Виробництво паперу та картону

Ми бачимо, що виробництво  паперу та картону є непростим  та тривалим процесом, основні етапи яких – підготовка паперової маси, відлив та сушіння. Кожен етап є важливим для отримання якісної продукції. 

 

1.2.1. Сировина, вимоги  та підготовка до виробництва

 

Властивості паперу та картону залежать від властивостей сировини. На сьогодні основною сировиною для виготовлення паперу та картону є целюлоза сульфатна та сульфітна, макулатура, ганчір’я, волокна (синтетичні, штучні, мінеральні, вовняні) тощо [1]. Чим більше в початковій сировині целюлози, тим цінніший цей матеріал для виробництва. Нещодавно почали використовувати штучні, синтетичні, мінеральні та інші волокна. Крім волокнистих речовин використовують наповнювачі, воду, клеї, барвники тощо.

Целюлоза (макромолекула (С₆Н₁₀О₅)_n) – природній полімер, який має лінійну будову, з великою кількістю гідроксильних груп, полісахарид, що належить до класу вуглеводнів. Целюлоза – біла волокниста речовина з довжиною волокон понад 20 мм, густиною 1,52-1,54 г/см³, температурою розкладу 210°С [6].

Целюлозу отримують хімічною обробкою деревини, з якої при цьому  виводиться лігнін. Лігнін – природній полімер, молекула якого має просторову будову, що надає йому цупкості та нерозчинності [10]. Лігнін не світлостійкий. Тому волокна, які містять лігнін, з часом жовтіють. Вони тверді та погано переплітаються. Зараз широко застосовують два методи отримання целюлози: сульфітний (кислотний) і сульфатний (різновид лужного).

Сульфатну целюлозу варять із подрібненої рослинної сировини у розчині, основними компонентами якого є їдкий натр (NaOН) і сульфід  натрію (Na₂S), за температури 160-180 °С і тиску 0,7-1,2 МПа. Сульфатна целюлоза має високу міцність, але є коричневого кольору – волокна зафарбовуються розчиненими смолами, однак цей спосіб дає змогу переробляти відходи деревообробної промисловості з хвойних та листяних порід деревини. [11]. Так переважно виробляють технічні види паперу та картону.

За сульфітного способу  целюлозу варять із знесмоленої хвойної  деревини в розчині, основними компонентами якого є водний розчин SO₂ і бісульфіти кальцію, магнію тощо, за температури 130-145°С і тиску 0,6-1,2 МПа. Волокна сульфітної целюлози досить міцні, еластичні, легко відбілюються. Замінником свіжої целюлози є вторинна сировина – макулатура і ганчір’я. Найкращий папір виробляють із лляного та конопляного ганчір’я. Використання макулатури у процесі виробництва паперу та картону має велике значення, оскільки дозволяє у 2-3 раз зменшити затрати на виробництво.

Синтетичні (азбестові, базальтові тощо) та інші волокна використовують для виробництва спеціальних видів технічного паперу.

Для виробництва картону  використовують такі типи волокнистої  маси, які відрізняються за способами  виробництва:

– хімічна целюлоза;

– деревна маса (подрібнена деревина, спресована подрібнена деревина, очищена деревна маса, спресована очищена деревна маса, бура деревна маса);

– перероблена (макулатурна) волокниста маса.

У процесі виробництва  більшості видів паперу до волокнистих  речовин додають значну кількість  мінеральних речовин – наповнювачів – з метою покращення властивостей паперу. Наповнювачі надають йому м’якості, непрозорості, білизни тощо. Більшість наповнювачів є дешевими і їх додавання знижує вартість паперу. Проте, поліпшуючи одні властивості паперу, вони погіршують інші, наприклад, зменшують міцність. Для кожного виду паперу додається оптимальна кількість певного наповнювача. Основні наповнювачі:

• Каолін – один з найважливіших наповнювачів паперу та картону.
• Тальк надає паперу м’якості, підвищує абсорбцію друкарських фарб тощо.
• Крейда (майже чистий карбонат кальцію (СаСО₃)) надає білизни, непрозорості, м’якості.
• Діоксид титану (ТіО₂) – дуже дорогий наповнювач, вартість у 35-40 разів перевищує вартість каоліну. Використовується під час виробництва дуже якісного непрозорого паперу.
• Алюмосілікати роблять папір білішим, непрозорим та поліпшують друк [5].

