Тряпичную полумассу отбеливают водными растворами гипохлорита натрия или кальция (хлорная известь), после чего она становится очень белой.
Если отбеленная тряпичная полумасса рассчитана на продолжительное хранение или подлежит перевозке на другое предприятие, то из нее удаляют большую часть воды (обезвоживают) прессованием на гидравлических прессах.
Изготовление древесной массы
Древесная масса — это волокнистый полуфабрикат, получаемый механическим истиранием древесины на дефибрере. При получении древесной массы наблюдаются не только физические, но и химические явления, разрыв молекулярных цепей целлюлозы, гидролиз гемицеллюлоз, увеличение числа свободных гидроксильных групп, образование свободных радикалов из молекул лигнина.
Древесная масса может быть белой, беленой и бурой.
Белая древесная масса — это самый дешевый волокнистый полуфабрикат бумагоделательного производства, получаемый истиранием балансов, т. е. очищенных от коры метровых поленьев, на специальной машине — дефибрере.
В древесине волокна прочно соединены между собой, как бы сцементированы лигнином и гемицеллюлозами, поэтому при истирании балансов невозможно получить однородные неповрежденные волокна, как это бывает при варке целлюлозы. Состав древесной массы неоднороден. В ней наряду с относительно длинными неповрежденными волокнами имеются пучки волокон, куски волокон и до 30% бесформенной мелочи, так называемой древесной муки.
Химический состав белой древесной массы почти тот же, что и у древесины, из которой она изготовлена. Древесная масса содержит значительное количество лигнина. Ее волокна не способны самостоятельно образовывать прочную бумагу. Поэтому при изготовлении печатной бумаги белую древесную массу всегда смешивают с некоторым количеством сульфитной беленой или небеленой целлюлозы.
Однако древесная масса улучшает печатные свойства бумаги: повышает непрозрачность, пластичность, капиллярность, способность воспринимать полиграфические краски и прочно закреплять их избирательным впитыванием. Но белая древесная масса имеет нежелательный желтоватый оттенок и делает бумагу несветопрочной и недолговечной. Поэтому надо применять ее осмотрительно, и только в тех бумагах, которые не требуют продолжительного хранения.
Беленая древесная масса получается отбелкой белой древесной массы бисульфитом кальция или натрия, гидросульфитом цинка или перекисью водорода. Бумага из беленой древесной массы по внешнему виду напоминает чисто целлюлозную. Однако, как и всякая бумага с древесной массой, темнеет и теряет механическую прочность под действием лучей солнечного света и при длительном хранении.
Бурая древесная масса, получаемая истиранием на дефибрере предварительно пропаренных в котлах балансов, имеет длинноволокнистое строение и применяется для изготовления древесно-массного бурого переплетного картона и прочной оберточной бумаги. Для изготовления печатной бумаги непригодна из-за довольно темного цвета, который приобретают волокна при пропаривании (потемнение и частичное растворение лигнина).
Макулатура и ее переработка
Макулатура — старые ненужные книги, журналы, газеты, исписанные тетради, конторские книги и пр.— ценное вторичное сырье, позволяющее увеличить выпуск бумаги и картона. К макулатуре относятся также обрезки бумаги («лапша»), бракованные оттиски, поступающие с полиграфических предприятий, и оборотный брак бумажных фабрик (бумажные срывы, отходы бумаги).
Удельный вес макулатуры в общем балансе волокнистых материалов бумагоделательного производства составляет пока всего 15%, но может быть повышен до 30 — 35%. Все это говорит о большом народнохозяйственном значении организации сбора и рациональной переработки макулатуры.
Поступающая на бумажную фабрику макулатура и оборотный брак измельчаются («распускаются») на гидроразбавителях, т.е. в ваннах с вращающимся внизу ротором (турбинкой). Готовая масса удаляется из ванны через отверстия сита вокруг вращающегося ротора.
Масса после гидроразбавителя подвергается очистке от тяжелых (металлические включения, песок) и легких (например, пластмасса, щепки) посторонних примесей.
Удаление типографской краски без разрушения волокна производится в шаровых котлах, гидроразбавителях или бассейнах силикатом натрия в сочетании со щелочами, фосфорными солями, смачивателями ОП-7 и ОП-10 в течение 1,5—2 ч при 80—90°.
После волокнистая масса отделяется от промывочной жидкости на сгустителях или вакуумных фильтрах, а затем отбеливается перекисью водорода Н2О2 или перекисью натрия Na2O2.
Производство немелованной бумаги
Производство немелованной бумаги заключается в изготовлении бумажной массы, составлении композиции бумаги, отлива на бумагоделательной машине и отделке — каландрировании.
