Бумагообразующие свойства

Бумагообразующие свойства полуфабрикатов бумажного производства (ч. 3)

Другие отрасли, Полезности

Автор — Евгений Бартов

При выборе [selection] нужного вида волокнистого материала [fibrous material]следует учитывать его бумагообразующие свойства, которые в совокупности определяют достижение требуемого качества изготовляемой бумаги.

Строение исходных волокон во многом определяет их бумагообразующие свойства [paperforming properties]. Волокна трубчатого строения способствуют получению пухлых [bulky] видов бумаги, обладающих повышенной впитывающей способностью [absorbency, absorbability]. Такие волокна [fibre, fiber] требуют больше времени для фибриллирования [fibrillation]. Из волокон ленточного строения обычно получается плотная прочная бумага с сомкнутой поверхностью.

Волокна твердых пород древесины [hardwood], как правило, обеспечивают непрозрачность[opacity], пухлость [bulk], воздухопроницаемость [air permeability] и впитывающую способность бумаги. Волокна мягких пород [softwood], наоборот, придают бумаге относительно более высокую прозрачность [transparency], плотную структуру и высокие показатели сопротивления разрыву [tensile strength].

Сырьем для изготовления разных полуфабрикатов является древесина [wood] девяти основных пород, используемых в различных соотношениях [ratio]: ели [spruce], сосны [pine], пихты [fir], ольхи[alder], лиственницы [larch], тополя [poplar], березы [birch], осины [aspen], бука [beech].

Наряду с этими породами в меньшем количестве используется также древесина эвкалипта, каштана, липы, дуба [oak], клена и других пород. Указанное сырье[raw material] делится на две группы: хвойные[coniferous] и лиственные[decidious] породы древесины, отличающиеся между собой по химическому составу и морфологическим признакам. Эти различия определяют и различия в свойствах волокон соответствующих полуфабрикатов.

Основным полуфабрикатом для производства бумаги [papermaking] является целлюлоза [pulp, stock, cellulose] — продукт варки [boiling, cooking, digesting / digestion] растительного сырья с кислотой [acid](сульфитный [sulfite] метод), щелочью [alkali] (сульфатный [sulfate]) или методом, являющимся модификацией указанных методов (бисульфитный [bisulfite], полисульфидный [polysulfide] и др.).

При сравнении свойств сульфатной и сульфитной целлюлозы легко видеть, что волокна сульфатной целлюлозы при всех прочих равных условиях придают бумаге, как правило, более высокие показатели [index] механической прочности по сопротивлениям разрыву, излому [folding strength], продавливанию [bursting strengh] и надрыву [edge tearing strength] , повышенное удлинение до разрыва [tensile stretch], термостойкость [heat resistance], долговечность [service life]  и меньшую прозрачность, чем волокна сульфитной целлюлозы. Поэтому сульфатная целлюлоза [kraft pulp, sulfate pulp]  успешно используется для изготовления прочных упаковочных [packaging]  видов бумаги, мешочной бумаги [bag paper] , а также бумажной пряжи и шпагата.

Бумага, изготовленная из волокон сульфатной целлюлозы, обладает более высокими показателями диэлектрических свойств, благодаря чему многие виды сульфатной бумаги и применяются в качестве электроизоляционных [insulation paper]  (кабельная [cable paper] , телефонная [telephone cable paper] , конденсаторная [condenser tissue]  и др.). Волокна сульфатной целлюлозы более гибкие, на их поверхности [surface] меньше микротрещин, они труднее размалываются[grind, refine], меньше укорачиваются[shorten]  при размоле [refining, beating]  по сравнению с волокнами сульфитной целлюлозы.

Наличие лиственной целлюлозы [hardwood pulp]  в композиции бумаги приводит к получению более однородной [uniform]  структуры листа, в котором короткие волокна лиственной целлюлозы заполняют пространства между длинными волокнами [long fiber] (трахеидами [tracheid] ) хвойной целлюлозы [softwood pulp].  В результате изготовляется бумага с меньшей склонностью к короблению [warping]  и скручиваемости [curling], меньшей разносторонностью, лучшим удержанием минерального наполнителя [loading/filling agent, filler]  и меньшей деформацией при намокании [soaking] .

