РАСЧЁТ И ВЫБОР РАЗМАЛЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ – Расчет массы подготовительного отдела фабрики легкомелованной бумаги

Теоретические основы производства механической

Массы из щепы

Процесс производства механической массы из щепы (ТММ, ХТММ и ХММ) состоит из двух основных стадий: 1) предварительной обработки древесного сырья; 2) его дальнейшей механической переработки в волокнистый полуфабрикат с определёнными бумагообразующими свойствами.

Предварительная обработка щепы производится после её сортирования, промывки и увлажнения. Она может осуществляться путём гидролитического (водного), термогидролитического (водного при температуре выше 100 0С) и химико-термогидролитического (химического, затем водного при температуре выше 100 0С) воздействия на щепу.

Целью предварительной обработки является:

– ослабление межволоконных связей;

– размягчение лигнина и перевод его в вязкопластичное состояние;

– частичное разрушение лигно-углеводного комплекса;

– снижение температуры размягчения лигнина и придание волокнам гибкости и пластичности.

Термогидролитическая обработка размягчает щепу и переводит лигнин в вязкопластичное состояние, разрушает лигно-углеводный комплекс, ослабляет связи между древесными волокнами. При предварительной термогидролитической обработке происходит увлажнение древесины. Влажность щепы свыше 40 % является необходимым условием получения механической массы из щепы. Вода при получении данных полуфабрикатов выполняет функцию пластификатора.

При производстве РММ лигно-углеводный комплекс в процессе обработки водой при температуре 60 – 95 0С претерпевает слабую гидролитическую деструкцию и отчасти пластифицируется, но волокна по-прежнему сохраняют высокую жёсткость.

При получении ТММ щепа подвергается предварительной обработке паром при температуре 100 – 140 0С, давлении 100 – 300 кПа в течение 0,5 – 3,0 минут.

Обработка при температуре свыше 140 0С оказывает отрицательное воздействие на свойства полуфабриката: лигнин переходит в вязкотекучее состояние и обволакивает волокна; при последующем охлаждении лигнин затвердевает, образуя твёрдую плёнку на поверхности, препятствуя фибриллированию волокон при механической переработке древесного сырья. Разделение на волокна при механической обработке щепы происходит, в этом случае, при значительно меньшем УРЭ, но полученные полуфабрикаты имеют низкие бумагообразующие свойства.

Применение химических реагентов прежде всего обеспечивает снижение температуры размягчения лигнина, способствует переводу его в вязкоэластичное состояние, а также ослабляет связи между волокнами, что создаёт предпосылки для разделения их без разрушения в процессе последующей механической обработки.

Сульфит натрия является основным химическим реагентом, используемым при получении ХТММ и ХММ из древесины хвойных пород.

В отличие от термогидролитической химико-термогидролитическая обработка древесного сырья, при которой происходят сульфонирование лигнина и другие превращения, приводит к необратимой пластификации лигнина. Образующаяся твёрдая лигносульфоновая кислота, гидрофильная по природе, способствует размягчению щепы и повышению степени набухания волокон. При получении ХММ химические реагенты более интенсивно воздействуют на древесное сырьё, чем при производстве ХТММ.

При воздействии щелочных реагентов повышается набухание волокон благодаря частичному растворению углеводной фракции, а также в результате деацетилирования гемицеллюлоз, что особенно важно при использовании древесины лиственных пород.

Реакция сульфонирования в нейтральной или щелочной среде при образовании твёрдой лигносульфоновой кислоты протекает по механизму нуклеофильного замещения через хинонметидный интермедиат, образованный из фенольной единицы лигнина, к которому присоединяется сульфит-ион. Обработка щепы раствором Na2SO3 при температуре 100 – 140 оС сопровождается следующими явлениями, оказывающими влияние на свойства ХТММ:

– введение сульфогрупп в количестве 1,3 % а. с. волокна приводит к полному разделению волокон в процессе механической обработки, к повышенному содержанию грубой длинноволокнистой фракции, что вызвано размягчением срединных пластинок;

– введение сульфогрупп в количестве 1,3 – 2,0 % а. с. волокна способствует размягчению клеточных стенок, что повышает гибкость и пластичность длинноволокнистой фракции, способствует увеличению межволоконных сил связи в процессе формования бумажного полотна.

Использование химических реагентов при получении ХТММ приводит к растворению 3 – 5 % компонентов древесного сырья, способствует набуханию волокон, оказывает значительное влияние на свойства полуфабриката: повышается содержание длинных эластичных волокон с хорошо развитой поверхностью, обеспечивающее их тесное переплетение в процессе формирования бумажного полотна.

Древесина лиственных пород существенно отличается от древесины хвойных пород по химическому составу, морфологическому строению волокон и распределению лигнина в толще клеточной стенки. Лиственная древесина характеризуется более сложной структурой, обусловленной большим разнообразием клеток и наличием в ней сосудов. Кроме того, наружный слой вторичной стенки волокна затрудняет предварительную термогидролитическую обработку и требует значительно больше энергии на механическую переработку древесного сырья. При использовании древесины лиственных пород требуется более интенсивная предварительная обработка химическими реагентами, что, в свою очередь, приводит к значительному снижению выхода полуфабриката из древесины и повышению загрязнённости сточной воды.

Предварительную обработку (пропарку или более глубокую обработку) щепы из древесины лиственных пород в процессе производства ХТММ и ХММ проводят либо NaOH, либо NaOH и затем Na2SO3 при температуре 60 – 120 0С и выше. Возможно применение Na2CO3 вместо NaOH.

Обработка NaOH вызывает набухание волокон, что способствует образованию карбонильных групп и связанных с щелочным гидролизом эфирных и лактонных групп, а также деацетилированию гемицеллюлозной фракции древесины.

Повышение расхода NaOH при обработке щепы выше 1 % к массе а.с.волокна способствует образованию хромофорных групп, поглощающих свет в видимой области, а также частичной деструкции и растворению углеводной фракции, что значительно снижает выход лиственной ХТММ и ХММ.

Обработка Na2SO3 снижает конденсацию и температуру пластификации лигнина, а также уменьшает фотолиз и потемнение древесины, поскольку Na2SO3 является ингибитором свободно-радикальных инициированных светом реакций, т.е. повышает белизну полуфабриката.

Значение pH среды при обработке химическими реагентами оказывает большое влияние на характер разделения щепы на волокна и свойства ХТММ и ХММ. Щепа, обработанная NaOH и Na2SO3 в кислой и щелочной среде, разделяется при механической обработке по клеточной стенке, а после обработки в нейтральной среде – по срединной пластинке.

Механическая переработка щепы протекает в две ступени: 1) разделение на волокна (т.е. дефибрирование); 2) переработка волокон для придания им бумагообразующих свойств (т.е. размол или рафинирование). Обе ступени механической обработки древесного сырья могут происходить одновременно.

Большое влияние на процесс механической переработки как в процессе дефибрирования древесных балансов, так и при размоле щепы, оказывают структура и состояние древесных волокон.

Древесное волокно по показателям механической прочности анизотропно. Оно значительно прочнее в продольном направлении, чем в поперечном.

Принято следующее понятие процесса размола: «При многократном сжатии и релаксации древесного материала происходит поглощение энергии веществом древесины, приводящее к разрыву связей между слоями клеточной стенки и микрофибриллами, составляющими средний слой вторичной стенки. Получаемые волокна приобретают пластичность и свойство принимать нужную форму».

Предполагается, что разрушение волокон при размоле происходит следующим образом: вначале снимается подобно рукаву первичная стенка, в слое S1 образуются трещины (в продольном направлении волокна), далее фибриллы слоя S1 скатываются в шарики в местах повреждения оболочки и, наконец, происходит отделение фибрилл из освобождённого внутреннего слоя вторичной стенки.

Процесс размола щепы в дисковой мельницы включает четыре этапа:

1) разрушение щепы с получением грубых пучков волокон на входе в зону размола;

2) дезинтегрирование пучков на отдельные волокна в центральной зоне размола;

3) рафинирование отдельных волокон до получения их обрывков и фибрилл в наружной зоне размола;

4) размол отдельных волокон путём «прокатывания» их между размалывающими сегментами у периферии зоны размола перед окончательным выходом из корпуса дисковой мельницы.

В процессе размола обеспечивается непрерывная подача размалываемого материала в пространство между дисками.

При гидролитической обработке, как это имеет при производстве РММ, лигнин не размягчается, срединная пластинка остаётся жесткой. Волокна в процессе размола в основном разрушаются в поперечном направлении. При этом происходит образование значительного количества мелочи и костры. Следствием этого является то, что РММ имеет самые низкие показатели механической прочности среди всех видов механической массы из щепы.

Термогидролитическая обработка при производстве ТММ способствует получению при размоле значительного количества длинных волокон, снижению содержания мелочи и костры, так как за счёт пластификации лигнина структура волокон становится менее жесткой. Разрыв волокон в поперечном направлении относительно мал. Волокна отделяются друг от друга по срединной пластинке в продольном направлении.

Микроскопический анализ показал, что в процессе получения ТММ происходит разделение вторичной стенки волокна между слоями S1 и S2. В массе были обнаружены сегменты волокна в виде «лентообразных» фибрилл (слой S1). Помимо «лентообразных» фибрилл в ТММ содержится значительное количество целых, неповреждённых волокон.

Химико-термогидролитическая обработка древесного сырья обеспечивает ещё более высокое содержание длинноволокнистой фракции в ХТММ и ХММ, значительно отличающейся по свойствам от длинноволокнистой фракции ТММ, незначительное снижение выхода, относительно низкую загрязнённость сточной воды, удовлетворительные печатные свойства и более высокие по сравнению с другими видами механической массы показатели механической прочности.

Исследование энергетической стороны процесса размола показывает, что на разделение щепы до отдельных волокон в производстве ТММ затрачивается до 25 % от общего УРЭ. Основное количество (до 40 %) затрачиваемой на размол энергии приходится на дальнейшее разрушение волокон и их обрывков. Оставшаяся доля (30 – 35 %) расходуется на придание волокнам бумагообразующих свойств.

Факторы размола щепы

Все факторы размола необходимо рассматривать исходя из влияния их на решение трёх задач:

1) получения массы необходимого качества;

2) рационального расходования энергии;

3) максимальной регенерации энергии, затраченной на образование избыточного тепла.

Порода древесины. На процесс размола оказывают влияние прежде всего плотность древесины и содержание в ней экстрактивных веществ. Чем плотнее древесина, тем больше удельный расход энергии на получение массы (для сосновой древесины больше, чем для еловой, для берёзовой больше, чем для осиновой). Объясняется это тем, что у древесины большей плотности волокна более широкие и имеют более толстую клеточную стенку, в связи с чем требуется больше усилий на разрушение волокна.

Повышенное содержание экстрактивных веществ, обусловливающих более прочное связывание волокон, определяет большие энергетические затраты на производство массы из смолистых пород древесины и, в частности, является одной из причин большего расхода энергии при размоле щепы из сосны.

Влажность древесины. Вода, содержащаяся в исходной щепе, способствует пластификации лигнина и гемицеллюлоз при высокой температуре. Чем выше влажность древесины, тем выше прочность получающегося волокна, меньше обрывков волокон, ниже удельный расход энергии и больше количество получаемого вторичного пара. Влажность щепы перед размолом должна быть выше точки насыщения волокна.

Фракционный состав щепы. Влияние этого фактора на процесс размола рассмотрено в разделе 4.4.

Температура процесса (температура в зоне размола). Древесные волокна при обычной температуре хрупки и легко ломаются, что при размоле уменьшает среднюю их длину. Под воздействием повторяющихся сил сжатия повышается температура и происходит изменение связей внутри волокон, снижается их жёсткость.

При температуре 100 оС лигнин (межклеточный) недостаточно пластифицируются для отделения волокон, что приводит к образованию коротких недеформируемых пучков волокон. При температуре 110 – 135 оС (оптимальная температура) разделение волокон осуществляется по наружным слоям клеточной стенки. В результате на поверхности волокна обнажается слой с большим содержанием целлюлозы и образуется масса, состоящая из фибриллированных легкосвязующихся волокон. При температуре выше 135 оС деструкция происходит по срединной пластинке, в связи с чем поверхность волокна получается покрытой лигнином из срединной пластинки и становится гидрофобной, а это приводит к ослаблению межволоконных связей. При температуре выше 140 оС может наблюдаться распад целлюлозы и потемнение массы. Температура при размоле зависит от того, при каком давлении проводится процесс (повышенном или атмосферном), от условий пропарки щепы и составляет в большинстве случаев 105 – 130 оС.

Давление в зоне размолатесно связано с температурой. Чем выше давление процесса, тем прочнее получаемая масса, но ниже белизна и оптические свойства. Предельно допустимым давлением считается 380 кПа.

Концентрация массы.Размол щепы рационально производить при высокой концентрации массы. С повышением концентрации массы в зоне размола улучшаются качественные показатели получаемой массы, уменьшается удельный расход энергии. Оптимальная концентрация в зоне размола 30 – 40 %. Обычно концентрация массы на первой ступени размола от 20 до 50 %, на второй – от 15 до 40 %.

Удельный расход энергииво многом определяет качество массы. Между удельным расходом энергии и прочностью получаемой массы существует практически линейная зависимость, т.е. чем выше расход энергии, тем больше прочность массы на разрыв при растяжении.

На удельный расход энергии влияют порода древесины и размеры щепы, давление и температура процесса, степень обработки щепы (водой, паром, химикатами), степень полмола массы, конструкция и материал ножевой гарнитуры. Чем плотнее используемое древесное сырьё, тем выше расход энергии (см. выше). Уменьшение размеров щепы снижает расход энергии, но одновременно ухудшает прочностные свойства полуфабриката. Обработка щепы химикатами позволяет получать массу той же степени прочности при меньшем расходе энергии. Увеличение температуры и давления процесса приводит к увеличению удельного расхода энергии. Чем выше степень помола массы, которая характеризует уровень фибриллированности волокон, тем выше расход энергии на размол. Удельный расход энергии на производство ДМ из щепы в дисковых мельницах составляет 1400-3000 кВт·ч/т, что значительно выше, чем при производстве обычной ДДМ.

