa lepšie spojili s drsným povrchom a zvýšili ich flexibilnejšie a vzájomne prepojené.

• Dobre vyťažené vlákna vytvárajú silnejší papier vytvorením pevnejších a odolnejších väzieb počas tvorby hárkov.

Vylepšovacie zariadenie

• Rafinéry diskov: vysokorýchlostné rotujúce disky brúska buničina medzi jazdenými kovovými doštičkami, nastaviteľný tvar a dĺžka vlákna.

• KONICKÉ RAFINERS: Používajte tlakové a kužeľové komory na nakrájanie a stlačte buničinu do rovnomernejších vlákien.

Vplyv na väzbu z vlákien

• Nadmerné refinovanie vlákien príliš krátke, oslabenie hárku, zatiaľ čo nedostatočné refinovanie vedie k zlej väzbe na vlákna a drsnej textúre.

Správna rafinácia zlepšuje plynulosť, pevnosť v ťahu papiera a tlačiteľnosť bez toho, aby bola krehká alebo nerovnomerná.

6. Proces papiera

Tvorba hárku

• Vodná zmes buničiny sa rovnomerne roztiahne z hlavy na pohyblivú drôtovú sieť, aby sa začala tvoriť papierový list.

• Gravitácia a sacie odstraňujú väčšinu vody a zanechajú za sebou pripravenú na stlačenie mokrých vlákien.

Naliehavý

• Mokrá podložka prechádza ťažkými valcami zabalenými v plsti, aby vytlačila viac vody a zhutnila vlákna spolu.

• To zlepšuje pevnosť hárku a pripravuje web na rýchlejšie sušenie bez poškodenia vlákien.

Sušenie

• Séria vyhrievaných valcov odparuje zvyšnú vlhkosť, čím sa v konečnom produkte znižuje obsah vody na približne 5%.

Stage	obsah vody (%)
Po vytvorení	~ 99%
Po stlačení	~ 50–60%
Po sušení	~ 4–6%

7. Dokončenie a konverzia

• KALENDER: Papier prechádza medzi hladké, vyhrievané valce, aby sa vyrovnal jeho povrchu a znížil zmeny hrúbky.

• Poťahovanie a veľkosť: povrchy môžu byť ošetrené škrobmi, ílom alebo latexom, aby sa zlepšila kvalita tlače a odolnosť proti atramentu.

• Rezanie a balenie: Kontinuálne papierové rolky sa nakrájajú na zvládnuteľné veľkosti alebo plachty a potom zabalené na dodanie.

Konečné kroky konečného dokončovania určujú textúru, hmotnosť, hmotnosť, hmotnosť papiera a výkon v aplikáciách tlače alebo skladania.

Kľúčové stroje používané v procese výroby papiera

Výroba papiera závisí od koordinovaného systému strojov. Každý z nich spracováva konkrétnu prácu pri transformácii zo surového dreva na hotový papier. Od odstránenia kôry po vyhladenie konečného hárku tieto stroje fungujú postupne, aby sa zabezpečilo, že každý list spĺňa normy kvality. Preskúmajme základné stroje používané počas celého procesu.

Vylučovač

Debarker odstráni kôru z protokolov skôr, ako budú štiepané. Tento krok je dôležitý, pretože kôra môže spôsobiť kontamináciu a poškodenie strojov po prúde. Vo vnútri debarkera sa protokoly otáčajú vo veľkých bubnoch, zatiaľ čo vodné trysky pomáhajú uvoľniť a odstrániť kôru. Po vyčistení sú protokoly pripravené na zadanie čipperu.

Štiepka

Čipper znižuje dekantné guľatiny do malých, rovnomerných drevených lupienkov, ktoré sa ľahšie spracúvajú. Na rýchle a efektívne nakrájanie protokolov používa ostré, rotujúce čepele. Čipy musia byť konzistentné vo veľkosti, aby sa rovnomerne varili v digestoroch alebo správne vylepšovali v mechanických procesoch. Nerovnomerné čipy môžu viesť k zlej kvalite buničiny.

Digester

Digester je ústredným bodom chemického rozvinutia. Varí drevené lupienky s teplom a chemikáliami, aby rozložili lignín a uvoľnili celulózové vlákna. Trávnici prichádzajú v dvoch formách: dávka a nepretržité. Zatiaľ čo šaržové digestori manipulujú po jednom zaťažení, kontinuálni digesters pracujú nepretržite, ideálne na výrobu silnej buničiny Kraft pri veľkých objemoch.

