Анализ развития технологии производства бумаги

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ  РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Кафедра технологии важнейших отраслей промышленности

 

 

 

       

ИНДИВИДУАЛЬНАЯ РАБОТА

 

по дисциплине: Производственные технологии

на тему: Анализ развития технологии производства бумаги

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       

 

 

 

 

МИНСК 2011

РЕФЕРАТ

Индивидуальная работа: 17 страниц, 2 рисунка, количество использованных литературных источников 2.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС, БУМАГА, ЦЕЛЛЮЛОЗА, ДРЕВЕСНАЯ МАССА, БУМАГООБРАЗУЮЩИЕ ВОЛОКНА, РАЗМОЛ, БУМАЖНАЯ МАССА, ПРОКЛЕЙКА, АККУМУЛИРОВАНИЕ, ОЧИСТКА, БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНАЯ МАШИНА, КОМПОЗИЦИЯ БУМАГИ, ДИНАМИКА ТРУДОЗАТРАТ, ОГРАНИЧЕННОЕ РАЗВИТИЕ, УРОВЕНЬ ТЕХНОЛОГИИ.

 

Изучена и описана технология производства бумаги. Дана характеристика используемого сырья и получаемой продукции.

С целью определения варианта развития технологического процесса проведен анализ затрат живого и прошлого труда. Установлено, что вариант развития технологического процесса – рационалистический, вид развития – трудосберегающий, тип отдачи дополнительных затрат – убывающий.

Определены границы рационалистического  развития технологического процесса и  уровень технологии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Бумага – листовой материал, состоящий  в основном из растительных волокон, соответствующим образом обработанных и соединенных в тонкий лист, в  котором волокна связаны между собой поверхностными силами сцепления. Помимо растительных волокон в последнее время при выработке специальных видов бумаги все чаще применяют волокна, как синтетические органического происхождения, так и минеральные (асбестовые, стеклянные и др.). Крайне редко используют волокна шерсти. Кроме того, в бумаге могут содержаться проклеивающие вещества, минеральные наполнители и красители.

Свойства бумаги легче всего  поддаются объяснению, если исходить из того, что бумага является упругопластическим капиллярно-пористым коллоидным материалом.

Происхождение термина «бумага» остается до сих пор не ясным. Однако в европейских  странах это понятие явно связано  с корнем слова папирус — растения, из которого в былое время изготовлялся бумагоподобный материал. Действительно, бумага по-английски – the paper, по-немецки – das Papier, по-французски – le papier.

Обычно при изготовлении разных видов бумаги применяют два, три  и более волокнистых полуфабриката, образующих, таким образом, композицию бумаги по виду волокон. Иногда ее изготавливают из одного волокнистого полуфабриката, подготовленного для этого соответствующим образом. Очень часто в композицию бумаги вводят минеральные наполнители, проклеивающие и окрашивающие вещества. [1, с.5,6]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА БУМАГИ И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА

1.1 Характеристика получаемой продукции

В настоящее время мировая бумажная промышленность выпускает свыше 600 видов бумаги и картона, обладающих разнообразными, а в ряде случаев  совершенно противоположными свойствами: высокопрозрачные и почти совершенно непрозрачные (неактиничные); электропроводящие и электроизоляционные; толщиной в 4—5 мкм (т. е. в 10—15 раз тоньше человеческого волоса) и толстые виды картона, хорошо впитывающие влагу и водонепроницаемые (бумажный брезент); прочные и слабые, гладкие и шероховатые; паро- , газо-, жиронепроницаемые и др.

 Разнообразие свойств разных  видов бумаги обеспечивает широкие  возможности применения ее не  только в быту и в качестве  материальной основы для письма и печати, но и в различных областях народного хозяйства: химической, электро-, радиотехнической, пищевой, строительной и других отраслях промышленности. [1, с.5,6]

По принятой в СССР классификации бумага делится на 10 классов:

1) для печати (газетная, типографская, офсетная, литографская, для глубокой печати и др.);

2) для письма, машинописи, черчения  и рисования (писчая, почтовая, тетрадная,  чертежная, рисовальная, бумажная  натуральная калька и др.);

3) электротехническая (кабельная,  конденсаторная, телефонная, пропиточная, намоточная и др.);

4) оберточная и упаковочная (мешочная, антикоррозионная, бандерольная, пергамин, подпергамент, оберточная и др.);

5) светочувствительная и переводная (диазобумага, диазокалька, гуммированная для переводных изображений и др.);

6) для изготовления папирос и  сигарет (папиросная, курительная,  мундштучная и др.);

7) впитывающая (промокательная, фильтровальная, для хроматографии и электрофореза и др.);

8) промышленно-техническая разного назначения (каландровая, для патронирования, для текстильных патронов и конусов, абажурная и др.);

9) бумага-основа (основа мелованной  и копировальной бумаги, пергамента, фибры, фотобумаги, фотокальки и  др.);

10) декоративная (бархатная, цветная  глянцевая, перламутровая, крепированная и др.).