Расход энергии на производство ТММ со степенью помола 40 – 50 0ШР составляет 1400 – 1700 кВт·ч/т, со степенью помола 65 0ШР для газетной бумаги – 1900 – 2100 кВт·ч/т, со степенью помола 73 – 80 0ШР для журнальной бумаги – 2200 – 2800 кВт·ч/т.

При размоле в две ступени энергия распределяется по ступеням для хвойной древесины в соотношении: 60:40, а для лиственной – 40:60.

Конструкция ножевой гарнитуры рафинёра может изменять удельный расход энергии в пределах 10 – 15 %. Однако модель ножевой гарнитуры, обеспечивающая снижение расхода энергии, одновременно приводит к снижению качества массы или уменьшению производительности рафинёра.

Конструкция размалывающей (размольной) гарнитуры. Используемая в настоящее время размольная гарнитура независимо от типа рафинёра состоит из секторов, имеющих принципиально одинаковую конструкцию. В зависимости от диаметра дисков комплект гарнитуры состоит из 6, 8 или 12 секторов. На рабочей поверхности гарнитуры расположены рифления (ножи), получаемые чаще всего литьём (иногда механической обработкой). Каждый сектор имеет 3 зоны (рис. 23): 1 – зона разбивных ножей, или первичного измельчения; 2 – зона грубого размола (конусная зона), 3 – наружная зона тонкого размола, причём, чем больше ширина этой зоны, тем выше качество получаемой массы.

РАСЧЁТ И ВЫБОР РАЗМАЛЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ - Расчет массы подготовительного отдела фабрики легкомелованной бумаги

Рис. 23. Принципиальная конструкция гарнитуры дисковой мельницы: (I, II, III – первая, вторая, третья зоны размола); 1-канавки; 2,5-ножи; 3-перегородки; 4-радиус контакта; 6-гайка.

Каждая зона размалывающего сектора состоит из ножей различных конструкций. Чем меньше расстояние между ножами (или плотнее профиль поверхности гарнитуры), применяемой в одном диапазоне мощности и производительности рафинёра, тем качественнее размол, сопровождающийся увеличением доли длинноволокнистой фракции. Однако чаще важно создать способную к связеобразованию фибриллированную длинноволокнистую фракцию в сочетании с оптимальным содержанием мелкой фракции.

Применение секторов с редким профилем поверхности приводит к режущему режиму размола.

На количество длинноволокнистой фракции (на качество массы) оказывает влияние и рисунок ножевой гарнитуры (используется более 400 рисунков).

Гарнитура рафинёров 2 и 3 ступени размола, а также гарнитура для размола отходов сортирования не имеет дробильных ножей.

Зазор между дисками. Зазор между поверхностями дисков или их присадка имеет исключительно важное значение для процесса размола.

Величина зазора зависят от вида полуфабриката, ступени размола и типа рафинёра. Например, при размоле ТММ в рафинёрах – 0,35 – 1,0 мм, при размоле отходов сортирования – 0,3 – 0,6 мм, при размоле массы низкой концентрации (4-5 %) – 0,1-0,4 мм.

На зазор между дисками влияют концентрация массы, удельный расход энергии, интенсивность размола. Зазор между дисками увеличивается при повышении давления и концентрации и сокращается с увеличением удельного расхода энергии, снижением жёсткости щепы, повышением температуры рафинирования и температуры воды для разбавления. В производстве ХТММ при прочих равных условиях зазор может быть меньше, чем в производстве ТММ.

РАСЧЁТ И ВЫБОР РАЗМАЛЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ - Расчет массы подготовительного отдела фабрики легкомелованной бумаги

Рис. 24. Ножевая гарнитура.

Состояние ножевой гарнитурытакже оказывает значительное влияние на качество массы. При размоле волокна собираются слоями на передней кромке ножа, где они подвергаются действию сил трения и сжатия.

При установке на рафинёр новой гарнитуры происходит разрыв волокон в процессе размола из-за остроты кромок ножей. В результате температура в зоне размола снижается, уменьшается содержание длинноволокнистой фракции, волокна оказываются жесткими. Этот начальный период обычно длится от 1 до 3 суток, в зависимости от типа и материала ножей.

В процессе износа гарнитуры наблюдается повышение прочностных свойств массы. Это объясняется тем, что при переходе от режущего размола к трущему возрастает образование мелочи в результате закругления острых передних кромок ножа. При чрезмерном закругление кромок увеличивается количество длинных волокон, сокращается доля мелкой фракции и увеличивается содержание костры.

Величина износа ножей на различных установках колеблется от 0,2 – 0,3 до 2,0 – 3,0 мм.

Срок службы размалывающей гарнитуры зависит от качества древесного сырья, содержания в нём посторонних примесей, типа рафинёра, материала гарнитуры и рисунка, степени помола массы, а также системы регулирования зазора между дисками. Параллельность ротора и статора увеличивает активную зону размола, способствует более равномерному износу и увеличению срока службы гарнитуры при повышении качества массы.

Нормальный срок службы ножей из углеродистой стали до 800 ч на первой ступени и до 1500 – 2000 ч на второй. Ножи из чугуна работают 300 – 500 ч.

В Швеции разработаны два сплава для изготовления гарнитуры дисков: кислотоупорная сталь и чугун с высоким содержанием хрома, срок службы которых до 1600 час. Нанесение на поверхность пластины карбида вольфрама увеличивает срок службы гарнитуры на 1-й ступени до 3500 ч. Проводятся исследования по использованию пластин, покрытых карбидом титана.

Обязательная промывка щепы, удаление опилок, использование карбидов металлов для упрочнения поверхности пластин может увеличить срок службы гарнитуры до 5000 ч.

На срок службы гарнитуры влияет и величина рН в зоне размола. Добавка Na2CO3 и Na2SO3 в зону размола для поддержания рН от 4,8 – 6,6 значительно увеличивает срок службы дисков.

Размол протекает более эффективно, если материал ножа имеет высокую шероховатость поверхности, обеспечивающую высокий коэффициент трения между материалом ножа и волокном.

Оборудование для размола щепы

(дисковые мельницы)

Дисковые мельницы (рафинёры), применяемые при производстве механической массы из щепы, относятся к аппаратам механического воздействия, передача энергии волокнам в которых осуществляется за счёт прямого силового контакта противолежащих жестких рабочих элементов и защемленного между ними слоя волокнистого материала.

Несмотря на появление и постоянный поиск новых принципов и устройств для размола, ножевые размалывающие аппараты остаются в настоящее время и на ближайшую перспективу наиболее универсальными для механической обработки щепы при производстве ТММ, ХТММ и ХММ.

Современные дисковые мельницы имеют надёжную конструкцию, которая обеспечивает параллельность противолежащих поверхностей дисков и точную регулировку зазора между ними.

Дисковые мельницы, используемые при получении механической массы, подразделяются на четыре основных типа (рис. 25): 1) однодисковые; 2) двухдисковые; 3) сдвоенные, 4) однодисковые с плоскоконическим диском.

РАСЧЁТ И ВЫБОР РАЗМАЛЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ - Расчет массы подготовительного отдела фабрики легкомелованной бумаги

Рис. 25. Типы дисковых мельниц применяемых при производстве механической массы из щепы: а-однодисковые; б-двухдисковые; в-сдвоенные; г-однодисковые с плоскоконическим диском.

Однодисковые мельницы – один диск вращается, второй – стационарный (рис. 25.а). Частота вращения диска 1500 – 1800 мин-1. Диск приводится во вращение встроенным или присоединённым двигателем. Схемы работы однодисковой мельницы представлены на рис. 26 и 27, устройство – на рис. 28.

Щепа вместе с паром после предварительной термогидролитической или химико-термогидролитической обработки поступает в винтовой питатель (шнек) «пробкового» типа. В нём она сжимается, при этом удаляются излишняя вода и экстрактивные вещества, которые по дренажной трубе отводятся в специальную ёмкость. Далее щепа (при постоянной влажности) посредством винтового питателя через отверстие в неподвижном диске подаётся в зону размола дисковой мельницы, где подвергается механической обработке. Пар удаляется через отводную трубу, расположенную на корпусе подающего щепу винтового питателя. Вода на разбавление подаётся в зону размола. Полученная масса и пар, возникающий в процессе размола, удаляются из дисковой мельницы через выдувную линию.

РАСЧЁТ И ВЫБОР РАЗМАЛЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ - Расчет массы подготовительного отдела фабрики легкомелованной бумаги

 
 
Масса в бассейн для устранения латентности

Рис. 26. Принципиальная схема подачи щепы и отвода массы и пара из однодисковой мельницы RGP 60: 1 – бункер для пропарки щепы; 2 – винтовой питатель; 3 – промежуточный циклон; 4 – дисковая мельница RGP 60; 5 – циклон.

РАСЧЁТ И ВЫБОР РАЗМАЛЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ - Расчет массы подготовительного отдела фабрики легкомелованной бумаги

 
 
Масса в бассейн для устранения латентности
 

Рис. 27. Принципиальная схема подачи щепы и отвода массы и пара из двухдисковой мельницы RGP 65 DD: 1 – винтовой питатель; 2 – винтовой питатель «пробкового типа»; 3 – двухдисковая мельница RGP 65 DD; 4 – циклон.

Рис. 28. Дисковая мельница «Sprout-Valdron»

Отечественной промышленностью выпускают однодисковые мельницы различных модификаций, типоразмеров и назначения. Характеристики наиболее распространённых модификаций приведены в табл. 4. В табл. 5 приведены технические характеристики однодисковых мельниц фирмы «Sunds Defibrator».

Таблица 4

Технические характеристики отечественных однодисковых мельниц для размола щепы

Параметры Тип мельниц
МД-5М1А МД-5Ш2
Производительность, т/сут 65-170 80-220
Диаметр диска, мм
Мощность привода, кВт
Частота вращения, мин-1

Таблица 5

Техническая характеристика однодисковых мельниц

фирмы «Sunds Defibrator»

Параметр Тип мельницы
RGP 60 RGP 65 RGP 68
Диаметр диска, мм (дюйм) 1500 (60) 1650 (65) 1730 (68)
Производительность, т/сут
– в линии ТММ при размоле в одну ступень при УРЭ = 1800 кВт∙ч/т и 200 кВт∙ч/т при размоле отходов
– в линии ХТММ при размоле в одну ступень при УРЭ = 1400 кВт∙ч/т
 
105-130
 
140-170
 
105-130
 
140-170
 
125-150
 
170-200
Давление (расчётное), кПа
Температура (расчётная), 0С
Электродвигатель:
– мощность, МВт
– частота вращения вала, мин-1
 
8-10
1500-1800
 
10-12
1500-1800
 
12-16
1500-1800
Масса, т

Двухдисковые мельницы – два диска вращаются в противоположных направлениях (рис.25.б.). каждый из дисков установлен на консольном валу и приводится во вращение отдельным двигателем. Вращающийся в противоположном направлении диски имеют большую частоту вращения – 2400…3000 мин-1. Щепа поступает в зону размола через отверстие в одном из вращающихся дисков.

Принцип действия двухдисковой мельницы аналогичен однодисковой. Большое влияние на УРЭ при производстве механической массы из щепы на однодисковых и двухдисковых мельницах оказывает частота вращения вала.

Сдвоенные дисковые мельницы типа DD (рис. 25.в.) снабжены одним вращающимся диском-ротором, расположенным между двумя неподвижными дисками. Гарнитура находится на обеих сторонах вращающегося диска. Такая конструкция как бы объединяет в себе две однодисковые мельницы.

Сдвоенные дисковые мельницы обладают следующими преимуществами по сравнению с однодисковыми:

обеспечивают удвоенную производительность при небольшом увеличении габаритных размеров и занимаемой площади;

на валу ротора не возникает больших осевых усилий, так как присадка по обе стороны вращающегося диска одинакова; это существенно упрощает конструкцию.

Однодисковые мельницы с плоскоконическим диском типа CD (рис. 25.г.) позволяют получить механическую массу в одну ступень размола при пониженном УРЭ. В плоской зоне размола древесное сырьё дефибрируется, а в конической – происходит придание волокнам бумагообразующих свойств. Изменяя распределение энергии между плоской и конической зонами размола в дисковых мельницах типа CD можно регулировать качество массы.

Технические характеристики дисковых мельниц типа CD приведены в табл. 6.

Таблица 6

Технические характеристики дисковых мельниц типа CD

фирмы «Sunds Defibrator»

Показатель Тип мельницы
RGP70СD RGP76CD RGP82CD RGP86CD
Диаметр диска, мм (дюйм) 1870(70) 1930(76) 2082(82) 2135 (86)
Производительность, т/сут:
– в линии ТММ при размоле в одну ступень при УРЭ = 1800 кВт∙ч/т и 200 кВт∙ч/т при размоле отходов
– в линии ХТММ при размоле в одну ступень при УРЭ = 1400 кВт∙ч/т
 
 
180-210
 
 
240-270
 
 
230-280
 
 
290-350
 
 
270-315
 
 
340-416
 
 

 
 

Давление (расчётное), кПа
Электродвигатель:
– мощность, МВт
– частота вращения вала, мин-1
 
15-17 1500-1800
 
19-..23
1500-1800
 
22-26
1500-1800
 
25-32
1500-1800
Масса, т

Коническая мельница Conflo (рис. 29.), разработанная фирмой «Sunds Defibrator», – аппарат новой конструкции, используемый для размола волокнистых полуфабрикатов. Ротор мельницы – конический, малой длины, с малым углом конуса, консольной конструкции.