Наповнювачі додають до паперової  маси у вигляді суспензій. Це суміш  найдрібніших твердих частинок і  рідини.

Важливу роль в процесі  виробництва паперу та картону відіграє вода. У виробництві використовують знесолену, без запаху та кольору  воду. У процесі виробництва 1 тонни  паперу використовують більше води, ніж  у процесі виробництва однієї тонни металу. На виробництво 1 тонни  целюлозного паперу, наприклад, йде 150 м² води, а на 1 тонну конденсаторного – понад 1000 м².

Для проклеювання використовують каніфоль, парафіни, воски, тваринні клеї, крохмаль, казеїн, летикси, паліакриламід  тощо. Для надання білизни або  кольору до паперової маси додають  невелику кількість синіх, фіолетових та інших барвників. 

РОЗДІЛ 2 Практичне завдання

 

Задача

Знайти руйнуюче зусилля  Р_max, якщо межа міцності на розтягнення (σ_в) 5 кг·с/мм², ширина зразка паперу (b) дорівнює 10 мм, а товщина (h) дорівнює 0,2 мм.

Розв’язання

(σ_в)=5 кг·с/мм²

b=10 мм

h= 0,2 мм

Р-?

 

σ_в=P_max;

        S

P_max= σ_в·S= σ_в·a·b=10 кг·с

 

Відповідь: P_max= 10 кг·с

 

 

 

ВИСНОВКИ

 

Дана курсова робота висвітлює  особливості виробництва паперу та картону. Станом на сьогоднішній день існує значний попит на картон та папір. В якості пакувальної тари найчастіше використовують картон, який є елементом конструкції. Папір  у виробах, незалежно від їх питомої  ваги, несе в основному інформаційне навантаження. Целюлозно-паперова галузь займає значну частку на ринку і  продовжує стрімко розвиватися. Рівень середньосвітового споживання паперу та картону на рік становить 65 кг на рік (в деяких країнах може доходити до 200 кг на рік). Все вищезазначене  зумовлює актуальність нашої теми.

Бурхливий розвиток сучасного  світу не оминає поліграфічні матеріали. За останні роки асортимент паперу та картону для друку зазнав суттєвих змін, що пов’язано з модифікацією способів друкування,  використанням  сучасного поліграфічного обладнання та новими вимогами до властивостей друкованої продукції.

Чіткої різниці між  папером та картоном не існує. Папір  визначають як пористо-капілярний матеріал із масою квадратного метра до 250 г, що складається переважно із рослинних волокон, з'єднаних між  собою силами поверхневого зчеплення, в якому можуть міститися проклеюючі речовини,  мінеральні наповнювачі, хімічні та органічні волокна, пігменти та фарбники. Картон має масу квадратного  метра більше 250 г [1]. 

При виборі паперу для друкування певним обраним способом велике значення мають його друкарські властивості  – властивості, що визначають поведінку  паперу до друкування (тобто проходження  його через паперопровідну систему  друкарської машини), під час друкування (взаємодія паперу з друкарською  фарбою) та після друкування (операції фальцування, брошурування, підрізання, а також експлуатаційні характеристики готової продукції).

Будь-який картон для виготовлення пакування повинен мати добрі  друкарські властивості, забезпечувати  витривалість до усієї подальшої  оброблення, мати достатню витривалість при виготовленні та експлуатації та відповідні оптичні характеристики, які б незначно спотворювали нанесене шляхом друку зображення, бути сенсорно нейтральним. Найпоширенішим картоном для виготовлення споживчого пакування є хром-ерзац картон, який відповідає вищезазначеним вимогам.

Для поліграфістів найважливішою  ознакою класифікації паперу для  друку є спосіб друку, для якого  він призначений. За цією ознакою  папір поділяють на 2 групи –  з використанням друкарської  форми і без використання друкарської  форми. Також існують класифікації за складом за волокном, способами  поверхневої обробки, оздоблення, вмістом  масової частки золи тощо.

За типом сировини пакувальний  картон можна поділити на три групи: чисто целюлозний картон, картон з  первинних волокон, картон із вторинної  сировини (макулатурний). Більший вміст  целюлози позитивно впливає на міцність картону, але робить його собівартість вищою.