Изготовление бумажной массы
Бумажная масса — это сильно разбавленная водная суспензия волокнистых и неволокнистых компонентов бумаги. Содержание абсолютно сухих волокон в составе бумажной массы всего 0,3—1%. Бумажная масса предназначается для отливки бумаги на бумагоделательной машине.
Изготовление бумажной массы состоит из процессов размола целлюлозы, наполнения, проклейки, подцветки, составления композиции и подготовки ее для отлива на бумагоделательной машине, меняя условия массного размола, наполнения, проклейки, а также режим отлива бумаги на бумагоделательной машине и отделки — каландрирования, из очень небольшого числа волокнистых полуфабрикатов удается получить множество разных видов бумаги, сильно отличающихся друг от друга структурой и физико-механическими свойствами.
Композицией бумаги называется ее волокнистый состав, выраженный в процентах.
Размолотое целлюлозное волокно, древесная масса, если она входит в композицию бумаги, отбеленный и отмученный каолин, клей, подцветку смешивают в нужных пропорциях. Для этого чаще всего пользуются восьмиканальным регуляторами композиции, дозирующими в зависимости от вида бумаги объемные количества как волокнистых материалов: целлюлозы, древесной массы, оборотного брака, так и рабочих растворов: клея, глинозема, наполнителей и красителей.
Небольшие добавки к бумажной массе полиакриламида (0,5% к весу абсолютно сухого волокна) снижают потери каолина при формировании слоя бумаги на сетке бумагоделательной машины.
Массный размол целлюлозы
Волокна целлюлозы различного происхождения имеют значительную длину и довольно гладкую поверхность. Бумага же может быть изготовлена из сравнительно коротких и несколько расщепленных волокон. Поэтому древесную целлюлозу и тряпичную полумассу подвергают процессу массного размола. Древесную массу не размалывают.
Назначение массного размола: во-первых, измельчить целлюлозу на кусочки длиной 1—2 мм и, во-вторых, расщепить их на мельчайшие элементарные волокна — фибриллы, которые не отделяются совершенно от обрабатываемого волокна, а представляют как бы его заусенцы.
Размол древесной целлюлозы осуществляется в конических мельницах, а сравнительно длинноволокнистых материалов — льна и хлопка — в массных роллах. И в том и в другом случаях волокна размалываются между ножами ротора и статора (коническая мельница) или между ножами размольного барабана и ножевой планки (массный ролл).
Коническая мельница позволяет осуществить высокопроизводительный непрерывный процесс изготовления бумажной массы при одновременном улучшении качества бумаги. Массный ролл — гораздо менее производительный механизм периодического действия, но он необходим для размола длинноволокнистых материалов, не поддающихся размолу на конических мельницах.
Влияние размола на свойства бумаги
Укорачивая волокна, можно получить однородный, с равномерным просветом, пористый лист бумаги с большой впитывающей способностью. Расщепление волокон на фибриллы способствует повышению прочности листа бумаги с одновременным уменьшением пористости и впитывающей способности. Прозрачность бумаги при этом увеличивается.
В результате тощего помола волокна на сетке бумагоделательной машины формируется пухлый лист бумаги, легко отдающий воду. При очень жирном помоле волокна благодаря наличию фибрилл и слизи получается плотный, прочный и гладкий лист бумаги.
Массному размолу, как уже указывалось, подвергают волокна древесной целлюлозы и тряпичной полумассы. Лиственная целлюлоза состоит из мелких волокон, и поэтому при размоле они только расщепляются, а не укорачиваются. При отливе бумаги эти волокна являются как бы своеобразным наполнителем, повышающим однородность структуры бумаги и улучшающим ее печатные свойства.
Древесную массу массному размолу не подвергают и прямо после дефибрирования и сортировки направляют для составления композиции бумажной массы. Размол придает растительным волокнам способность формироваться на сетке бумагоделательной машины в виде слоя, который после прессования, высушивания и каландрирования превращается в лист прочной бумаги. Прочность бумаги в основном зависит от природы волокна и возникновения химических водородных связей между
Волокнами целлюлозы при прохождении бумажной ленты через сушильную часть бумагоделательной машины. Поскольку разработка — фибриллирование — намного увеличивает удельную поверхность волокна (раскрывает гидроксильные группы) и возможность возникновения водородных связей, то прочный лист бумаги получается только из хорошо разработанной целлюлозы (льняной, хлопковой или древесной). Механическое же переплетение иодокон и фибрилл между собой и силы трения, действующие между ними, имеют второстепенное значение.