В процессе размола в мельнице Conflo волокна становятся гибкими и пластинчатыми (подвергаются интенсивной внутренней фибрилляции), в результате чего повышается сопротивление разрыву при растяжении или сопротивление раздиранию по сравнению с массой, размолотой в дисковой мельнице.

Сравнивая мельницы Conflo и дисковые мельницы, можно отметить следующее:

– мельница Conflo имеет большую зону размола, и волокнистая масса находится в ней более продолжительное время, чем в дисковых мельницах;

– зазор между ротором и статором мельницы Conflo более стабилен, чем зазор между дисками в дисковой мельнице;

– качество массы при размоле в мельнице Conflo позволяет получить бумагу с более высокими показателями механической прочности при более низкой степени помола, с лучшим сочетанием таких важнейших свойств, как жёсткость и пористость, с оптимальным сочетанием сопротивления на разрыв при растяжении и сопротивления раздиранию, чем при размоле на дисковых мельницах;

– УРЭ на размол массы для изготовления бумаги с одинаковым показателями механической прочности меньше в мельнице Conflo, чем в дисковой мельнице;

– варьировать производительность мельницы Conflo гораздо проще, чем производительность дисковых мельниц;

– установка, эксплуатация и обслуживание мельницы Conflo более просты, чем дисковых мельниц;

– заданная степень помола массы достигается быстрее при использовании дисковых мельниц, чем при использовании мельницы Conflo, (при одинаковом УРЭ);

– размол массы в дисковых мельницах оказывает режущее действие на волокна, что обеспечивает более эффективное удаление костры, чем при размоле в мельнице Conflo;

– мельницы Conflo более пригодны для последовательной установки в системах размола, чем дисковые мельницы.

РАСЧЁТ И ВЫБОР РАЗМАЛЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ - Расчет массы подготовительного отдела фабрики легкомелованной бумаги

Рис. 29. Коническая мельница Conflo.

§

Технологическая схема производства ТММ, как правило, включает следующие основные операции:

– подготовку древесного сырья (сортирование и промывку щепы);

– предварительную термогидролитическую обработку (пропарку) щепы;

– механическую обработку (дефибрирование и размол) щепы;

– сортирование, очистку и переработку отходов;

– если необходимо, отбелку и хранение полуфабриката.

Пропарка щепы проводится при температуре 100 – 130 0С, давлении 0,1 – 0,3 МПа в течение 0,5 – 3,0 мин. Оптимальной температурой пропарки считается 125 0С. Рост температуры в указанном диапазоне улучшает показатели механической прочности массы, но снижает белизну и коэффициент светорассеивания полуфабриката. Температура 130 0С является критической, при которой лигнин приобретает текучесть, что приводит к обволакиванию поверхности волокон. При охлаждении массы лигнин затвердевает, в результате чего образуется плёнка, на разрушение которой при размоле требуется дополнительная энергия.

Величина давления при пропарке является важнейшим фактором, от которого зависят свойства конечного продукта. При производстве ТММ для использования в композиции печатных видов бумаги оптимальным считают давление 0,2 МПа, при производстве ТММ для картона или низкосортной бумаги давление при пропарке может быть повышено до 0,3 МПа, белизна массы при этом снижается, и она приобретает жёлтый оттенок.

Продолжительность пропарки 0,5 – 3,0 мин выбирается в зависимости от конкретных условий производства (типа пропарочной камеры, температуры и давления, породного состава и размеров щепы и т.д.).

Размол пропаренной щепы осуществляется обычно в две ступени – на первой ступени под давлением, на второй – как при атмосферном, так и при повышенном давлении.

Белизна ТММ на 4-5 единиц ниже, чем ДММ и РММ, что вызывает снижение белизны бумаги, в композицию которой входит ТММ. Поэтому для использования в композиции «культурных» сортов бумаги (печатных, писчих и др.) необходима отбелка её. Отбеливается ТММ легко пероксидом водорода и дитионитами.

Оборудование для размола щепы в производстве ТММ изготовляется различными фирмами(см. выше). В промышленности используется несколько систем размола. Распространение получили системы «Дефибратор» и «Тандем».

Система «Дефибратор» основана на двухступенчатом размоле щепы. Первая ступень осуществляется под повышенным давлением, вторая – при атмосферном давлении. Основные агрегаты первой ступени – винтовой питатель, вертикальный подогреватель (пропарочная камера) и рафинёр. Давление пара в рафинёре и подогревателе одинаково.

Двухступенчатая система «Тандем», разработанная фирмой «Юльхяваара», заключается в двухступенчатом размоле щепы, при котором обе ступени размола проводятся под давлением. Такая технология процесса размола улучшает прочностные показатели массы и снижает содержание костры. Способ позволяет упростить процесс транспортировки массы, исключив между ступенями насосы высокой концентрации, промежуточные ёмкости, шнековые транспортёры.

Важное достоинство системы – возможность довести количество вторичного пара до 80 % энергии, затраченной на размол, и соответственно повышение степени рекуперации пара.

Принципиальная технологическая схема современной установки для производства ТММ представлена на рис. 31.

Рис. 31. Принципиальная технологическая схема установки для производства ТММ: 1 – ёмкость для щепы; 2 – установка для промывки щепы; 3 – устройство для обезвоживания щепы; 4 – винтовой питатель; 5 – пропарочная камера; 6 – дисковая мельница первой ступени размола; 7 – циклоны; 8 – дисковая мельница второй ступени размола; 9 – бассейн для устранения латентности; 10 – сортировки; 11 – промежуточный бассейн; 12 – двухбарабанные прессы; 13 – дисковая мельница для размола отходов; 14 – башня для хранения ТММ.

Щепа, поступающая на установку, проходит сортирование и промывку с целью отделения щепы большого размера и «мелочи», а также удаления из потока инородных включений (песка, кусочков резины, металла и т. д.). Кроме того, при промывке влажность щепы повышается до 30 % и выше.

После промывки щепа посредством винтового питателя подаётся в устройство для пропарки при повышенной температуре и давлении (щепа после промывки может подвергаться предварительной обработке паром при температуре 70 – 80 0С в течение 10 мин для выравнивания по влажности, удаления воздуха и размораживания древесины в зимний период), а затем на механическую обработку (размол) в дисковую мельницу.

Термогидролитическую обработку (пропарку) щепы перед размолом проводят при температуре 95 – 135 0С, давлении 100 – 300 кПа в течение 0,5 – 3,0 мин. Параметры предварительной обработки определяются требованиями, предъявляемыми к ТММ и видам продукции, в которых масса будет использована в композиции. При изготовлении ТММ для печатных видов бумаги давление должно быть 200 кПа, а картона – 300 кПа.

После 2-й ступени размола масса разбавляется и направляется в бассейн для устранения латентности. Затем ТММ проходит последовательно операции сортирования, очистки, если необходимо, отбеливается и аккумулируется в ёмкости для хранения.

На рис. 32 приведена принципиальная схема производства белёной ТММ на Сыктывкарском ЛПК (более подробная схема – см. раздаточный материал). Полученный полуфабрикат используется в производстве книжно-журнальной бумаги (до 76 %) в композиции с белёной сульфатной целлюлозой (хвойной – 15 %, лиственной – 9 %). Показатели качества ТММ: степень помола 74 – 80 0ШР, разрывная длина не менее 3,8 км, белизна не менее 70 %.

РАСЧЁТ И ВЫБОР РАЗМАЛЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ - Расчет массы подготовительного отдела фабрики легкомелованной бумаги

Рис. 32. Принципиальная схема производства белёной ТММ.

Процесс производства ТММ предусмотрен в схеме по способу «Юльхятандем» и включает следующие технологические операции. Приготовление щепы – хранение на складе и промывка оборотной водой при температуре 70 0С. Пропарка при температуре 115 – 125 0С в течение 2 – 3 мин паром, образующимся в рафинёре. Избыток пара поступает в систему теплорегенерации.

Размол щепы проводится в две ступени в дисковых рафинёрах, работающих под давлением. На каждой ступени размола установлены по 5 штук дисковых рафинёров «Юльхя SD-54» мощностью по 5000 кВт. Щепа из рафинёров первой ступени во вторую ступень размола подаётся выдувкой за счёт низкого давления в рафинёрах второй ступени.

Отбелка непосредственно после размола ТММ позволяет иметь высокую температуру при отбелке без использования свежего пара. Отпадает также необходимость установки оборудования для сгущения массы до 18 %. Отбелка на первой ступени осуществляется пероксидом водорода при концентрации 17 – 18 % и температуре 80 0С в течение 0,5 ч. Степень белизны массы после первой ступени повышается на 15 единиц.

Сортирование массы предусмотрено в одну ступень в напорных сортировках закрытого типа и в четыре ступени на вихревых конических очистителях.

Сгущение ТММ предусмотрено на вакуум-фильтрах до концентрации 10 – 15%, аккумулирование при высокой концентрации в бассейнах объёмом 1250 м3.

Вторая ступень отбелки ТММ и дитионитом натрия предусмотрена в башне объём 400 м3 при концентрации 4,5 %.

Для размола отходов используются мельницы МД-5Ш1 мощностью по 5000 кВт, работающие при атмосферном давлении. Количество отходов составляет от 25 % общей мощности установки.

Регенерация тепла осуществляется направлением образующегося в мельницах избыточного тепла в теплообменник, где получают тёплую воду, используемую для промывки щепы.

§

Процесс получения ХТММ во многом подобен процессу получения ТММ и отличается от последнего использованием во время пропарки щепы или размоле некоторых химикатов, главным образом, сульфита натрия и щелочи, а также тем, что в качестве сырья можно использовать лиственные породы древесины.

Выход химико-термомеханической массы несколько ниже, чем термомеханической, но получаемая масса характеризуется максимальной, по сравнению с другими видами древесной массы, полученными из того же сырья, длиной волокна, повышенной белизной и при формировании бумаги даёт лист с более равномерной структурой.

ХТММ может быть использована в композиции газетной, журнальной, лёгкой мелованной бумаги и в производстве санитарно-гигиенических видов бумаги. Газетная бумага из ХТММ по своим свойствам аналогична газетной бумаге стандартной композиции (20 % целлюлозы 80 % ДДМ).

Технологическая схема производства ХТММ, независимо от вида древесного сырья, состоит из следующих операций:

– предварительная подготовка щепы, включая её сортирование, промывку и предварительную пропарку;

– пропитка щепы химическими реагентами;

– термическая обработка щепы – «скоростная варка» и механический размол в одну или две ступени под давлением или без давления;

– сортирование, снятие латентности, отбелка, сгущение хранение, при необходимости – сушка.

При получении ХТММ важнейшим фактором является степень химического воздействия на древесное сырьё, показателем которого служит выход массы (88 – 96 %).

Химическую обработку для получения ХТММ и ХММ можно осуществлять на различных стадиях технологического процесса: до размола щепы или во время размола, а также после первой или второй ступени размола.

Во всех случаях основной реакцией при обработке щепы или полумассы сульфитом или гидросульфитом является сульфонирование лигнина, приводящее к повышению гидрофильности, снижению температуры размягчения его, получению более гибких и пластичных волокон.

С повышением степени сульфонирования качество получаемой массы улучшается: повышается содержание длинноволокнистой фракции, увеличивается гибкость и пластичность этой фракции, соответственно возрастают межволоконные связи при формировании бумажного листа и растёт её разрывная длина. В процессе получения ХТММ при обработке щепы в нейтральной или слабокислой среде (рН = 5,5–6,5) сульфонируются только группы Х и Z лигнина (группа А); группа В в этих условиях не реагирует с бисульфитом, и в раствор переходит незначительное количество лигнина.

Использование химических реагентов при производстве ХТММ обеспечивает более высокую белизну полуфабриката, чем у ТММ, и значительно снижает содержание экстрактивных веществ.

Технологическая схема производства ХТММ представлена на рис. 33, принципиальная схема – на рис. 34. Технология производства ХТММ отличается от производства ТММ главным образом тем, что пропарка щепы перед размолом совмещена с обработкой химическими реагентами. Вид химиката для обработки определяется породой древесины. Для обработки хвойной древесины обычно используют Na2SO3 или NaHSO3 (расход 1 – 5 % от массы а.с. древесины), а лиственной древесины – Na2SO3 совместно с NaOH или Na2СO3 (расход Na2SO3 0–3 %, NaOH 1–7 %).

Условия обработки щепы («скоростной варки») – 120 – 135 0С в течение 2 – 5 мин при получении ХТММ из хвойной древесины и 100 – 120 0С в течение 0 – 5 мин – из лиственной древесины.

РАСЧЁТ И ВЫБОР РАЗМАЛЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ - Расчет массы подготовительного отдела фабрики легкомелованной бумаги

Рис. 33. Типичная технологическая схема производства ХТММ или ХММ: 1 – бункер с «живым дном» для хранения щепы; 2 – импрегнатор Прекс; 3 – ёмкость для предварительной обработки (варки) щепы; 4 – циклон; 5 – винтовой питатель пробкового типа; 6-дисковая мельница первой ступени размола; 7 – промежуточный бассейн; 8 – двухбарабанный сгуститель; 9 – дисковая мельница второй ступени размола; 10 – бассейн несортированной массы.

Для получения ХТММ с оптимальными свойствами из древесины берёзы рекомендуется подвергать щепу перед размолом двухступенчатой обработке: на первой ступени – мягкая щелочная обработка, на второй ступени – сульфонирование при рН = 6,5. Необходимость такой двухступенчатой обработки связана с тем, что оптимальное протекание реакций углеводов со щёлочью и лигнина с сульфитом происходят при разных значениях рН, поэтому обработка в одну ступень приводит к большей деструкции углеводов и снижению выхода.

Выход ХТММ из хвойной древесины 91 – 96 %, из лиственной – 88 – 95 %.

Наибольшее влияние на выход оказывает пропитка щепы химическими реагентами и её термогидролитическая обработка (варка). Для получения однородной высококачественной ХТММ необходимо, чтобы щепа поглощала постоянное количество реагента, а температура и продолжительность варки не были подвержены колебаниям.

