Как делают бумагу

Процесс варки целлюлозы это целый кусок технологии и его ведут на отдельных фабриках, продуктом которых является целлюлоза, которая поступает на фабрики по выпуску бумаги.

На бумажной фабрике целлюлоза подвергается размолу. Этот процесс сложный и многоступенчатый. Процесс и режимы выбираются в зависимости от сорта бумаги.

После размола целлюлозы получается пульпа, которую отливают в бумагу на бумагоделательной машине (БДМ).

Скажу сразу – машин масса и каждая уникальна по своему, но принципиально промышленные машины можно разделить на две категории – круглоформерные и столовые (или плоскосеточные). Вот плоскосеточный отлив нас и интересовал.

Присмотрели мы с коллегами маленькую плоскосеточную машинку в одном некогда союзном институте в стольном граде.
И решили попробовать. Договорились с хозяевами. Наготовили пульпы, сгустили ее и покатили в Москву.

Машина производства Финляндии – финны знатные бумажники. Фирма неизвестна, машина называлась TUME.
Для тех, кто связан с промышленными машинами, эта машина является простой и совсем крохотулечкой, но принцип все тот же.

Хочу сказать, что производство бумаги с виду достаточно простой процесс. Но! в нем огромное количество деталей и нюансов, которые влияют на качество и даже на то, получится бумага или нет. Как-то в бытность учебы в аспирантуре (которую я так и не закончил написанием диссертации) читал труды симпозиумов по бумаге и наткнулся на статью про производство бумаги. Так вот там была написана фраза, запомнившаяся мне – несмотря на всю степень автоматизации и компьютеризации современных бумагоделательных производств, производство бумаги остается искусством. Подтверждаю 10 летним опытом – чистое шаманство.

Начнем. В лаборатории давно никто не работал и поэтому везде запустение и срач. Машина в порядке. Так как весь процесс изготовления бумаги связан с огромным количеством воды, то машина ее не боится, а равно и грязи.

На фото – мокрая часть машины, а именно стол, где и происходит отлив бумаги. Большой зеленый бак – расходный бассейн, куда загружается суспензия. Справа от нее маленький бак – это бак постоянного напора воды для разбавления в потоке.

Смотрим в другую строну и видим остальную часть машины. Там много интересного, но пока обратим внимание на синий колпак. Под этим колпаком происходит сушка бумаги и пар удаляется вентиляцией из помещения.

Оба бака имеют сливы в желоб с перегородками – там происходит разбавление суспензии до рабочей концентрации и усреднение концентрации.

Наш желоб тоже не прост. Он оборудован вибратором – синяя коробочка снизу. Вибрация помогает усреднению пульпы и препятствует образованию сгустков.
Надо сказать, что подготовленная к отливу целлюлоза (в суспензии она не одна, там целый букет компонентов, но именно целлюлоза образует бумагу) обладает удивительно высоким свойством спутываться … таким образом образовывать прочную бумагу. Это свойство она приобретает в процессе подготовки на размольном (правильнее было бы сказать размалывающем, но это профсленг) оборудовании (т.е. то, что мы делали у себя дома).

Грубо говоря – целлюлоза представляет собой длинные, тонкие и очень пушистые волокна, которые так и норовят перепутаться и образовать клубки.
Но, до момента образования бумажного листа нам это не нужно. Нам нужно свести к минимуму такое поведение, т.к. в противном случае это даст неоднородности бумаги.

Так вот, наша суспензия разбавилась и усреднилась, потекла с желоба в виде спокойной широкой струи и попала на машину.
Желоб с небольшим устройством в начале машины, куда попадает суспензия является напорным ящиком, т.е. устройством для выпуска суспензии на сетку машины.

Ящик то он ящик, но это чуть ли не ключевое и, кстати, очень сложное устройство в промышленной машине. Ящики рассчитываются, но их доводка всегда тонкий процесс. То, что показано на фото, ничего схожего с промышленным устройством не имеет, только функциональное сходство.

Вначале машины суспензию встречает перфорированный валик, который вращается против часовой стрелки. Смесь еще больше выравнивается по концентрации и, разгоняясь в направлении от начала машины к концу, течет на сетчатую «мокрую часть» машины. Валик также распутывает уже было начинающие образовываться клубки целлюлозы. Клубки еще сравнительно легко распутываются, т.к. воды еще много. Как только вода уйдет из суспензии – распутать клубки будет нельзя.

Итак суспензия попала на сетку. Сетка движется от начала машины к концу вдоль т.н. стола и тут самое время посмотреть как устроен стол машины.
Тем более, что на верхней фото видно, что смесь уже начала отдавать воду – видите застывшие капли воды.

Сетка на этой машине движется не очень быстро (скорость уже не помню), на промышленных машинах, особенно при производстве тонких бумаг, сетка с тихим шелестом летит, именно летит – скорость очень большая, даже невозможно разобрать что на сетке.

Сетка опирается на планки, изготовленные из фторопласта. Планки имеют клиновидный профиль.
Острие клина обращено против движения. Это сделано для того, чтобы освобождающаяся из суспензии вода легче покидала сетку – слой воды с обратной стороны сетки срезается этими планками. Процесс самопроизвольного покидания воды из суспензии хорошо видно на одном из предыдущих фото (вид сверху)

Как делают бумагу

Обезвоживаясь на сетке суспензия образует наслойку – целлюлоза и другие компоненты, прочно удерживаемые переплетенными волокнами целлюлозы. Воды в настойке еще очень много. Идем далее вместе с сеткой и наслойкой.

А далее сетка проходит три ряда (это только на этой машине, каждая машина имеет свое количество в зависимости от сортов выпускаемых бумаг) вакуумных отсасывающих ящиков. Происходит удаление воды, удерживаемой поверхностным натяжением в хитросплетениях волокон целлюлозы.

Обратите внимание, что в процессе принудительного обезвоживания наслойка сильно худеет. Чистая «водосакция»))).

Это еще не все мучения наслойки по потере воды. Далее наслойка хорошенько придавливается валом пресса, чтобы уж окончательно отдать воду.

На следующем фото видно как устроен пресс. Нижний вал обрезиненный. Верхний вал давит на нижний. Давление должно быть оптимальным, т.к. наслойку можно раздавить и тогда получатся разрывы бумаги и складки.
Обратите внимание, что верхний вал в белой рубахе. Эта рубаха называется «маншон». Рубаха нужна чтобы, в первую очередь, деликатно давить, а во-вторых, чтобы наслойка прилипла к ней и снялась с сетки. Сетка огибает обрезиненный нижний вал и уходит в начало машины, предварительно помывшись внизу машины в струйном душе.

С «маншона» влажная бумага легко снимается и заправляется на сушильный цилиндр – его называют Янки-цилиндр.

Чтобы сушка шла лучше, бумага прижимается к цилиндру сукном и поддерживает ее (вид с другой стороны).

Огибая цилиндр бумага сушится и снимается с него. В начале процесса нужно изловчиться, чтобы снять бумагу. т.к. она тонюсенькая. Потом она пойдет толще.

И наматывается на приемный вал, когда все настроено.

Вот так, други мои, делается бумага. Еще раз повторю, что это сам процесс изготовления бумаги. На любом предприятии, производящем бумагу, процесс включает еще несколько процессов, но отлив бумаги это сердце. Промышленные машины и больше и сложнее, но принципиально все тоже самое.