Различные свойства бумаге или картону  придаются обычно следующими методами: подбором исходных полуфабрикатов для  изготовления бумаги, т. е. составлением ее композиции по роду волокон с  учетом их бумагообразующих свойств; изменением технологических режимов одного или нескольких из основных процессов бумажного производства (размола, отлива, сушки); введением в бумажную массу различных добавок (минеральных наполнителей, красителей, дефлокуляторов, проклеивающих и других веществ); отделкой бумаги, включая операции каландрирования, крепирования, гофрирования, тиснения, армирования и т. п., а также операции поверхностной обработки с использованием химикатов (поверхностной проклейкой и пропиткой, окраской, мелованием, пластификацией, лакированием и пр.).

Таким образом, для достижения тех  или иных свойств бумаги на производстве используются различные средства, а не один какой-либо определенный метод. В каждом случае выбирается наиболее простой, дешевый и удобный метод. [1,с.24]

Свойства бумаги определяют показатели её качества. К наиболее важным свойствам относятся:

1. механическая прочность и деформационные свойства бумаги – одно из основных и важных свойств большинства видов бумаги. Прочность бумаги в зависимости от природы воздействующей на бумагу силы выражают различными показателями, характеризующими сопротивления бумаги разрыву, излому, продавливанию, надрыву, ударной нагрузке и пр. Все эти показатели отображают величину тех соответствующих показателей, которые приводят к нарушению целостности и необратимому изменению структуры бумаги. Число переменных факторов, оказывающих влияние на прочность бумаги, весьма велико. К ним относят: прочность и длину исходных волокон, степень и характер переплетения волокон между собой, степень фибриллирования или изменения внешней поверхности волокон, степень уплотнения бумаги, равномерность ее отлива, наличие в бумаге веществ неволокнистого характера, которые способствуют либо увеличению, либо уменьшению прочности бумаги. К переменным факторам, влияющим на прочность бумаги, относят также: гибкость и эластичность исходных волокон; наличие или отсутствие в бумаге целлюлозной слизи, гидрофильных добавок, вводимых в бумажную массу при ее размоле, и многие другие факторы, связанные либо со свойствами волокон, используемых для изготовления бумаги, либо с технологическими процессами производства бумаги.
2. капиллярные и гигроскопические свойства – свойства, характеризующие показатели адсорбции и десорбции влаги и впитывающую способность бумаги (способность бумаги впитывать жидкость зависит как от свойств впитываемой жидкости, так и от свойств бумаги, которая эту жидкость впитывает).
3. оптические свойства – определяют широкий круг свойств бумаги, в первую очередь светопроницаемость, прозрачность и белизну бумаги. К оптическим свойствам могут быть отнесены и другие свойства бумаги, определяемые оптическими методами исследований: цветность, равномерность просвета, гладкость и лоск поверхности. Эти свойства рассматриваются лишь в связи с их влиянием на другие важные свойства бумаги, в частности на свойства бумаги, называемые печатными.
4. печатные свойства – понятие довольно неопределенное, так как, во-первых, для различных видов печати предъявляются различные требования к бумаге и, во-вторых, даже при вполне определенном виде печати печатные свойства бумаги не могут быть однозначно выражены каким-либо показателем. Принято считать, что они характеризуются комплексом показателей, обеспечивающих высокое качество отпечатков при использовании того или иного вида печати. К числу факторов, определяющих качество печати, относятся: степень контрастности между запечатанными и незапечатанными участками, отделка запечатанных и незапечатанных участков, однородность сплошных и полутоновых участков, четкость печати и ее просвечиваемость. Независимо от вида применяемой печати на печатные свойства бумаги оказывают влияние ее однородность, способность воспринимать печатную краску, белизна, непрозрачность, гладкость и плоскостность поверхности, лоск, микрогеометрия поверхности, мягкость (сжимаемость), сопротивление пылению и выщипываемое с поверхности и другие показатели качества. Имеет значение и упругость бумаги.
5. электроизоляционные свойства – характеризуются показателем ее электрической прочности, величиной диэлектрических потерь и удельным электрическим сопротивлением, а также числом токопроводящих включений на 1 м² бумаги. Электрическая прочность бумаги определяется ее пробивным напряжением, т. е. напряжением электрического тока, при котором происходит пробой диэлектрика с превращением его в проводник. Электрическая прочность бумаги характеризует ее способность противостоять пробою и выражается отношением пробивного напряжения к толщине бумаги в месте ее пробоя.
6. особые свойства бумаги – долговечность и биостойкость, термостойкость и огнестойкость.