РАСЧЁТ И ВЫБОР РАЗМАЛЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ - Расчет массы подготовительного отдела фабрики легкомелованной бумаги

Рис. 34. Принципиальная технологическая схема производства ХТММ/ХММ.

Наилучшие результаты при пропитке древесного сырья химическими реагентами получены при использовании импрегнатора «Прекс», обеспечивающего быструю и равномерную пропитку. Принципиальное устройство импрегнатора «Прекс» показано на рис. 35. Щепа поступает в аппарат и сжимается в винтовом питателе 1, при этом из неё удаляяются влага, воздух и значительная часть экстрактивных веществ. После сжатия щепа поступает в нижнюю часть пропиточного устройства, в котором расширяется, впитывая реагенты подобно губке. Пропитка щепы продолжается в пропиточной колонке 2. Пропитанная щепа винтовым питателем 3 подаётся в промежуточный бассейн или в устройство для термогидролитической обработки древесного сырья.

Рис. 35. Импрегнатор «Прекс»: 1 – винтовой питатель (шнек-пробкообразователь); 2 – пропиточная колонка; 3 – винтовой питатель.

Термогидролитическая обработка пропиточная химикатами щепы («скоростная варка») проводится в паровой фазе в аппаратах вертикального типа и в жидкой фазе в горизонтальных аппаратах шнекового типа.

§

Химико-механическая масса по свойствам занимает промежуточное положение между чисто механической массой и полуцеллюлозой. Получается она скоростной варкой с последующим размолом по такой же технологической схеме, что и ХММ (см. рис. 34), но с использованием более глубокой химической обработки, т.е. варкой при больших расходах химических реагентов, при более высоких температурах и продолжительности. Сырьём служит древесина как хвойных, так и лиственных пород, причём в последние годы все более широкое применение находит древесина лиственных пород.

Размол при выработке ХММ производится при атмосферном давлении.

При получении ХММ химические реагенты интенсивно воздействуют на древесное сырьё. Образующаяся при обработке твёрдая лигносульфоновая кислота, гидрофильная по природе, способствует размягчению щепы и повышению степени набухания волокон.

При воздействии щелочных реагентов также повышается набухание волокон частично благодаря растворению углеводной фракции, а частично в результате деацетилирования гемицеллюлоз, что особенно важно при использовании древесины лиственных пород. Частичное растворение древесины приводит к повышению загрязнённости сточной воды.

При производстве ХММ в процессе размола щепы образуется мелочь в результате удаления первичной стенки и наружного слоя вторичной стенки. Однако благодаря размягчению срединной пластинки разделение волокон происходит с образованием незначительного количества мелковолокнистой фракции при полном отсутствии костры.

Выход ХММ ниже, чем ХТММ, из-за более интенсивного воздействия химических реагентов. Выход и свойства ХММ зависят от вида и свойств древесного сырья, режимов предварительной обработки (варки), размола, а также от степени помола полуфабриката. Выход ХММ из древесины хвойных пород – 87 – 91 %, из лиственной древесины – 80 – 88 %.

Обработка щепы химическими реагентами может производиться, как в паровой, так и в жидкой фазе.

Варка щепы при получении ХММ из древесины хвойных пород проводится при расходе Na2SO3 12 – 17 % мас. а.с. веществ в течение 10 – 60 мин при температуре 130 – 170 0С.

После варки из щепы удаляется отработанный раствор Na2SO3, а щепа подвергается размолу в две ступени при атмосферном давлении.

Лигнин, содержащийся в лиственной древесине, гораздо труднее подвергается сульфонированию, чем лигнин древесины хвойных пород. Для сульфонирования лигнина лиственной древесины необходимы большая продолжительность варки и использование, кроме сульфита натрия, гидроксида натрия. Увеличение продолжительности обработки и расхода химических реагентов сопровождается снижением выхода и коэффициента светорассеяния полуфабриката.

ХММ из лиственной древесины можно получать варкой в течение 10 – 60 мин при расходе Na2SO3 около 16 % мас. а.с. вещества и температуре 130 0С. При повышении температуры варки до 160 0С увеличиваются показатели механической прочности полуфабриката, но снижаются коэффициент светорассеяния, выход и увеличивается загрязнённость сточной воды. ХММ из лиственной древесины, полученная при высоких расходе химических реагентов, температуре и продолжительности варки, по свойствам приближается к сульфитной целлюлозе.

Показатель рН оказывает значительное влияние на белизну полуфабриката; для получения высокой степени белизны начальный рН должен составлять 7 – 8.

Существует несколько вариантов производства ХММ, которые отличаются в основном, видом химического реагента, используемого для обработки древесного сырья. Из них наибольшее распространение получили сульфонированная ХММ (СХММ) и бисульфитная ХММ (БХММ).

Регенерация тепла при производстве древесной

Массы из щепы

Характерной особенностью процесса производства древесной массы из щепы, прежде всего термомеханической массы, является то, что большая часть всей затрачиваемой при размоле энергии (до 85-90 %) расходуется на образование вторичного пара из влаги, поступающей с древесным сырьём в зону размола.

На собственно размол и рафинирование волокон расходуется менее 10 – 15 % от общего количества затрачиваемой энергии. В зоне размола образуется от 1300 до 2500 кг пара на 1 т получаемого полуфабриката. Используя этот пар, можно регенерировать от 40 до 80 % энергии, расходуемой на размол, и тем самым существенно улучшить технико-экономические показатели процесса производства древесной массы в целом. При использовании систем, позволяющих регенерировать 80 % пара, образующегося в зоне размола, энергетические затраты на производство ТММ снижаются до уровня затрат на производство обычной ДДМ.

Пар, образующийся в зоне размола щепы, содержит химические вещества и механические примеси.

В сконденсированном паре, отобранном из зоны размола ТММ, содержатся этанол, муравьиная и уксусная кислоты, смоляные кислоты, экстрактивные вещества, скипидар.

Благодаря наличию муравьиной и уксусной кислот конденсат имеет кислую реакцию, и поэтому теплообменная аппаратура должна изготовляться из кислотостойких материалов.

Содержание механически увлечённых примесей в паре составляет в среднем 50 – 200 мг/кг конденсата. Вторичный пар, образовавшийся в процессе размола щепы, может использоваться:

– для подогрева щепы в пропарочных камерах перед размолом;

– для получения в скруббере горячей воды, используемой для промывки щепы или для размораживания в зимний период балансовой древесины перед окоркой;

– для получения в теплообменниках чистой горячей воды с температурой до 90 0С, которая в дальнейшем используется для подогрева воздуха, подаваемого под сушильные колпаки бумагоделательных машин, или непосредственно для отопления жилых или производственных помещений;

– для сушки волокнистых материалов;

– для сушки пиломатериалов и т.д.

Наиболее эффективно регенерация пара осуществляется на установках по получению древесной массы из щепы, в которых размол на обеих ступенях осуществляется под давлением (способ «Тандем») фирмы «Юльхяваара», Финляндия. Схема такой установки показана на рис. 37.

РАСЧЁТ И ВЫБОР РАЗМАЛЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ - Расчет массы подготовительного отдела фабрики легкомелованной бумаги

Рис. 37. Схема регенерации тепла на установке Тандем – ТММ.

Пар отбирается из циклонов первой и второй ступени размола при давлении 250 кПа. Этот пар после промывки направляется в пластинчатый теплообменник и после него при давлении 220 – 230 кПа подаётся в сушильные цилиндры бумагоделательной машины. В зависимости от производительности установки можно получить от 700 до 2100 кг чистого пара на тонну массы. Стоимость регенерированного чистого пара составляет около 40 % от стоимости всей затраченной на размол энергии.

Разработанная фирмой «Валмет» система термомеханической рекуперации позволяет регенерировать до 80 % энергии, расходуемой на размол (рис. 38). Основные достоинства системы: малые габариты, простота и надёжность, конструкции, гибкость при изменениях режимов нагрузки.

РАСЧЁТ И ВЫБОР РАЗМАЛЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ - Расчет массы подготовительного отдела фабрики легкомелованной бумаги

РАСЧЁТ И ВЫБОР РАЗМАЛЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ - Расчет массы подготовительного отдела фабрики легкомелованной бумаги

Рис. 38. Система ТМР.

§

Сортирование и очистка – технологические операции, которые осуществляются при производстве всех видов механической массы с целью улучшения качества полуфабриката: повышения показателей механической прочности, снижения содержания костры, грубой длинноволокнистой фракции и примесей неорганического характера.

Отходы сортирования подвергаются дополнительному размолу и направляются либо на повторное сортирование, либо смешиваются с сортированной массой. Перспективным для предприятий России является метод переработки отходов сортирования с предварительной обработкой их химическими реагентами.

Перед сортированием всех видов механической массы (за исключением ДДМ) проводится устранение латентности полуфабриката.

Термином «латентность», или «латенсия» (от лат. «lateuc»), т.е. скрытое состояние, принято обозначать деформацию древесных волокон в дисковой мельнице, обусловленную высокой концентрацией и температурой в зоне размола и последующим резким охлаждением волокон при разбавлении. Латентность – явление, связанное с изменением физического состояния полимерных компонентов древесины.

Латентность устраняется перемешиванием массы при низкой концентрации (1–3 %) и температуре 20 – 95 0С.

После механической обработки древесного сырья и устранения латентности полученный полуфабрикат должен пройти сортирование и очистку для удаления из массы нежелательных составляющих.

Общими свойствами частиц древесного сырья и волокон механической массы, которые следует удалить при сортировании и очистке, являются высокая жёсткость и крайне низкая способность к образованию межволоконных связей. К ним относятся длинные грубые волокна, костра, «мини» – костра и обрезки.

При производстве механической массы из щепы используют следующие типы сортировок:

– напорные сортировки (работающие под давлением);

– сортировки МС.

Напорные сортировки принципиально отличаются от центробежных тем, что волокнистая масса проходит через отверстия сит благодаря давлению, создаваемому питающим насосом. Все аппараты этого типа имеют вертикальные цилиндрические сита с круглыми или щелевыми отверстиями. Различают два основных типа напорных сортировок: 1) с гидродинамическими лопастями (лопастные сортировки); 2) ротационные.

У лопастных сортировок рабочим элементом ротора служат лопасти, движущиеся в тангенциальном направлении относительно поверхности сита. При вращении ротора в лобовой части лопастей формируется зона повышенного давления, а в хвостовой части – пониженного давления. Это заставляет волокнистую массу менять направление и скорость своего движения через отверстия сит в момент прохождения лопасти, что способствует разрушению фильтрующего слоя и предотвращает забивание отверстий. Благодаря такой конструкции лопастные сортировки при небольшом диаметре отверстий сит сочетают высокую производительность и эффективность сортирования.

Ротор лопастных сортировок может иметь как цилиндрическую, так и коническую форму. Ротор конической формы по сравнению с цилиндрическим создаёт более однородный поток волокнистой суспензии в осевом направлении, что обеспечивает более равномерное давление у поверхности сита при прохождении лопасти. Он снижает пульсации у поверхности сита на 40 %, однако остаточный уровень пульсации достаточен для того, чтобы поддерживать поверхность сита свободной от волокон. Снижение пульсаций у поверхности сита позволяет снизить количество грубого волокна, продавливаемого сквозь отверстия, и в то же время уменьшить обратное всасывание мелочи внутрь сита.

Лопастные напорные сортировки также различаются: по направлению подачи массы (тангенциальные и аксиальные); по расположению лопастей (внутри сита, снаружи или их комбинация); по виду вращающегося рабочего органа (ротор или сортировочная корзина).

Ротационные напорные сортировки отличаются тем, что у них гидродинамические лопасти заменены сплошным цилиндрическим ротором. На поверхности ротора, обращённой к ситу, располагаются многочисленные металлические полусферы.

На современных установках по производству механической массы используются только напорные лопастные сортировки различной конструкции. Основные характеристики отечественные напорных сортировок типа СЦН приведены в таблице 9.

Сортировки МС работают при концентрации массы 3 – 5 %.

Таблица 9

Основные характеристики напорных сортировок

с цилиндрическим ротором

Показатель СЦН-0,4 СЦН-0,9 СЦН-2,0
Производительность, т/сут 30–160 75–3000 150–600
Максимальная концентрация массы, %
Давление поступающей массы, МПа 0,07–0,40 0,07–0,60 0,07–0,46
Расход разбавительной воды, л/мин до 800 до 2000 до 1400
Мощность электродвигателя, кВт
Масса, т 1,70 2,79 6,27

Очистка массы после сортирования и разбавления производится на гидроциклонах или центриклинерах.

При производстве механической массы гидроциклоны или центриклинеры выполняют две функции:

1) отделение коры, песка, кусочков металла и других инородных включений, загрязняющих массу;

2) классификация волокон по степени их фибрилляции, причём хорошо фибриллированные волокна направляются на сгущение и затем на хранение, а грубые – удаляются.

В производстве древесной массы из щепы, как и в производстве ДДМ, используются центриклинерные установки УВК-02, характеристика которых приведена в таблице 10.

Таблица 10

Основные характеристики центриклинерных установок УВК-02

Показатель УВК-50-02 УВК-120-02 УВК-180-02 УВК-300-02 УВК-400-02 УВК-500-02 УВК-700-02
Производительность, т/сут  

 

 

 

 

 

 

Количество очистителей, шт.:
1-ая ступень
2-ая ступень
3-ая ступень
 
 

 
 

 
 

 
 

 
 

 
 

 
 

Установленная мощность, кВт  

 

 

 

 

 

 

Масса, т 4,69 10,45 14,70 17,89 35,95 47,64 74,40

Отбелка древесной массы

§

ДМ является основным компонентом газетной бумаги и также широко используется в композиции других видов бумаги для печати и санитарно-бытового назначения. Ещё более широкое использование различных видов ДМ в композиции других видов бумаги сдерживается недостаточной белизной и низкой стабильностью белизны ДМ.

