 |
Методы получения бумажной массы
|
|
|
|
Итак, обычная древесина содержит примерно 50% целлюлозы. Другими основными компонентами является лигнин (который сцепляет (соединяет) вместе целлюлозное волокно и углеводы. Оба названных компонента не являются по своему составу волокнами и непригодны для изготовления бумаги. Целлюлозное волокно может быть выделено из древесины различными способами, и именно способ определяет качество создаваемой бумажной массы.
Самым быстрым и наиболее экономичным способом выделения целлюлозы из древесины является механическое измельчение (размол) древесины. Однако механическая операция разрывает волокна и уменьшает их прочностную длину. Подобная древесная масса используется для изготовления бумаги низкого качества, например, газетной бумаги, и в качестве примеси для более дорогой массы, с тем, чтобы сократить или улучшить структуру поверхности.
Наименьшие разрушения волокна имеют место при использовании химических веществ, которые растворяют и удаляют лигнин, оставляя пучки волокон (целлюлозу) неповрежденными. Могут быть использованы различные химические процессы; чаще всего применяются два процесса, основанные на обработке щелочными и кислыми растворами.
Волокна целлюлозы обрабатываются механически в присутствии воды либо путем размола. При размоле пучки волокон разделяются на отдельные волокна, гидратируются и фибриллируются. Это сильно влияет на связь между волокнами, а следовательно, и на прочность и проницаемость бумаги. Щадящий размол обеспечивает высокое сопротивление надрыву, высокую впитываемость и низкий предел прочности на разрыв и растяжение. Усиленный размол дает обратный эффект. Изготовитель бумаги сам регулирует степень обработки в целях обеспечения оптимального баланса свойств - с учетом типа обрабатываемого волокна и создаваемого продукта. Целлюлозная масса для жиронепроницаемой бумаги размалывается до мельчайших частиц, в то время как масса для картона измельчается в меньшей степени.
|
|
|
Натуральная бумажная масса имеет следующую гамму цветов: от кремового до светло-коричневого цвета. Чтобы придать массе белый цвет, она отбеливается хлорсодержащими соединениями или все чаще соединениями, содержащими кислород, например, перекисью водорода или самим кислородом.
В бумажную шихту добавляется множество не волокнистых добавок и клеящих веществ. Необработанная целлюлоза - это, в сущности, промокательная бумага, т.е. бумага с высокой степенью поглощения; клеящие вещества состоят из ряда добавок, которые делают бумагу водоотталкивающей. Известны следующие добавки:
· проклеивающие реагенты (смолы, канифоль): они регулируют
проникновение воды и красок;
· крахмалы, декстрин: они повышают сопротивление надрыву и
прочность на растяжение, повышают прочность и стойкость к повреждению поверхности (сдиранию);
· смолы, прочные во влажном состоянии: они способствуют
сохранению прочности на растяжение во влажном состоянии;
· клей, тальк, двуокись титана: они обеспечивают хорошую
оптическую яркость и высокое качество печати.
Упаковка из картона
Изготовление картона
К наиболее широко распространенным упаковочным материалам нашей современности относится картон и картонажные изделия. Особое место среди этих видов материала и упаковки занимает картон с гофрированным профилем (гофрокартон).
Гофрированный картон - это материал, используемый в упаковочной отрасли, как для транспортной тары, так и для потребительской упаковки. К наиболее распространенным видам этого материала могут быть отнесены: двух- трех- и пятислойный гофрокартон.
|
|
|
Двухслойный гофрокартон типа «Д» состоит из одного слоя гофрированной бумаги (флютинга) склеенного с плоским слоем картона (лайнером).
Трехслойный гофрокартон типа «Т» состоит из двух плоских слоев - лайнеров, приклеиваемых к третьему гофрированному слою - флютингу. Пятислойный гофрокартон типа «П» соответственно состоит из трех лайнеров и двух флютингов, семислойный - три флютинга и четыре лайнера. В основном пяти и семислойный гофрокартон используется при изготовлении контейнеров, предназначенных для грузоемких и объемных товаров, таких как машинное оборудование, бытовая аппаратура или мебель.
Роль лайнеров заключается в сохранении гофрированного картона как единое целое. Именно от качества лайнера во многом зависят свойства гофрированного картона, как при нагрузках в практическом использовании, так и в отношении к внешнему виду изготовленной из него упаковки. В качества лайнера практически может использоваться любой картон пригодный к склейке, однако наилучшие транспортные упаковки из гофрированного картона получаются при применении специально разработанных для этой цели прочных сортов крафтлайнера, который обычно изготавливается из двух слоев, соединенных друг с другом в процессе производства на картоноделательном оборудовании. В качестве лайнера используется картон для плоских слоев массой, в зависимости от марки, от 125 до 350 грамм кв. метр. Расход картона на 1 кв.м., одного слоя, составляет 1,04 кв.м.
Рисунок 2.1. Конструкция гофрокартона
Задача флютинга состоит в необходимости придания гофрированному картону наибольшей жесткости. В качестве флютинга используется бумага для гофрирования массой, в зависимости от марки, от 80 до 160/грамм кв. метр. Расход бумаги на 1 кв.м., одного слоя гофра, составляет 1,56 кв.м.