Pulzník

Pugper vytvára suspenziu zmiešaním surových vlákien alebo recyklovaným papierom s vodou. Čepele alebo rotory miešajú zmes, lámajú materiály do samostatných vlákien. Je to kľúčový stroj pre operácie čerstvého dreva a recyklácie. V prípade recyklovaného papiera pulér často obsahuje deaint kroky, ktoré pomáhajú vyčistiť použitý papier pred rafináciou.

Rafinér

Rafinéria modifikuje tvar vlákna a textúru povrchu, čo im pomáha pri lepení pri papieri. Používa rotujúce disky alebo kužele na jemné rezanie a fibriláciu vlákien. Úroveň rafinácie priamo ovplyvňuje kvalitu papiera, od toho, aký silný je až po to, ako dobre vytlačí. Nadšenie môže poškodiť vlákna a oslabiť konečný produkt.

Štvorcový stroj

Fourdrinier stroj tvorí list papiera roztiahnutím buničiny cez pohybujúci sa sieťovín. Voda sa odteká cez sieť, keď sa tvorí vláknitá rohož. Vákuové škatule pod sieťou pomáhajú odstrániť viac vody. Táto časť určuje rovnomernosť listov a distribúciu vlákien, ktorá je rozhodujúca na výrobu hladkých a konzistentných papierových roliek alebo listov.

Sušičky a kalendéry

Po stlačení sa vlhký papier pohybuje cez veľké sušičky ohrievané parou. Tieto valce postupne odstraňujú vlhkosť, až kým list nedosiahne svoju cieľovú suchosť. Ďalej hárok prechádza kalendármi - valcami, ktoré ho komprimujú a vyleštia. Tento krok upravuje hrúbku, textúru a povrchovú úpravu papiera v závislosti od toho, či je produkt lesklý, matný alebo nepotiahnutý.

Bežné typy papiera a ich použitia

Písanie a tlačiareň

• Používa sa na knihy, kancelárske dokumenty a profesionálne dokumenty.

• Hladký povrch pre ľahkú absorpciu atramentu.

• Bežné typy zahŕňajú väzbový papier a kopírovací papier.

• Vhodný pre tlačiarne, faxové stroje a kopírky.

Obalový papier

• Chráni a prezentuje výrobky počas prepravy.

• Zahŕňa papier Kraft, ktorý je známy pre odolnosť proti pevnosti a roztrhnutiu.

• Používa sa na obalovanie, odpruženie a výplňové škatule.

Výrobky z tkanív a hygieny

• Vyrobené z mäkkých absorpčných materiálov.

• Zahŕňa toaletný papier, papierové utierky, obrúsky a tkanivá tváre.

• Navrhnuté tak, aby boli jemní na pokožke a zároveň ponúkali vysokú absorpciu.

Špeciálne papiere (lesklé, matné, potiahnuté)

• Leskry: Ideálne na tlač fotografií, s jasnými farbami a ostrými detailmi.

• MATTE: Nereflexný povrch, ideálny pre umelecké výtlačky a čitateľné dokumenty.

• Potiahnuté: Používa sa pre vysokokvalitné časopisy, brožúry a marketingové materiály.

Kontrola kvality vo výrobe papiera

Testované mechanické a fyzikálne vlastnosti

Pevnosť v ťahu

Testy pevnosti v ťahu Meria, koľko silových papierov dokáže zvládnuť pred zlomením. Táto vlastnosť je dôležitá pre papier používaný vo výrobkoch, ktoré musia odolávať napínaniu, napríklad balenie. Vyššia pevnosť v ťahu zaisťuje, že papier môže vydržať stres bez roztrhnutia.

Odpor

Testy odolnosti voči slzám určujú, ako dobre papier drží pod tlakom. Toto je obzvlášť dôležité pre výrobky, ako sú tašky alebo obálky, kde by papier mohol byť vystavený ostrým silám. Silná odolnosť proti slzám pomáha papiera udržiavať jeho integritu počas používania.

Nepriehľadnosť a jas

Testy opacity merajú, koľko svetla prechádza papierom, zatiaľ čo jas meria, koľko svetla odráža. Tieto vlastnosti ovplyvňujú spôsob, akým papier vyzerá, najmä na tlač. Vyššia nepriehľadnosť a jas zlepšujú vizuálnu príťažlivosť a jasnosť tlačených materiálov.