Белизна различных видов ДМ колеблется от 51 до 65 %. При использовании ДМ в композиции средних и высших сортов писчей бумаги и бумаги для печати требуется повышение белизны её до уровня полубелёной или белёной целлюлозы.

Причина окраски древесной массы – наличие окрашивающих веществ в исходной древесине. Считают, что окраску ДМ придают лигнин и лигноподобные вещества, прежде всего фенольные и энольные гидроксилы бензольных колец лигнина. Потемнение древесины, а следовательно, и ДМ вызывают также окрашенные производные хиноидного типа, являющиеся продуктом окисления лигнина кислородом.

К числу распространённых хромофоров относятся также группы =СО, -СН=СН-, в особенности, если они сопряжены с ядром.

Окраску ДМ придают также экстрактивные вещества и в первую очередь полифенолы.

Белизна ДМ определяется целым комплексом технологических факторов, среди которых основным являются:

– качество и белизна исходного древесного сырья;

– технология производства полуфабрикатов;

– режим отбелки и используемые химические реагенты.

Изменение белизны полуфабрикатов на различных ступенях производства представлена на рис. 39.

РАСЧЁТ И ВЫБОР РАЗМАЛЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ - Расчет массы подготовительного отдела фабрики легкомелованной бумаги

 
 
Рис. 38. Изменение белизны древесной массы на различных ступенях производства.
 
 

При производстве древесной массы без применения химических реагентов (ДДМ, РДМ, ТММ), как правило, используется древесина ели с небольшой примесью осины (до 10 %).

Древесина сосны не может быть использована при получении данных видов древесной массы виду высокого содержания смолистых веществ и повышенной «желтизны» полуфабриката, трудно поддающихся отбелке.

Белизна ХТММ, полученной из древесины ели, выше, чем у ТММ и определяется расходом Na2SO3 в процессе химико-термогидролитической обработки и расходом пероксида водорода при отбелке. ХТММ из ели при одинаковом расходе реагентов отбеливаются до более высокой степени белизны, чем ТММ.

Если полуфабрикаты, полученные из одного и того же древесного сырья, расположить по снижению их степени белизны, то получится следующий ряд: ДДМ>РДМ>ТММ.

Белизна ДДМ наивысшая среди всех полуфабрикатов высокого выхода – различных видов древесной массы и может достигать у небелёного полуфабриката 65 – 66 %. Белизна РДМ ниже на 2 – 3 %, что объясняется видом сырья (щепы) и характером его переработки (размол в дисковой мельницы).

Белизна ТММ ниже, чем у РДМ, также на 2 – 3 %, так как наряду с факторами, снижающими белизну РДМ, добавляется влияние повышенной температуры обработки и размола под давлением.

Белизна ХТММ и ХММ во многом определяется видом и расходом химических реагентов, а также режимом получения полуфабрикатов.

Процесс отбелки ДМ отличается от отбелки целлюлозы тем, что цель отбелки полуфабрикатов высокого выхода, в том числе и ДМ, – обесцвечивание лигнина и других окрашивающих компонентов без растворения их, что достигается модификацией хромофорных групп. Простейшие реакции, которые могут вызывать эти изменения в окрашенных веществах, – окисление и восстановление.

Промышленное применение имеют три способа отбелки ДМ: восстанавливающими реагентами, окисляющими реагентами и комбинированная отбелка.

К восстанавливающим реагентам, получившим наибольшее промышленное применение, относятся дитиониты цинка и натрия. В эту группу входит боргидрид натрия, но в промышленности он не применяется из-за высокой стоимости. Все эти реагенты отбеливают в кислой среде.

Из окисляющих реагентов применяются пероксиды натрия и водорода, отбеливающие в щелочной среде. К этой группе можно отнести надуксусную кислоту, отбеливающую в нейтральной среде.

Комбинированная отбелказаключается в применении на первой ступени отбелки окисляющих, на второй – восстанавливающих реагентов.

Отбелка всеми известными реагентами не обеспечивает стабильности белизны механической массы. Часть хромофорных групп не восстанавливается и не окисляется ни одним из применяемых реагентов, некоторые же хромофорные группы после отбелки восстанавливающими реагентами способны вновь быстро окисляться, восстанавливая свою окраску.

Отбелка дитионитами

Дитиониты (ДТ) является одним из самых сильных восстановителей, используемых в настоящее время в промышленности. Применение их для отбелки ДМ не требует изменения технологии ее производства и больших капитальных затрат. Особенности отбелки ДТ – очень быстрое воздействие на ДМ, даже при низкой температуре, и высокий эффект отбелки ДМ из тёмной или окрашенной древесины.

Одним из недостатков использования ДТ является низкая стабильность их в присутствии кислорода воздуха. На воздухе ДТ быстро разлагаются с выделением кислых продуктов, снижающих рН до таких пределов, при которых сами становятся катализаторами разложения.

Для предохранения от соприкосновения с кислородом воздуха отбельные растворы ДТ хранят под слоем чистого минерального масла.

Разложение ДТ в присутствии окислителя (кислорода воздуха) может идти до конца. При этом трехвалентная сера переходит в 4- и 6- валентные соединения (HSO4, HSO3):

Na2S2O4 O2 H2O ® NaHSO3 NaНSO4;

Однако водные растворы ДТ распадаются и в условиях тщательной герметизации вследствие того, что анионы ДТ могут реагировать между собой по уравнению

2Na2S2O4 H2O ® Na2S2O3 2NaHSO3;

Поэтому и при герметизации необходимо избегать длительного хранения растворов ДТ, т.е. следует готовить их небольшими порциями (хранить не более двух часов).

Таким образом, водные растворы дитионита, кроме S2O42-, содержат SO42-, S2O32- и SO32-.

Существует несколько точек зрения на отбелку древесной массы дитионитом.

Считается, что белящим реагентом является дитионит-ион S2O42-.

Однако ряд авторов считает, что в воде происходит разложение Na2S2O4 на бисульфит Na и соль натрия непрочной сульфоксильной кислоты, которая является отбеливающим реагентом:

Na2S2O4 H2O ® NaHSO3 NaHSO2.

Подтверждением данной теории является то, что отбелка древесной массы происходит и в том случае, когда в растворе практически отсутствуют дитионит-ионы.

Условия отбелки.

Расход ДТ на отбелку обычно не превышает 1 % от массы волокна, так как наибольший прирост белизны ДМ (8 – 10 %) достигает при расходе 0,5 – 1,0 %.расход более 1 % экономически нецелесообразен.

рН среды должен быть в пределах 5,0 – 6,5. При рН ниже 5 ДТ начинает сильно разлагаться, что снижает эффективность отбелки. Понижение рН создаёт также опасность коррозии оборудования. Поэтому при отбелке ДТ, если создаётся опасность понижения рН, рекомендуется регулировать рН добавкой щелочи или буферных веществ. Однако рН не должен быть выше 7, так как в щелочной среде в массе могут происходить нежелательные реакции, способствующие образованию новых хромофоров и пожелтение массы.

Восстановительная способность ДТ и ОВП системы ДТ-ДМ возрастает с повышением температуры, соответственно увеличивается и эффективность отбелки.

Отбелка ДМ может производиться при температуре 35 – 95 0С, оптимальная температура 65 – 75 0С. Повышение температуры существенно сокращает продолжительность отбелки до достижения максимальной белизны, и тем самым уменьшается влияние кислорода воздуха на процесс. При температуре 65 – 75 0С время отбелки составляет 20 – 40 мин, при 30 – 35 0С – 1 – 1,5 ч.

Концентрация массы – 2,5 – 6,0 %. Такая низкая концентрация позволяет быстро и тщательно смешать ДТ с массой и исключает влияние воздуха. При концентрации ниже 2,0 % на эффективность отбелки отрицательное влияние оказывает кислород, растворённый в воде.

При отбелке ДТ с целью уменьшения отрицательного воздействия ионов металлов, главным образом железа, обычно используются полифосфаты (ТПИФ Na5P3O10), обычные соли фосфорной кислоты, например, тринатрийфосфат, азотосодержащие органические соединения типа трилона Б (соли этилендиаминтетрауксусной кислоты – ЭДТК Na2). Установлено, что фосфор и азотосодержащие комплексообразующие соединения заметно повышают конченую белизну массы (на 4 – 4,5 %). Расход этих веществ 0,2 – 1,0 % от массы волокна. Подают их в массу до перемешивания с ДТ или одновременно с ДТ.

Белящее действие ДТ цинка и ДТ натрия по существу равноценно, но ДТ цинка придаёт массе более устойчивую белизну, чем ДТ натрия, и повышает биостойкость белёной ДМ. В производстве ДМ обе соли применяются примерно в одинаковой степени. Иногда предпочтение отдают ДТ цинка, так как его можно приготовить на месте потребления путём насыщения суспензии цинковой пыли в воде сернистым газом, а также из-за большей стойкости его растворов к воздействию воздуха и кислот.

Однако при отбелке ДТ цинка в оборотной воде накапливаются сульфид-ионы, которые способствуют коррозии оборудования и пожелтению массы. Но ДТ цинка в отличие от ДТ натрия не воспламеняется, что важно при практическом использовании.

Отбелка ДТ проводится иногда в имеющихся на предприятиях массных бассейнах, где масса обычно тёплая и готова к отбелке; требуется дополнительно установить только оборудование для приготовления растворов ДТ и связывающего агента. Однако в бассейнах смешение ДТ с массой медленное и может быть неравномерным. Белизну ДМ при такой отбелке можно повысить на 4 – 8 %.

Наиболее тщательное удаление воздуха из массы и хорошее равномерное перемешивание с ДТ, необходимое для обеспечения максимального прироста белизны ДМ (на 8 – 10 %), достигаются на специальных установках, включающих закрытые бассейны и башни (рис. 40).

РАСЧЁТ И ВЫБОР РАЗМАЛЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ - Расчет массы подготовительного отдела фабрики легкомелованной бумаги

    
  
Рис. 37. Схема отбелки массы в башне дитионитом: 1 -древесная масса; 2 – пар; 3 – смеситель; 4 – связывающий агент; 5 – выход воздуха; 6 – вода; 7 – дитионит цинка; 8 -колонна предварительной выдержки; 9 – регулятор уровня; 10 – смешивающий насос; 11 – скребковый конвейер; 12 – отбеленная масса; 13 – башня с потоком снизу вверх.
 
 
 

Для отбелки наиболее приемлемы башни для массы невысокой концентрации с потоком снизу вверх. В этом случае масса соприкасается с воздухом лишь на выходе из башни, когда ДТ уже израсходован. Для более тщательного удаления воздуха из массы перед башней устанавливается колонка для предварительной её выдержки. Вся смешивающая часть установки находится под давлением, препятствующим проникновению воздуха в систему. Башни должны быть защищены нержавеющей сталью, латунью.

Промывка ДМ после отбелки ДТ обычно не производится и не рекомендуется, так как попадание в белёную массу ионов железа из воды вызывает потемнение массы.

Выход белёной ДМ после отбелки ДТ практически не снижается.

Отбелка пероксидами

Пероксид водорода в чистом виде представляет собой бесцветную сиропообразную жидкость (застывает при 0,5 0С), плотностью 1,5 г/м3; при нагревании, а также под воздействием щёлочи разлагается на воду и кислород. Добавка кислоты стабилизирует пероксид водорода, добавка некоторых металлов (Cu, Mn и др.) способствует его разложению.

Пероксид водорода по своим химическим свойствам является слабой кислотой и сильным окислителем. С водой он смешивается в любых соотношениях и в водных растворах в слабой степени подвергается диссоциации:

H2O2 « H HO2.

50 %-ный водный раствор имеет рН около 2,5; плотность его при 20 0С равна 1,2 г/см3.

Разбавленный раствор H2O2 имеет неприятный «металлический» вкус. Крепкие растворы H2O2 при попадании на кожу вызывают ожоги. В чистом виде пероксид водорода взрывоопасен, поэтому на предприятия он поступает в виде 30–50 %-ного водного раствора («пергидроля»), в алюминиевых цистернах, с добавлением некоторого количества серной кислоты.

Теплота растворения H2O2 в воде большая – порядка 1930 кДж на 1 кг воды. «Пергидроль» имеет рН около 4,5 – 5,0.

Кроме пероксида водорода, некоторое применение для отбелки получила его соль – пероксид натрия (Na2O2). Пероксид натрия – желтоватый порошок плотностью 1,6 г/см3, с температурой плавления 460 0С. Получается Na2O2 окислением металлического натрия в струе воздуха при 300 0С. Так же, как и Н2O2, пероксид натрия взрывоопасен; транспортируется в герметичных алюминиевых барабанах емкостью 180 кг.

В водных растворах Na2O2 гидролизуется:

Na2O2 H2O « NaOH H2O2,

Причём, образующийся пероксид водорода оказывает белящее (окислительное) воздействие на целлюлозное волокно.

Пероксид водорода обладает окислительным эквивалентом значительно более низким, чем у гипохлорита и диоксида хлора. Поэтому окислительное действие его избирательно и направлено исключительно на остаточный лигнин, точнее – на его хромофорные группы, разрушение которых обеспечивает эффективное повышение степени белизны.

Непосредственно белящее (окислительное) воздействие на древесные волокна оказывает пероксидный ион HO2, возникающий в результате гидролитической диссоциации пероксида: H2O2 « H HOO. Степень диссоциации очень мала (2,24×10-12 при 25 0С), но она усиливается при повышении температуры и по мере расходования иона HO2 на реакции с хромофорными группами лигнина. Диссоциации пероксида способствует также повышение рН, так как при этом сдвигается вправо равновесие реакции. Поэтому отбелку пероксидом ведут в щелочной среде (рН = 10–10,5), применяя в качестве щелочного буфера наряду с NaOH чаще всего силикат Na2SiO3. При рН > 10,5 усиливается побочные реакции щелочи с волокном, вызывающие потемнение массы и приводящие к снижению её белизны.