Виробництво паперу та картону  є складним технологічним процесом, в ході якого виконується багато операцій (розмелювання, випуск на сітку, проклеєння, сушіння) та задієються різноматна техніка. Можна виокремити три основні  етапи: підготовка паперової маси, відлив та сушіння. В кінці папір або  картон оздоблюють та нарізають або  згортають в рулони. Кожен етап – від підготовки паперової маси до пакування і маркування – є  важливим і відіграє свою роль. Помилки  в процесі виготовлення паперу або  картону можуть негативно позначитися  на якості продукції та стати причиною дефектів. Тому можна сказати, що кожен  із етапів є дуже відповідальним і  вимагає значного контролю.

Також до складу паперу або  картону входить не лише целюлоза, а й багато допоміжних речовин  – клеї, барвники, наповнювачі тощо. Їх використання дозволяє покращити  технічні характеристики паперу або  картону.

В ході дослідження було виконано всі поставлені завдання. Дана курсова налічує __ сторінок і  має два розділи. У Розділі 1 ґрунтовно  і послідовно висвітлено теоретичні питання. Розділ 2 містить задачу із розв’язком.   

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

 

1. Бумага. Термины и определения: ГОСТ 17586-80. – [Чинний від 1981-07-01]. – М. : Государственный комитет Союза ССР по управлению качеством продукции и стандартам 1980. – 49 с. – (Государственный стандарт Союза ССР)
2. Величко О. М. Новий технічний поступ технологій друкарства [Текст] / О. М. Величко // «Технологія і техніка друкарства» : збірник наукових праць. — Київ : ВПІ НТУУ «КПІ», 2008. — № 1. — С. 9—22.
3. Жидецький В.Ц. Поліграфічні матеріали / В.Ц. Жидецький, О.В. Лазаренко, Н.Д. Лотошинська. – Львів : ПТВФ Афіша, 2001. – 115 с.
4. Картон для потребительской тары.  Общие технические условия:  ГОСТ 7933-89. – [Чинний від 1991-01-01]. – М. : Государственный комитет Союза ССР по управлению качеством продукции и стандартам 1989. – 14 с. – (Государственный стандарт Союза ССР).
5. Картон и фибра.  Термины и определения:  ГОСТ 17926-80. –  [Чинний від 1981-07-01]. – М. : Государственный комитет Союза ССР по управлению качеством продук- ции и стандартам 1980. – 20 с. – (Государственный стандарт Союза ССР).].
6. Лазаренко Е. Т. Технологія виготовлення етикетки [Текст] : доп. матеріали / Е. Т. Лазаренко, І. М. Назар, Н. В. Ярка ;за ред. проф., д.т.н. С. Ф. Гавенко. — Львів : УАД, 2008. — 60 с.
7. Терницький А.С. Картон, його будова, види, характеристика і сфера доцільного використання для виготовлення видань // Науковий вісник НЛТУ України. – Випуск 89 (1). – Луганська, 2010. – С. 56-59.
8. Шакхкельдян Б.Н. Полиграфические материалы. –  Изд. 3-ое,  [перераб.  и доп.] / Б.Н. Шакхкельдян, Л.А. Загаринська. – М. : Изд-во "Книга", 1988. – 328 с.
9. Щитов Ф.А. Технология бумаги и картона / Ф.А. Щитов. – М. : Изд-во "Висш. шк.", 1973. – 423 с.
10. Якуцевич С. Новітні технології друку на пакованні / С. Якуцевич, Р. Зацерковна, Л. Слоцька, Е. Лазаренко // Упаковка. — 2002. — № 1. — С. 46—48.

 

ІНТЕРНЕТ-ДЖЕРЕЛА

 

11. Картон для пакування // [Електронний ресурс]. – Режим доступу: <http://vega-print.com.ua/karton-dlya-pakuvannya>.
12. Павленко Д. Технологія виготовлення та склад паперу // [Електронний ресурс]. – Режим доступу: < http://www.vybory.org/articles/525.html>.
13. Попадинець Н. Ринок целюлозно-паперової промисловості: проблеми розвитку і напрями // [Електронний ресурс] – Режим доступу: <http://www.nbuv.gov.ua/portal/chem_biol/nvnltu/21_8/278_Pop.pdf >.

 

 

ДОДАТОК А Загальна технологічна схема виготовлення картону та паперу

Рис. 1.