За счет использования беленого волокна в наружном слое ящика может быть получена чисто белая поверхность, более пригодная для графического оформления. Плотная белая крафт-бумага используется в тех случаях, когда требуется графика высокого качества, но это связано со значительным увеличением затрат. Такая бумага используется с предварительным запечатыванием, т.е. перед тем как она станет частью гофрированного картона. Таким образом, удается избежать нарушений качества печати, возникающее при запечатывании гофрированной поверхности.
|
|
|
При формировании трехслойного картона с гофрированным профилем, флютинг со станции размотки подается на подогреватель для предварительной обработки теплом и паром, благодаря чему приобретает способность к гофрированию. Одновременно, таким же образом, первый слой лайнера предварительно нагревается и увлажняется, до той же самой степени, что и флютинг. Затем флютинг, проходя через зубчатые валы гофропресса, приобретает заданный волнообразный профиль. Клей при помощи клеевых валов наносится на гребни волн флютинга, который объединяется с предварительно обработанным лайнером в двухслойный гофрокартон.
Рисунок 2.2
После накопительного моста на секции дублирования, клей наносится на вершины гофров с другой стороны флютинга, и наружный лайнер, соответственно подготовленный, подается и склеивается с двухслойным гофрокартоном.
Гофрокартон трех- и более слоев не сгибается ни по одной из осей, и окончательное термосклеивание и удаление влаги происходит под нажимом валов между плоскими конвейерными лентами и плитами сушки. Далее обрезаются кромки, осуществляется продольная резка, рилевка и готовый гофрокартон нарезается на листы (двухслойный может наматываться на рулон) требуемой длины и ширины.
Листы гофрокартона штабелируются и направляются для последующих операций.
На гофроагрегате картону могут быть приданы другие специальные свойства. Например, обработка флютинга в восковой среде улучшает влагопрочность картона, а использование лент может упрочнить ослабленные участки ящика, например, ручки. Это также относится к конструкции ящика, где лента расположена так, что после ее разрыва ящик, в открытом виде, становится удобным лотком для хранения продуктов на полке магазина. Ленты должны вводится в продольном направлении, т.е. в направлении хода гофроделательной машины.
Плоские картонные листы обмеряются сначала по ширине, т.е. размеру, параллельному гофрам. В процессе изготовления - это поперечное направление (или ширина листа) когда он выходит из гофроагрегата. Направление, перпендикулярное гофрам, это длина (или продольное направление).
|
|
|
Методы испытаний
Физические свойства бумаги зависят от динамики приложения нагрузки. Говоря другим словами, чем резче прикладывается нагрузка, тем больше кажущаяся прочность. В течении длительных периодов нагрузки, волокна бумаги сдвигаются, деформируются, т.е. «ползут», и сопротивление долговременному статическому сжатию значительно меньше сопротивления динамическому сжатию. Ящики, выдерживающие 500 кг - нагрузку в лаборатории (быстрое приложение нагрузки), могут выйти из строя через год после хранения на складе при нагрузке в 250 кг.
Процент влаги, сохраняющийся в бумаге, зависит от температуры и относительной влажности. Содержание влаги в бумаге влияет на все механические свойства, а сопротивление сжатию снижается с увеличением процента влаги. Поскольку физические свойства бумаги зависят от содержания влаги, испытание бумаги должно всегда проводится при одной и той же температуре и влажности. Международный стандарт устанавливает значение 50% КН для влажности и значение 23°С для температуры.
Бумага показывает гистерезис, т.е. равновесная влажность несколько отличается, в зависимости от того, достигается ли это равновесие относительно большего или меньшего содержания влаги.
К традиционным методам проверочных испытаний необходимо отнести:
· испытание на продавливание при котором резиновая мембрана вдавливается в облицовочный слой картона до тех пор, пока он (лайнер) не прорвется. Сопротивление продавливанию выражается в кПа;
· испытание на боковое сжатие, в этом случае на образец гофрокартона воздействует растущая вертикальная нагрузка до тех пор, пока образец не будет поврежден. Сопротивление сжатию зависит от жесткости, придаваемой лайнерами и флютингами;
· испытание на сопротивление плоскостному сжатию, которое сходно с испытанием на боковое сжатие, за исключением того, что теперь образец находится в плоском состоянии. Это испытание выявляет жесткость флютинга;
· испытание на сопротивление пробиванию, при проведении которого определяется степень противодействия гофрокартона ударным нагрузкам. В процессе испытания треугольный пирамидальный резец, боковые стороны которого составляют 25 мм, продавливается через гофрокартон. Энергия, поглощаемая при надавливании на кончик резца вплоть до его прохождения через образец, фиксируется.
|
|
|
Существует также метод определения качества при котором гофрокартон должен выдерживать без разрушения не менее 10 двойных перегибов на 180 градусов по линии рилевки.
Проблемы склеивания, не являясь решающими для гофрокартона, все же (при необходимости) требуют проведения испытаний на время поглощения лайнером одной капли воды.
Расслоение - это оценка сопротивления картона к расслоению, т.е. отделению слоев под воздействием влаги. Это испытание чаще всего используется для того, чтобы отличить картоны, изготовленные при помощи обычных клеев, от картонов, изготовленных при помощи клеев, стойких к погодным условиям.
Коэффициент трения может влиять на скорость и качество обработки на автомате и на стабильность нагрузки. Один метод определения коэффициента трения заключается в том, что взвешенный образец испытуемого материала размещается на плоской, обращенной к материалу, поверхности. При постепенном увеличении угла отмечают тот угол, при котором впервые наблюдается скольжение. Тангенс среднего угла скольжения определяется как статический коэффициент трения.
Коэффициент трения порядка менее 0,3 считается неприемлемым, а значения в пределах от 0,3 до 0,4 являются предельными. Ящики с коэффициентом трения от 0,4 до 0,5 являются довольно устойчивыми; обычные необработанные ящики попадают в диапазон этих значений. Ящики с коэффициентом трения ниже 0,3 требуют определенной обработки. Это может быть простая обработка щеткой и водой или сложная с нанесением специальных покрытий, препятствующих скольжению.
|
|
|