Вести отбелку пероксидом при низких рН не имеет практического смысла, так как в кислой среде пероксид нестоек и легко разлагается на воду и молекулярный кислород, который бесполезно выделяется из древесной массы в воздух. Разложение пероксида увеличивается в присутствии ионов тяжёлых металлов – Fe, Mn, Cu, Ni, которые образуют нестойкие пероксиды или комплексные соединения гидропероксидных ионов, ускоряющие разложение. Повышение температуры при отбелке в кислой среде ещё более усиливает разложение пероксида. Для уменьшения вредного действия ионов тяжёлых металлов в качестве стабилизатора добавляют MgSO4, однако при этом наблюдается снижение белизны.

При отбелке пероксидом достигается наиболее высокая и устойчивая белизна ДМ, чем при других способах отбелки.

Условия отбелки.

Расход отбеливающего реагента – не выше 2,0 – 2,5 %, так как степень белизны ДМ резко возрастает при расходах пероксида до 2,0 % от массы волокна, а при дальнейшем увеличении расхода повышение белизны замедляется.

Концентрация массы – 8,0 – 35,0 %. С повышением концентрации массы резко возрастают скорость отбелки, белизна ДМ, снижается стоимость отбелки. Это объясняется, во-первых, тем, что с водой при сгущении массы удаляются вещества, оказывающие разлагающее действие на пероксид, во-вторых, концентрация пероксида, щёлочи и силиката увеличивается. Кроме того, отбелка при высокой концентрации требует меньших производственных площадей и меньшей ёмкости оборудования. Поэтому отбелка часто проводится при высокой концентрации массы (20 – 35 %), иногда при средней (8 – 10 %). Отбелка при низкой концентрации (3 – 4 %) нецелесообразна, так как сильно увеличивается продолжительность отбелки и расход пероксида.

Температура отбелки – 40 – 70 0С. При отбелке на верхнем пределе указанных температур усиливается явление реверсии цвета, по-видимому, вследствие окрашивающего действия щёлочи при высоких температурах. Во избежание этого отбелка при высокой температуре (60 0С и выше) проводится с сокращением продолжительности и при меньшем расходе щёлочи.

Продолжительность отбелки – 1 – 2 часа. На скорость отбелки оказывают влияние все переменные факторы процесса: при повышении температуры и концентрации массы продолжительность снижается, с увеличением расхода пероксида возрастает. Так, оптимальный эффект отбелки при добавке 0,5 % Na2O2 наступает через 1 час, при добавке 1,0 % Na2O2 – через 1,5 часа, 2 % Na2O2 – через 2 часа.

Максимальный прирост белизны при отбелке пероксидом не совпадает с полным расходом пероксида. Обычно к концу отбелки остаётся неизрасходованным 10-30 % пероксида от её первоначального количества. Дальнейшая отбелка до полного расхода пероксида приводит к потемнению массы.

Оптимальный рН в начале отбелки 10 – 10,5 и постепенно падает до 8 – 9 в конце отбелки. При рН ниже 10 процесс отбелки замедляется, при рН выше 10,5 усиливаются побочные реакции щелочи с волокном, вызывающие потемнение массы.

При отбелке пероксидом водорода рН регулируется добавкой едкого натра и силиката натрия, при отбелке пероксидом натрия – добавкой серной кислоты и силиката натрия. Расход этих реагентов зависит от концентрации массы, количества отбеливающего реагента, температуры отбелки и других факторов. Например, при расходе H2O2 1 – 2 % от массы волокна, при температуре 55 – 60 0С и продолжительности отбелки 60 – 90 мин расход Na2SiO3 составляет 5 %, NaOH – 1 – 1,5 %, MgSO4 – 0,05 % от массы волокна. В практике обычно применяют NaOH и силикат натрия в соотношении 1:3. При наличии загрязнений массы (например, при высоком содержании железа) количество силиката может быть увеличено.

ДМ после отбелки пероксидом из-за остаточной щелочности имеет желтоватый оттенок, поэтому она обычно нейтрализуется до рН 5 – 6 водным раствором SO2, сульфитной варочной кислотой или минеральными кислотами при концентрации массы 3 – 4 %.

Пероксид является очень чувствительным реагентом по отношению к различным загрязнениям ДМ. Ионы тяжёлых металлов, бактерии, энзимы разлагают её, уменьшая отбеливающий эффект. С целью инактивации загрязнений применяется предварительная обработка ДМ перед отбелкой комплексообразующими агентами: ТПИФ Na5P3O10, ЭДТК Na4, ЭДТК Na2 (трилон Б), ДТПК Na5. Обработка этими веществами с расходом 0,2 – 0,5 % от массы волокна даёт дополнительный прирост белизны ДМ на 2,0 – 3,5 %.

Значительно влияет на степень отбелки пероксидами порода древесины (её естественная окраска) и продолжительность хранения. Пероксиды хорошо отбеливают ДМ из лиственных и из хвойных пород. Для массы из хвойных пород прирост белизны может составить 10 – 12 %, а из лиственных – больше. Плохо отбеливается пероксидом ДМ из сосны, её лучше белить с ДТ. С увеличением срока хранения древесины расход отбеливающих реагентов для отбелки ДМ до одной и той же белизны увеличивается.

На эффект отбелки пероксидом большое влияние оказывает и качество производственной воды, применяемой при отбелке. Она должна быть очищена от минеральных и органических примесей. Особенно вредны соли железа, меди марганца.

§

Основные условия эффективности отбелки пероксидом – равномерное перемешивание массы с отбеливающим раствором, контроль и регулирование продолжительности и температуры отбелки. Эти условия легко осуществимы при отбелке в башнях, поэтому такой способ является наиболее часто применяемым для отбелки ДМ. На рис. 42 приведена схема отбелки ДМ, приемлемая для любой концентрации и температуры массы. Башни для отбелки пероксидом должны быть защищены от коррозии резиной, коммуникации изготовлены из нержавеющей стали, баки для хранения пероксида водорода – из алюминия.

РАСЧЁТ И ВЫБОР РАЗМАЛЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ - Расчет массы подготовительного отдела фабрики легкомелованной бумаги

Рис.42. Схема отбелки древесной массы пероксидом водорода: 1 – небелёная масса; 2 – вакуумный сгуститель; 3 – отбельный раствор; 4 – пар; 5 – смеситель; 6 – отбельная башня; 7 – нейтрализационная камера; 8 – отбельная масса в бассейн- аккумулятор.

Поскольку ДДМ в нашей стране в основном используется в композиции газетной бумаги для печати, она отбеливается редко. Отбелке подвергаются все виды ДМ, получаемые из щепы размолом в дисковых мельницах.

Современная отбелка в башне может проводиться до полного расходования отбеливающего реагента. Белизна полуфабриката при этом стабилизируется путём понижения рН до 5,5.

Однако более эффективной считается отбелка при избытке пероксида водорода с повторным использованием остаточного реагента, который отделяется от массы на стадии промывки и сгущения после отбелки.

Одно из важнейших условий отбелка ДМ до высокой степени белизны – тщательная и многократная промывка полуфабриката, обеспечивающая удаление из массы экстрактивных веществ, ионов металлов и образующихся в процессе отбелки растворимых веществ. Промывка массы после первой и второй ступеней отбелки обеспечивает рециркуляцию и, соответственно, экономию отбеливающих реагентов и снижение загрязнённости сточной воды.

Варианты схем отбелок с рециркуляцией отбеливающих реагентов приведены на рис. 43.

РАСЧЁТ И ВЫБОР РАЗМАЛЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ - Расчет массы подготовительного отдела фабрики легкомелованной бумагиРАСЧЁТ И ВЫБОР РАЗМАЛЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ - Расчет массы подготовительного отдела фабрики легкомелованной бумаги

Рис. 43. Варианты технологической схемы двухступенчатой отбелки древесной массы пероксидом водорода: 1 – двухбарабанный пресс; 2 – смеситель; 3 – дисковый смеситель; 4 – башня отбелки первой ступени; 5 – башня отбелки второй ступени; 6 – сгуститель; 7 – пресс.

Для отбелки ТММ чаще всего применяют комбинированную отбелку с использованием на первой ступени пероксида водорода, а на второй – дитионита натрия. Прирост белизны при этом составляет 15 – 20 % при относительно небольших расходах указанных реагентов и общей невысокой стоимости процесса.

На Сыктывкарском ЛПК ТММ из ели, используемая в композиции книжно-журнальной бумаги, на первой ступени отбелки обрабатывается пероксидом водорода при расходе его 1,4 % от массы а.с. волокон в течение 30 мин при рН = 10 – 11, температуре 70 – 80 0С и концентрации массы 15 – 18 %. На второй ступени отбелки используется дитионит натрия в количестве 1 % от массы абс. сух. волокон. Отбелка проводится при рН 4,5, концентрации массы 4,5 % и температуре 50 – 60 0С в течение 40 – 60 мин. Белизна конечного продукта выше 70 %.

В случае пониженных требований к белизне волокнистого полуфабриката, как, например, для ТММ, используемой в композиции газетной бумаги, отбелка проводится либо в одну ступень пероксидом или дитионитом, либо в две ступени. В последнем случае на первой ступени используют бисульфит натрия, на второй – дитионит.

Варианты технологических схем двухступенчатой отбелки ДМ пероксидом водорода приведены на рис. 44 и 45.

РАСЧЁТ И ВЫБОР РАЗМАЛЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ - Расчет массы подготовительного отдела фабрики легкомелованной бумаги

Рис. 44. Схема двухступенчатой отбелки пероксидом водорода при средней и высокой концентрациях массы с рециркуляцией отбеливающего раствора: 1 – сгуститель; 2 – смеситель; 3 – башня для отбелки при средней концентрации; 4 – башня для отбелки при высокой концентрации; 5 – винтовые прессы; 6 – смеситель.

РАСЧЁТ И ВЫБОР РАЗМАЛЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ - Расчет массы подготовительного отдела фабрики легкомелованной бумаги

Рис. 45. Двухступенчатая схема отбелки механической массы пероксидаом водорода с использованием отработанного раствора: 1 – насос; 2 – двухбарабанный пресс для промывки; 3 – смеситель Rotomixer; 4 – башни для отбелки 1-й ступени; 5 – башня для отбелки 2-й ступени.

На рис. 46 приведена технологическая схема комбинированной отбелки ДМ пероксидом водорода и дитионитом.

РАСЧЁТ И ВЫБОР РАЗМАЛЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ - Расчет массы подготовительного отдела фабрики легкомелованной бумаги

Рис. 46. Отбелка пероксидом водорода в две ступени с дополнительной ступенью отбелки дитионитом (материалы фирмы «Andritz»): 1 – дисковый фильтр; 2 – мешалки; 3 – массные насосы; 4 – ленточные прессы; 5 – отбельная башня для массы средней концентрации; 6 – смеситель; 7 – отбельная башня для массы высокой концентрации; 8 – баки для фильтратов.

На рис. 47, 48 приведены технологическая и принципиальная схемы производства белёной ХТММ.

РАСЧЁТ И ВЫБОР РАЗМАЛЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ - Расчет массы подготовительного отдела фабрики легкомелованной бумаги

Рис. 44. Технологическая схема производства белёной ХТММ: 1 – промежуточный бункер для щепы; 2 – устройство для промывки щепы; 3 – устройство для обезвоживания щепы; 4 – импрегнатор Prex; 5 – пропарочная камера; 6 – дисковые мельницы 1-й ступени размола; 7 – циклон для отделения пара от массы; 8 – промежуточный бассейн для хранения массы; 9 – винтовые прессы; 10 – дисковые мельницы 2-й ступени размола; 11 – циклон; 12 – массный бассейн; 13 – сортировка; 14 – центриклинер; 15 – дисковый фильтр Hedemora; 16 – промежуточный бассейн для хранения массы; 17 – массный насос; 18 – двухбарабанные обезвоживающие прессы; 19 – смесители; 20, 21 – отбельные башни для массы средней и высокой концентрации соответственно; 22 – промежуточный бассейн; 23 – башня для хранения готовой массы; 24 – бак для отработанных отбеливающих реагентов.

РАСЧЁТ И ВЫБОР РАЗМАЛЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ - Расчет массы подготовительного отдела фабрики легкомелованной бумаги

Рис. 48. Принципиальные технологические схемы предприятий по производству БХТММ: а – предприятия первого поколения (установка с одной производственной линией); б – предприятия второго поколения (установка с двумя производственными линиями); в – современное предприятие.

Гост 9094-89 бумага для печати офсетная. технические условия от 22 июня 1989 –

     
ГОСТ 9094-89

Группа К61

ОКП 54 3131, 54 3132

Срок действия с 01.07.90
до 01.07.95*

в части бумаги N 2 марки Б – до 01.01.93*
_______________________________
* Ограничение срока действия снято по протоколу N 4-93
Межгосударственного Совета по стандартизации,
метрологии и сертификации (ИУС N 4, 1994 год). –
Примечание изготовителя базы данных.

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством лесной промышленности СССР,

Государственным комитетом СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли

ИСПОЛНИТЕЛИ

Ю.В.Сазанова, Т.А.Федорова, В.И.Листратенко, канд. техн. наук, А.А.Загорский

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам N 1823 N 22.06.89

Срок первой проверки – 1993 г.

Периодичность проверки – 5 лет

3. ВЗАМЕН ГОСТ 9094-83

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Настоящий стандарт распространяется на бумагу, предназначенную для печатания иллюстрационно-текстовых изданий и изобразительной продукции офсетным способом и устанавливает требования к офсетной бумаге, изготовляемой для нужд народного хозяйства и экспорта.

1.1. Бумага должна изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическим регламентам, утвержденным в установленном порядке.