При использовании в композиции бумаги лиственной целлюлозы возрастает непрозрачность листа [opacity] , особенно если применяется беленая [bleached] сульфатная лиственная целлюлоза. Возрастают также гладкость [smoothness]  бумаги и ее впитывающая способность, в том числе и к типографской краске [ink absorption, ink receptivity] . Совокупность этих свойств обеспечивает улучшение печатных свойств бумаги [printability].

Полуфабрикаты из лиственных пород древесины придают бумаге ощущение мягкости [softness] — свойства важного для санитарно-бытовых видов бумаги [tissue paper] и бесшумности при перелистывании (нотная бумага, бумага для текстов радио и телевизионных дикторов из натронной [natron] беленой лиственной целлюлозы).
Вместе с тем полуфабрикаты из лиственной древесины повышают жесткость [stiffness] коробочного и других видов картона главным образом за счет повышения толщины полотна [web thickness] при одной и той же массе 1 кв.м картона [board].

Помимо целлюлозы массовым полуфабрикатом в производстве бумаги является древесная масса [groundwood, pulp, stock]— продукт механического истирания [mechanical defibration, refiner process] древесины (белая), с предварительной пропаркой [termal mechanical pre-treatment TMP] древесины (бурая ), механического истирания древесины с одновременной термообработкой (термомеханическая или ТММ [chemical mechanical pre-treatment, CMP]) и термомеханическая с одновременной обработкой химикатами (химико-термомеханическая, или ХТММ [chemical termal mechanical pre-treatment, CTMP]). По виду оборудования, используемого для получения древесной массы, различают дефибрерную древесную массу (ДДМ)[stone groundwood, SGW] и рафинерную древесную массу (РДМ) [refiner
mechanical pulp, RMP
].

Древесная масса — основной полуфабрикат в производстве газетной бумаги и широко используется в композиции других видов бумаги для печати, а также при изготовлении обойной [wallpaper], мундштучной [cigarette paper] бумаги и картона.

Древесную массу нередко применяют в беленом виде. Это позволяет ее использовать для частичной замены беленой целлюлозы с целью удешевления бумаги с одновременным улучшением ее печатных свойств. Применение беленой древесной массы целесообразно в композиции некоторых видов бумаги для письма и печати [office paper], этикеточной [label paper], картона для упаковки пищевых продуктов.

Бурая древесная масса [brown groundwood pulp] прочнее белой, но из-за своего бурого цвета имеет ограниченную область использования: она применяется для изготовления упаковочной[package] бумаги и картона.

По сравнению с белой древесной массой ТММ и ее модификации обладают более высокой механической прочностью и другими улучшенными бумагообразующими свойствами, но требуют на изготовление несколько большего расхода энергии. Ведется разработка такого метода изготовления и применения ТММ, при котором этот полуфабрикат можно было бы экономично использовать для полной замены целлюлозы в композиции газетной [newsprint] и других видов бумаги.

Полуцеллюлоза [hemicellulose] — промежуточный продукт между целлюлозой высокого выхода [high-yield pulp] и древесной массой. Она получается в результате размола с механическим разделением на отдельные волокна и группы волокон щепы,
предварительно размягченной различными химикатами [chemicals].

Из волокон растительного происхождения помимо древесных волокон для изготовления бумаги применяют волокна целлюлозы из соломы [straw] и тростника [cane], багассы [bagasse], хлопка, льна [flax], пеньки [hemp], джута [jute] и др., а также волокна макулатуры [waste paper, recycled paper].

Целлюлоза из соломы и тростника [cane] легко размалывается [grind] и быстро повышает степень помола [fineness, beating rate]. Она отличается значительным сопротивлением водоотдаче [filtration resistance], что исключает возможность ее использования на современных быстроходных бумагоделательных машинах [paper machine] из-за необходимости снижения скорости машины.

Тряпье [rags] для изготовления бумаги в настоящее время применяется в небольшом количестве из-за дефицитности этого вида сырья, малой производительности оборудования, которое при этом используется, затруднений в технологическом процессе из-за засорения современного тряпья синтетическими волокнами и необходимости осуществления дезинфекции тряпья, бывшего в употреблении.

Макулатурой называют бывшие в употреблении бумагу и картон, а также отходы, образующиеся при переработке бумаги и картона. Этот полуфабрикат делится на три группы: макулатура бумажная [ordinary, medium and high grades, graphic paper grades], картонная [corrugated and craft grades] и смешанная [mixed grades]. Каждая группа в зависимости от состава волокон и цвета делится на марки.