Бумага характеризуется набором параметров, важнейшим из которых является ее качество. Качество бумаги в Республике Беларусь регламентируется нормативными документами. К таким документам относятся ГОСТ 4.453-86 «Система показателей качества продукции. Бумага для письма. Номенклатура показателей»; ISO 186:2002  «Бумага и картон. Отбор образцов для определения среднего качества». Всего в Республике Беларусь действует 11 государственных стандартов, 179 региональных стандартов СНГ и 134 стандарта международной организации по стандартизации ИСО; все эти стандарты определяют показатели качества, предъявляемые к бумажному производству.[2]

1.2 Характеристика используемого  сырья

Сырьем для изготовления бумаги является древесина девяти основных пород, используемых в различных соотношениях: ели, сосны, пихты, ольхи, лиственницы, тополя, березы, осины, бука. Наряду с этими породами в меньшем количестве используется также древесина эвкалипта, каштана, липы, дуба, клена и других пород. Указанное сырье делится на две группы: хвойные и лиственные породы древесины, отличающиеся между собой по химическому составу и морфологическим признакам. Эти различия определяют и различия в свойствах волокон соответствующих полуфабрикатов.

При выборе нужного вида волокнистого материала следует учитывать его бумагообразующие свойства, которые в совокупности определяют достижение требуемого качества изготовляемой бумаги. При этом имеется в виду как поведение материала в технологических процессах изготовляемой из него бумаги, так и его влияние на свойства получаемой бумажной массы и готовой бумаги.

Строение  исходных волокон во многом определяет их бумагообразующие свойства. Волокна  твердых пород древесины, как  правило, обеспечивают непрозрачность, пухлость, воздухопроницаемость и впитывающую  способность бумаги. Волокна мягких пород, наоборот, придают бумаге относительно более высокую прозрачность, плотную структуру и высокие показатели сопротивления разрыву.

Основным  полуфабрикатом для производства бумаги является целлюлоза — продукт  варки растительного сырья с кислотой (сульфитный метод), щелочью (сульфатный) или методом, являющимся модификацией указанных методов (бисульфитный, полисульфидный и др.). При сравнении свойств сульфатной и сульфитной целлюлозы легко видеть, что волокна сульфатной целлюлозы при всех прочих равных условиях придают бумаге, как правило, более высокие показатели механической прочности по сопротивлениям разрыву, излому, продавливанию и надрыву, повышенное удлинение до разрыва, термостойкость, долговечность и меньшую прозрачность, чем волокна сульфитной целлюлозы, особенно полученные в результате варки на кальциевом основании. Поэтому сульфатная целлюлоза успешно используется для изготовления прочных упаковочных видов бумаги, мешочной бумаги, а также бумажной пряжи и шпагата.

Бумага, изготовленная из волокон сульфатной целлюлозы, обладает более высокими показателями диэлектрических свойств, благодаря чему многие виды сульфатной бумаги и применяются в качестве электроизоляционных (кабельная, телефонная, конденсаторная и др.). Волокна сульфатной целлюлозы более гибкие, на их поверхности меньше микротрещин, они труднее размалываются, меньше укорачиваются при размоле по сравнению с волокнами сульфитной целлюлозы.

При производстве бумаги могут использоваться различные виды полуфабрикатов, которые представлены целлюлозами различных пород древесины.

Применение  в производстве бумаги полуфабрикатов из лиственных пород древесины привлекает производителей не только потому, что  лиственная древесина дешевле хвойной  и ее использование расширяет  сырьевую базу для бумажной промышленности. Это само по себе очень важно, но не исчерпывает преимущества применения полуфабрикатов из лиственной древесины.

Наличие лиственной целлюлозы в  композиции бумаги приводит к получению  более однородной структуры листа, в котором короткие волокна лиственной целлюлозы заполняют пространства между длинными волокнами хвойной целлюлозы. В результате изготовляется бумага с меньшей склонностью к короблению и скручиваемости, меньшей разносторонностью, лучшим удержанием минерального наполнителя и меньшей деформацией при намокании.

При использовании в композиции бумаги лиственной целлюлозы возрастает непрозрачность листа, особенно если применяется  беленая сульфатная лиственная целлюлоза. Возрастают также гладкость бумаги и ее впитывающая способность, в том числе и к типографской краске. Совокупность этих свойств обеспечивает улучшение печатных свойств бумаги.

Полуфабрикаты из лиственных пород  древесины придают бумаге ощущение мягкости – свойства важного для санитарно-бытовых видов бумаги и бесшумности при перелистывании (нотная бумага, бумага для текстов радио и телевизионных дикторов из натронной беленой лиственной целлюлозы).

Таким образом, полуфабрикаты из лиственных пород древесины придают бумажной продукции ряд ценных свойств. Однако есть и недостатки при использовании лиственной древесины. Из-за повышенной плотности эта древесина в воде тонет.

Помимо целлюлозы массовым полуфабрикатом в производстве бумаги является древесная  масса – продукт механического  истирания древесины (белая), с предварительной пропаркой древесины (бурая), механического истирания древесины с одновременной термообработкой (термомеханическая или ТММ) и термомеханическая с одновременной обработкой химикатами (химико-термомеханическая). Древесная масса – основной полуфабрикат в производстве газетной бумаги и широко используется в композиции других видов бумаги для печати, а также при изготовлении обойной, мундштучной бумаги и картона.