Plynulosť a tlač

Hladkosť sa týka povrchovej textúry papiera, ktorá ovplyvňuje spôsob šírenia atramentu. Hladší papier umožňuje jasnejšie a ostrejšie výtlačky, vďaka čomu je ideálny pre vysoko kvalitné tlačené výrobky. Papiere s drsnejším povrchom môžu spôsobiť problémy s absorpciou atramentu a čistotou tlače.

Testovacie zariadenia a metódy merania

• Tester v ťahu : Meria pevnosť a predĺženie papiera pred zlomením.

• Elmendorf Tester slzy : hodnotí odpor slzy papiera za kontrolovaných podmienok.

• Mytery nepriehľadnosti a jasu : zmerajte prenos a odraz vizuálnej kvality svetla.

• Povrchové profily : Používa sa na meranie plynulosti papiera a zabezpečenie kvality tlače.

Výzvy v oblasti výroby buničiny a

Popis	papiera
Variabilita vlákien	Variácie kvality a zloženia vlákien ovplyvňujú pevnosť a konzistentnosť papiera.
Ovládanie vlhkosti a sušenia	Riešenie hladín vlhkosti je kritické; Prebytočná vlhkosť oslabuje papier, zatiaľ čo nedostatočná vlhkosť môže spôsobiť praskanie.
Opotrebovanie a údržba vybavenia	Neustále používanie strojov vedie k opotrebovaniu, ktoré si vyžaduje pravidelnú údržbu a vylepšenia, aby sa predišlo narušeniam.
Spotreba energie a vody	Vysoké využitie energie a vody sú spojené s výrobou papiera a predstavujú výzvy v oblasti riadenia nákladov a udržateľnosti.

Príležitosti na zlepšenie a inovácie

Používanie recyklovaných vlákien je rastúcou príležitosťou v papierovom priemysle. Začlenením recyklovaných materiálov môžu výrobcovia znížiť náklady a minimalizovať vplyv na životné prostredie. Pokroky v technológii teraz umožňujú recyklované vlákna kvalitnejšie, čo z nich robí udržateľnejšiu možnosť výroby papiera bez ohrozenia sily alebo trvanlivosti.

Technológia rafinácie a formovania sa neustále vyvíja, čím sa zlepšuje kvalita papierových výrobkov. Nové techniky rafinácie zvyšujú väzbu vlákien, čo vedie k silnejšiemu papiera. Medzitým lepšie metódy formovania pomáhajú vytvárať plynulejšie a konzistentnejšie listy, znižujú defekty a zlepšujú uniformitu produktu.

Automatizácia v riadení procesu pretvára výrobu papiera. Pomocou údajov v reálnom čase automatizované systémy umožňujú výrobcom upravovať výrobné parametre, ako sú hladiny vlhkosti a teplota. To má za následok zlepšenie konzistentnosti, menej defektov a lepšiu celkovú účinnosť v priebehu výrobného procesu.

Záver

Proces výroby buničiny a papiera zahŕňa niekoľko kľúčových etáp, vrátane prípravy surovín, vyvrátenia, bielenia, rafinácie a papierov. Každá fáza je rozhodujúca pre zabezpečenie kvalitného papiera a účinnosti. Zvládnutie týchto procesov je nevyhnutné na udržanie konzistentnosti výrobkov a na splnenie priemyselných noriem.

Vďaka pokroku, ako sú recyklované vlákna a automatizácia, bude budúcnosť výroby papiera sľubne. Tieto inovácie zvýšia udržateľnosť a efektívnosť výroby a ponúknu ekologickejšiu a nákladovo efektívnejšiu riešenia pre papierové odvetvie, ktoré sa pohybujú vpred.

Často kladené otázky (FAQ)

Aký je rozdiel medzi buničinou a papierom?

Buničina je vláknitý materiál používaný na výrobu papiera. Papier je hotový produkt vyrobený spracovaním buničiny do listov.

Prečo sa používajú mäkké drevo a tvrdé drevo v papieri?

Mäkké drevo poskytuje dlhé vlákna pre silu, zatiaľ čo tvrdé drevo ponúka kratšie vlákna pre plynulosť a lepšiu tlač v papieri.

Ako sa buničina bieli bez použitia chlóru?

Buničina sa môže bieliť pomocou kyslíka, peroxidu vodíka alebo ozónu, čím sa znižuje vplyv na prostredie a vyhýba sa chemikáliám na báze chlóru.

Referenčné zdroje

[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 vyrobené

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

[6] https://www.draeger.com/content/documents/content/pulppaper-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