1.2. Основные параметры и размеры

1.2.1. Бумага должна изготовляться следующих номеров и марок:

N 1 – из беленой целлюлозы, в том числе лиственной – не более 80;

N 2 марки А – из беленой целлюлозы и не более 50% беленой древесной массы;

N 2 марки Б – из беленой целлюлозы и не более 50% белой древесной массы.

Назначение бумаги приведено в приложении.

1.2.2. Бумага должна изготовляться в рулонах и листах.

Бумага N 1 массой бумаги площадью 1 м 220 и 240 г должна изготовляться в листах, по требованию потребителей – в рулонах.

1.2.3. Размеры листовой бумаги, ширина рулона, предельные отклонения по размерам и косине должны соответствовать ГОСТ 1342.

1.2.4. Диаметр рулона должен быть (850±50) мм.

По согласованию с потребителем допускается изготовление рулонов бумаги диаметром до 1100 мм.

1.2.5. Примеры условных обозначений:

офсетной бумаги N 1 высшего сорта массой бумаги площадью 1 м 70 г машинной гладкости с оптически отбеливающим веществом:

Бумага N 1 ВС 70 МГ ООВ ГОСТ 9094

То же, первого сорта массой бумаги площадью 1 м 70 г каландрированной без оптически отбеливающего вещества:

Бумага N 1 1с 70 К ГОСТ 9094

То же, первого сорта массой бумаги площадью 1 м 120 г каландрированной с оптически отбеливающим веществом, предназначенной для листовой печати в несколько листопрогонов:

Бумага N 1 1с 120 К ООВ ЛП ГОСТ 9094

То же, высшего сорта массой бумаги площадью 1 м 160 г машинной гладкости с оптически отбеливающим веществом, предназначенной для листовой печати в один листопрогон:

Бумага N 1 ВС 160 МГ ООВ МЛП ГОСТ 9094

1.3. Характеристики

1.3.1. Показатели качества офсетной бумаги должны соответствовать нормам, указанным в табл.1.

Таблица 1

Наименование показателя

Норма для бумаги

Метод испытания

N 1

N 2

Высший сорт

Первый сорт

А

Б

1. Масса бумаги площадью 1 м, г

65,0±2,0

65,0±2,5

60,0±2,0

60,0±2,5

По ГОСТ 13199

70,0±2,0

70,0

70,0±2,0

70,0

80,0±2,5

80,0

75,0±2,0

75,0

100±3

100

100±3

100

120±4

120

160±4

160

220±6

220±7

240±6

240±7

2. Плотность г/см бумаги машинной гладкости для массы бумаги площадью:

По ГОСТ 27015

1 м до 160 г

0,75-0,85

0,75-0,85

0,70-0,80

0,65-0,75

1 м 160 г

0,80-0,90

0,80-0,90

1 м св. 160 г

0,85-0,95

0,85-0,95

бумаги каландрированной

0,85-0,95

0,85-0,95

0,80-0,90

0,70-0,80

3. Разрывная длина, м, не менее:

По ГОСТ 13525.1

в машинном направлении бумаги, предназначенной для рулонной печати

3700

3500

3500

3000

в среднем по двум направлениям бумаги, предназначенной для листовой печати:

для массы бумаги площадью 1 м до 160 г

2400

2300

2300

2200

для массы бумаги площадью 1 м 160 г и свыше

2800

2500

4. Прочность на излом при многократных перегибах в поперечном направлении, число двойных перегибов, не менее:

По ГОСТ 13525.2 и п.3.3 настоящего стандарта

бумаги N 1

для массы бумаги площадью 1 м 65, 70 г

7

7

для массы бумаги площадью 1 м от 80 до 160 г

10

8

для массы бумаги площадью 1 м 160 г и свыше

20

10

бумаги N 2

14

10

5. Степень проклейки, мм

1,2-1,8

1,2-1,8

1,2-1,8

1,2-1,8

По ГОСТ 8049

для массы бумаги площадью 1 м 60 г

0,8-1,2

0,6-1,0

6. Белизна каждой стороны, %:

По ГОСТ 7690*

с оптически отбеливающим веществом

85,0-88,0

83,0-86,0

без оптически отбеливающего вещества

78,0-82,0

74,0-77,0

65,0-69,0

7. Гладкость, с, бумаги:

По ГОСТ 12795

машинной гладкости

30-80

30-80

30-80

30-80

каландрированной

80-150

80-150

80-150

80-170

8. Массовая доля золы, %

10-14

10-14

8-12

8-12

По ГОСТ 7629** и п.3.4 настоящего стандарта

9. Линейная деформация бумаги для листовой печати, %, не более

По ГОСТ 12057 и п.3.5 настоящего стандарта

в несколько листопрогонов

2,2

2,2

2,1

2,1

в один листопрогон

2,6

2,6

2,3

10. Сорность (число соринок на 1 м) площадью:

По ГОСТ 13525.4

от 0,1 до 0,5 мм, не более

80

100

180

300

св. 0,5 мм

0

0

0

0

11. Влажность, %, бумаги, предназначенной для:

По ГОСТ 13525.19***

рулонной печати

5,5±1,0

5,5±1,0

6,0±1,0

6,0±1,0

листовой     “

6,0±1,0

6,0±1,0

7,0

7,0

12. Стойкость поверхности к выщипыванию, м/с, не менее

2,2

2,0

1,9

1,6

По ГОСТ 24356

Офсетная печать. преимущества и особенности.

 Это самый распространенный способ печати в современной полиграфии. Больше половины всей печатной продукции изготавливают именно этим способом. Офсетная печать отличается большой производительностью и качеством печати, отлично справляется с задачей воспроизведения мелких деталей и передачей полутонов, однако есть свои недостатки и особенности.

Преимущества:

1. Высокое качество печати, с хорошей передачей цвета и контрастности изображений

2. Возможность печати на различных сортах бумаги, картона, самоклеющихся материалах и виниле

3. Высокая скорость печати

4. Экономичность при изготовлении средних и крупных тиражей

5. Во время печати тиража есть возможность корректировки цветовой гаммы, без изменения макета, что очень удобно, так как все предпечатные работы всегда трудоемки

Недостатки:

1. При печати на цветных бумагах меняется цветопередача

2. Невыгодно печатать маленькие тиражи

3. Невозможность выполнения срочного заказа, например, в течение нескольких часов, так как предпечатные процессы занимают достаточно много времени (фотовывод пленок и изготовление печатных форм) и после печати тираж должен высохнуть перед последующими постпечатными работами

Весь процесс изготовления тиража офсетным способом можно разбить на 3 этапа – предпечатные работы (prepress), печать (press) и послепечатную обработку тиража (postpress).

Традиционный вид предпечатных работ заключается в том, что сначала макет для печати нужного тиража готовят к выводу пленок, затем выводятся цветоделенные фотопленки (на каждую краску своя отдельная пленка), затем с пленок делают печатные формы из металлических пластин (в основном формы делают из алюминия). После готовности форм, их прилаживают к секциям печатной машины (у каждой краски своя отдельная секция) и начинается процесс печати. Правда, сейчас процесс предпечатной подготовки у многих состоит лишь в том, чтобы отправить файл с макетом на рип печатной машины. И машина сама вытравливает из металлических пластин необходимые цветоделенные формы. Но такой вид предпечатных работ стоит намного дороже из-за особенностей материала печатных форм, зато при использовании систем CTP («Computer-to-Plate» – с компьютера на форму) значительно сокращает время для изготовления тиража.

Первые листы с получившимся изображением (от 50 до 200 иногда и больше) не считаются тиражными, так как печатник при каждом заказе заново налаживает совмещение цветов и раскат краски, на это уходит от получаса и более времени. Когда же машина будет прилажена к печати данного тиража, начинается основной этап производства – непосредственно печать той продукции, которая будет отдана заказчику. Кстати, листовые офсетные машины не делают двустороннюю печать за один проход листа через все секции печатной машины, поэтому при двусторонней печати требуется вторая приладка для оборотной стороны. После того как тираж будет полностью отпечатан ему нужно время на просушку, чтобы высохла краска. И только после этого тираж можно будет резать и делать все дополнительные финишные работы (фальцовка, биговка, ламинация, склейка, тиснение и прочее-прочее-прочее).

Я уже упоминала в недостатках офсетного способа печати о том, что стоимость изготовления маленьких тиражей нерентабельна. Это происходит как раз из-за трудоемкого процесса приладки. Дело в том, что при расчете стоимости изготовления любого тиража в каждой типографии есть установленная цена за одну приладку на каждую имеющуюся печатную машину. В стоимость этой приладки входит дополнительный расход бумаги, амортизация самой печатной машины и время, потраченное на приладку и после печати тиража на то, чтобы привести печатную машину в готовность к последующим работам (после печати каждого тиража необходимо снимать формы и протирать все цилиндры, на которых осталось изображение с только что использовавшейся формы). Стоимость приладки одинаковая для любого тиража, будь то 20 или 200 000 тиражных печатных листов. Многие заказчики этого не понимают, ошибочно полагая, что в формировании цены на полиграфическую продукцию основная часть падает на стоимость бумаги. Конечно, при крупных тиражах так и есть, но при небольших заказах основную часть цены составляет именно приладка. Подробнее о ценообразовании в полиграфии позднее я напишу отдельно.

Офсетные печатные машины делятся на 2 типа – листовые и ролевые (рулонные, ротационные).

В листовых машинах печать производится на бумагу, предварительно нарезанную в листы. Эти листы могут быть форматами от приблизительно А4 (в некоторых случаях и менее) до 80х120 см и даже более. Многие печатные машины оснащены устройствами для дополнительных операций (нанесение различных лаковых покрытий, перфорация, нумерация и т.д.)

Ролевые машины печатают непосредственно с рулонов (ролей) бумаги. Эти машины обладают значительно более высокой скоростью, чем листовые, и поэтому обычно используются для объёмных печатных работ, таких как многотиражные газеты и журналы. К тому же ротационные печатные машины могут наносить изображение с двух сторон запечатываемой поверхности, что тоже ускоряет процесс полиграфического производства. Ролевые печатные машины часто способны выполнять даже операции, не связанные с печатью (например, фальцовку, укладку в тетради и резку).

Как и у любого другого способа печати у офсета есть свои особенности, о которых следует знать.

1. Офсет НЕ печатает белой краской. При печати на белой бумаге это не является проблемой, так как область, которая должна быть белого цвета просто не запечатывается. Но если нужно напечатать белым цветом на цветной бумаге, то офсет с такой задачей не справится.

2. Печать на синтетических и металлизированных бумагах, а также на самоклеющихся пленках необходимо делать фолиевыми или УФ-красками. Так как краски использующиеся обычно в офсетной печати должны впитываться в верхние слои бумаги, а приведенные выше материалы не обладают свойствами впитывания. Также следует знать, что УФ-красками печатают лишь немногие типографии.

3. Печать на рулонных машинах целесообразна при изготовлении многостраничной продукции тиражом свыше 10 000 экз. При меньших тиражах печать на такой машине будет экономически не выгодна.

4. Ротационные машины печатают только на тонких бумагах. На офсетных ролевых машинах возможна печать на бумаге плотностью от 35 г/м2 до 200 г/м2. Но на бумагах плотностью от 150 г/м2 до 200 г/м2 печатают только те типографии, у которых стоит новейшее оборудование для ролевой печати. Мало кто из наших полиграфистов может этом похвастаться.

5. Листовые офсетные машины печатают на бумагах с плотностью от 80г/м2 до 420 г/м. Соответственно на листовой машине нельзя напечатать тираж на газетной бумаге. Хотя в Москве наверняка найдутся энтузиасты.

6. При печати на матовой мелованной бумаге, в результате особенностей мелованного слоя, процесс высыхания краски происходит медленнее. Это приводит к отмару (пачкается) при послепечатной обработке. Исключить этот момент можно применением защитного лака, воднодисперсионного (ВД лак) или офсетного лака или увеличением срока сушки. Плотные заливки еще больше увеличивают этот эффект. Наличие таковых на обложках из плотных бумаг просто обязывает использовать лак.

7. Использование металлизированных цветов Pantone также ведет к необходимости последующего покрытия защитным слоем лака.

8. Процесс офсетной печати нестабилен. Задача печатника после приладки удерживать параметры печати с помощью шкалы контроля в допустимых пределах, на данном этапе развития технологии эти пределы различимы для глаза и полностью исключить разнотон (различие по цветам в одном тираже) не представляется возможным.

9. Цветопроба может только приблизительно воспроизвести цветовую гамму, которая получится при печати. Стопроцентного сходства добиться невозможно, т.к. для изготовления цветопробы используется абсолютно другая технология и материалы. При печати же на матовой или немелованной бумаге аналоговая цветопроба вообще не считается действительной.

10. Цветопробу нельзя сделать с использованием цветов Pantone.

11. Когда требуется максимальная точность воспроизведения цвета единственный выход – это сделать тиражный оттиск на той печатной машине и на той бумаге, на которой в последствии будет печататься весь тираж. При этом, чем меньший промежуток времени пройдет от момента пробной печати, тем точнее будет попадание.

Не смотря на все эти особенности офсет по сути является главенствующим способом печати именно благодаря высокому качеству. Если вы оглядитесь вокруг и посмотрите на всю печатную продукцию, которая вас сейчас окружает, то 80% того, что вы увидите, будет напечатано именно этим способом!

§

Цифровая печать самый оперативный способ изготовления полиграфии и пользуется большой популярностью при печати малых тиражей (до 1000 оттисков). Этот метод печати приходит на помощь при очень срочных заказах, которые были нужны клиенту «еще вчера». 

Цифровая печатная машина – это большой принтер, не требующий длительного предпечатного процесса, так как печать происходит непосредственно с  файла готового макета. Как и все принтеры, цифровые машины бывают лазерными (печатают порошковым тонером, припекающимся к бумаге под действием температуры) и струйными (печатают чернилами, как фотопринтеры). Первый вариант встречается гораздо чаще, так как у машин, использующих чернила высокая себестоимость каждого оттиска, что не всегда позволяет давать конкурентные цены.  

Существует огромное разнообразие цифровых печатных машин и у каждой из них есть свои сильные и слабые стороны. Однако есть ряд достоинств и недостатков, присущих всей цифровой печати в целом.

       Преимущества:

1.       Подходит для печати малых тиражей (от 1 экземпляра)

2.       Короткие сроки изготовления печатной продукции (от пары минут до одного-двух дней, в зависимости от объема и сложности послепечатных работ)

3.       Возможность персонифицировать отпечатки, оперативно изменять текст или изображения, делать нумерацию или любую другую печать переменных данных

4.       Перед печатью можно сделать пробный оттиск, который по качеству будет идентичен всему тиражу

5.       Обладает высокой цветопередачей и качеством печати изображений и фотографий

Недостатки:

1.       Высокая стоимость при печати больших тиражей

2.       Ограничение по запечатываемым материалам; невозможность печати на толстом картоне и очень тонких бумагах (например, на газетной)

3.       Качество запечатывания фактурных бумаг значительно уступает офсету и шелкографии

4.       Очень часто возникают проблемы с печатью плашек, особенно темных цветов (синие заливки получаются хуже всего)

5.       Ограничения по формату печати. Как правило, цифровые машины печатают на бумаге немного превышающей формат А3. Гораздо реже встречаются машины А2 формата

Дальше я перечислю особенности при печати цифровым способом, которые у меня не поднялась рука отнести к недостаткам, хотя именно таковыми они скорее всего и являются. Но зная слабые стороны цифровой печати можно легко их обыграть, скорректировав макет или параметры заказа.

Особенности:

1.       На многих цифровых машинах печать «бросает» от листа к листу, вызывая при этом погрешность расположения печатной области от 0,5 до 3 мм. Поэтому отступы от края изображения или текста нужно делать больше, чем при других способах печати (иначе на одном экземпляре готовой продукции текст может находиться на расстоянии 2 мм от края, а на другом на 4 мм). Из-за этого также могут возникнуть проблемы со сложной постпечатной обработкой, например, с вырубкой, так как при вырубке тоже есть свои погрешности

2.       Очень часто в тиражах встречается дефект под названием «марашки» (белые точки с незапечатанной областью, особенно неприятно их видеть посередине листа с полной заливкой)

3.       При полной запечатки листа плохо ложится ламинация, не редкость когда ламинация просто слезает с готовой продукции

4.       Некоторые типографии печатают на специальной бумаге, предназначенной только для цифровой печати, и не всегда клиентов устраивает эта бумага

5.       Не все цифровые машины пригодны для печати по готовым конвертам, так как из-за силиконовой ленты конверты часто застревают внутри машины, декстриновые полосы портят валы в машине

6.       После печати тиража (например, бланков или приглашений)на цифровых машинах, использующих порошковый тонер, нельзя что-либо впечатывать на обычном лазерном принтере. Это происходит из-за того, что тонер под действием температуры принтера может расплавиться и все изображение «поплывет»

7.       Так же после печати на цифровой машине, использующей порошковый тонер, нельзя сделать УФ-лакировку, как сплошную, так и выборочную

8.       Плашки значительной площади и растянутые градиенты могут «полосить». То есть печать будет неоднородной, а как бы в полоску более темных и более светлых оттенков

9.       Существуют цифровые машины, печатающие серебряными и бронзовыми красками, так же Panton-ами. Но стоимость печати на них высокая, в связи с этим такие машины стоят лишь в немногих типографиях

Хочу еще написать про качество печати цифровым методом. Как правило, все зависит от примененных дизайнерских решений при создании макетов печатной продукции. Причем это правило универсальное для всех способов печати. Грамотный дизайнер, знакомый с особенностями всех способов печати всегда способен сделать оптимальный макет для того или иного метода печати. Но, к сожалению, таких дизайнеров крайне мало и они на вес золота!

Возвращаясь же к качеству полиграфической продукции, сделанной на «цифре», то чаще всего оно сильно проигрывает офсету. Хотя бывают случаи, когда при печати с одного макета на «цифре» и офсете, в первом случае готовый тираж получается даже лучше. Опять же при печати на плохой офсетной машине хорошую полиграфию тоже не напечатаешь. Но даже при печати на разных цифровых машинах качество будет разным.

В последнее время все производители оборудования стремятся повысить скорость печати, доводя ее практически до офсетного уровня, что не всегда способствует улучшению качества самой печати. Так более «скорострельные» машины печатают более тонким слоем тонера, в отличии от машин со скоростью печати 3-10 листов А3 в минуту. Это ведет к тому, что насыщенность цветовой гаммы теряется, а качество печати иногда падает, особенно это заметно при полной запечатки.

На данный момент рынок производства цифрового печатного оборудования постоянно растет и развивается. Сейчас существуют цифровые машины, способные делать любую полиграфию высочайшего класса с возможностью различной постпечати. Но такие машины стоят от нескольких сот тысяч до полутора миллионов  долларов. В рамках нынешней конкуренции и некоторого спада спроса на полиграфию, только отважные покупают такое дорогостоящее оборудование. Так что не стоит надеяться встретить новейшую печатную технику в каждой типографии.

§

Термин “шелкография” (serigrafia) состоит из двух частей
– seri (греч. – шелк) и grafia (греч. – 
писать, изображение). Это означает, что происхождение этого слова имеет
отношение к работе, связанной с декорированием шелка или с помощью него. Однако,
современная трафаретная печать (так еще называют шелкографию) не имеет
практически ничего схожего с первоначальной техникой нанесения изображений на
различные поверхности.

Многие полагают, что шелкография появилась в Древнем Китае,
основываясь лишь на том факте, что в этой стране начали производить шелк еще за
1200 лет до н.э. Но нет никаких свидетельств подтверждающих возникновение
техники шелкографии именно в Китае. К тому же шелк был вовлечен в развитие
шелкографии лишь в XIXII веке н.э.

Судя по дошедшим до нас историческим фактам шелкография,
возможно, возникла в районе между Месопотамией и Финикией. Есть много указаний
на финикийцев, как хранителей шелкографии, которая тогда рассматривалась как
искусство.

Финикия была расположена на узкой полосе суши в восточной
части Средиземноморского побережья, на территории современного Ливана, Сирии и
Израиля. Финикийская цивилизация существовала около 1000 лет в промежутке между
 XIII и III веками до н.э. Финикийцы были
великими мореплавателями античности. Они плавали по всему бассейну Средиземного
моря, ходили за Гибралтарский пролив до Канарских островов, а на север доходили
до Великобритании. Используя свои прибрежные города как порты, они занимались
торговлей и экспортом собственных и привезенных из далеких земель товаров.

По одной из версий название «Финикия» происходит от греч.
φοινως — «пурпурный». Это связано с производством пурпуровой краски из особого
вида моллюсков, обитавших у побережья Финикии, которое было одним из основных
промыслов местных жителей. Финикийцы добывали красное вещество из железы
моллюска и использовали его для крашения тканей.

Изначально Финикийцы окрашивали ткань ручным методом, но затем
с развитием торговых отношений, чтобы повысить производительность они нашли
способ наносить рисунки на ткани с помощью более сложных технологий, используя
для воспроизведения простых узоров особые штампы и тампоны. Эти штампы и
тампоны изготавливались из различных материалов. На штампы наносилась краска
специальным тампоном, а затем на ткань клали окрашенный штамп, таким образом, получая
изображение.

У данного метода нанесения изображения на ткани было много
недостатков. Самый главный из них – плохое качество печати на толстых и
впитывающих материалах. Это было связано с тем, что штамп нельзя было покрыть
большим слоем краски, не испортив материал смазыванием красящего слоя. В
последующие века эта техника претерпела значительные изменения и
усовершенствования, однако, столетиями она использовалась практически в
первозданном виде.   

Спустя почти 2000 лет, примерно в XIIXIV веке произошло революционное улучшение метода печати по ткани
в тогдашней японской столице Камакура. В то время в этом городе процветали все
виды искусства, включая декорирование тканей. Для этого применяли обычный
трафаретный метод. Затем было изобретено гениальное новшество – поскольку изображение
полученное путем вырезания материала для штампа, не совмещало вместе весь
рисунок, то изображение вырезалось и наклеивалось на своего рода сетку, сделанную
из человеческих волос, натянутых на деревянную раму. Таким образом, изображение
держалось вместе во всех его частях, а присутствие тонких волос становилось
незаметным, когда тампон, смоченный пигментом, прижимался к декорируемой ткани.

Японская роспись самурайских доспехов той поры ярко демонстрирует,
как шелкография стала принимать свойственные ей характерные черты.

В Европе и Америке шелкография начала распространяться
только в XVIII веке. Во
Франции в 1750 году Жан Патильон начал выпускать обои, напечатанные методом
шелкографии. В Америке с помощью трафаретной печати стали декорировать ткани, мебель
и металлические изделия.

В изготовлении печатной рамы были заменены человеческие
волосы на шелковые нити или кисею. Но использование таких нитей ничуть не
облегчило работу печатникам.

В 1907 году некий Симон из Манчестера запатентовал под
названием SILK SCREEN PRINTING (англ. – печатание шелковым ситом) процесс  трафаретной печати с помощью резиновых валиков
для нанесения краски  через шелковую
ткань, которая имела высокую устойчивость к натяжению.  

Так что название «шелкография» произошло совсем недавно.

А в 30-50-х годах XXвека трафаретная печать обрела свой
современный вид. С тех пор методом шелкографии печатают не только
полиграфическую продукцию на различных материалах, но и применяют ее в текстильной,
электронной, автомобильной, стекольной, керамической и других отраслях
промышленности.

Правда, не смотря на
свои особенные возможности запечатывать такой большой выбор материалов, она
всегда считалась второстепенным методом и специальным видом печати.

§

Шелкография или, как ее еще называют, трафаретная печать позволяет наносить изображения практически на любую поверхность: на различные типы тканей, бумагу, стекло, пластик, металл, дерево, полиэтилен и многие другие материалы различного химического состава. В этом и состоит ее главная отличительная черта от других способов печати.

Процесс изготовления полиграфии методом шелкографии выглядит следующим образом. Сначала на раму натягивают мелкоячеистую синтетическую сетку и покрывают ее слоем фотоэмульсии. После засветки через фотоформу эмульсия частично разрушается, и получается трафарет для последующей печати. Затем сетку накладывают на запечатываемый материал и продавливают через нее краску с помощью ракеля. Если нужно получить многокрасочную печать, то каждую краску наносят последовательно через свою трафаретную сетку. Результатом является яркое, сочное и практически рельефное изображение.
До появления цифровой печати шелкография пользовалась большой популярностью при изготовлении небольших тиражей. Сегодня же благодаря своим уникальным особенностям шелкография нашла свою отдельную нишу на полиграфическом рынке.

Как и у любого другого способа печати у шелкографии есть свои отличительные особенности.

Преимущества:
1. Высококачественная печать на материалах различного типа
2. Возможность печатать белой краской
3. Долговечность красочного слоя (особенно это важно при печати по текстилю)
4. Экономия при печати малых и средних тиражей
5. Яркость красок
6. Можно регулировать толщину красочного слоя, создавая рельеф изображения
7. Возможность получить яркое изображение при печати на темных материалах

Недостатки:
1. Методом шелкографии нельзя напечатать полноцветное изображение, например, цветную фотографию хорошего качества
2. Высокая стоимость при изготовлении больших тиражей, особенно многокрасочных

Конечно, самый большой минус шелкографии заключается в том, что каждый цвет печатается отдельным слоем, в результате чего эта технология не позволяет наносить сложные изображения и фотографии на запечатываемую поверхность. С другой стороны с этой задачей могут справиться другие способы печати.

Зато только шелкография может справиться с изготовлением «скретч» слоя, то есть стираемого слоя, используемого в лотерейных билетах и картах оплаты.

Одним из главных достоинств шелкографии является возможность нанесения УФ-лаков с различными свойствами и эффектами. Используемые УФ-лаки бывают не только прозрачные (матовые и глянцевые), но и перламутровые, светящиеся в темноте или при УФ свете и имитирующие различные текстуры, например, резину, песок, капли дождя или бархат. А благодаря использованию глиттеров (блесток), можно достичь декоративных эффектов в виде снега, цветных блесток, голографических изображений. Но и это еще не все! Есть лаки, способные менять свой цвет и прозрачность при нагревании. Допустим лак, имеющий зеленый оттенок, при касании рукой становится прозрачным. Но, на мой взгляд, самый интересный УФ-лак тот, что меняет свой запах при нагревании. Проведешь по нему рукой и чувствуешь запах, скажем, малины или цветов.

Помимо большого выбора УФ-лаков при трафаретной печати можно использовать и различные краски – матовые, глянцевые, флюоресцентные и металлизированные. Кроме того краски бывают непрозрачные и полупрозрачные (триадные), использующиеся для полноцветной печати.

Вообще шелкография чем-то сродни искусству. Интересно отметить, что во всем мире нет устоявшихся общепринятых технологических норм шелкотрафаретной печати. Во всех типографиях используют различные приемы, материалы и краски, некоторые даже применяют в работе краски, предназначенные для офсета! У каждого шелкографа есть свои секреты ремесла. В связи с этим каждая типография, оснащенная оборудованием для трафаретной печати, предлагает свои решения поставленных задач, основываясь на опыте и креативности мышления своих сотрудников. Именно поэтому я не решаюсь написать про особенности шелкографии, как я писала про другие виды печати, так как в данном случае нельзя вывести обобщенную картину.

Напоследок хочу отметить, что при решении напечатать что-либо методом шелкографии нужно очень ответственно подходить к выбору подрядчика. Так как на сегодняшний день трафаретная печать не полностью автоматизирована, качество готовой продукции напрямую зависит от человеческого фактора. Следовательно, при печати многокрасочных изделий очень часто встречается не совмещение цветов. Что сильно портит внешний вид готовой продукции. Так что доверяйте только профессионалам!

Adblock
detector