Если у вас есть какие-либо потребности, пожалуйста, свяжитесь со мной-
Номер Ivy в WhatsApp: +852 57463641 (мой Wechat +86 18933510459)
Напишите мне: 01@songhongpaper.com
Более 1900 лет назад Цай Лунь изобрел процесс изготовления бумаги с использованием такого сырья, как кора деревьев, тряпки и рыболовные сети. Этот метод включал несколько этапов, включая резку, замачивание, ферментацию, измельчение, черпание и сушку для производства бумаги ручной работы.
К 17 веку европейцы разработали целлюлозно-бумажные машины и бумагоделательные машины, а также методы механического и химического производства целлюлозы. В результате традиционное ручное изготовление бумаги постепенно было заменено механизированным производством.
С течением времени технология изготовления бумаги постоянно развивалась. На протяжении тысячелетий процессы производства целлюлозы и бумаги претерпели значительные изменения. Хотя ранние фундаментальные принципы были сохранены, они были усовершенствованы и адаптированы к современным стандартам.
В ходе этой эволюции появились новые технологии, процессы, оборудование, сорта бумаги и химические добавки, в то время как некоторые устаревшие методы и материалы либо исчезли, либо почти устарели.
Трансформация отрасли,-ознаменованная заменой старых методов инновационными-не только отражает исторические сдвиги в производстве бумаги, но и подчеркивает решающую роль инноваций в промышленном прогрессе.
1. Чертеж (диазобумага)
Одним из важнейших событий в области инженерного проектирования в XX веке стал переход от чертежей к белым-штриховым чертежам. Чертежи, также известные как диазобумага, представляют собой специализированные листы, используемые для воспроизведения технических чертежей и документов. Поверхность диазобумаги покрыта светочувствительным слоем, состоящим из солей диазония и связующих агентов. При проявке щелочным раствором он дает характерный синий фон с фиолетовыми линиями.
В до-эпоху инженеры вручную создавали оригинальные чертежи, копировали базовые копии, а затем представляли их для создания чертежей. Эти рулоны чертежей были необходимы на строительных площадках, хотя в процессе их разработки выделялись пары аммиака. Несмотря на эти недостатки, чертежи позволяли эффективно воспроизводить и-долговременно сохранять техническую документацию.
С появлением-системы автоматизированного проектирования (САПР) цифровые рабочие процессы стали доминировать. Развитие вычислительной мощности в сочетании с усовершенствованием принтеров и копировальных аппаратов-, обеспечивающих высокую скорость, возможность работы с большими форматами, высокое качество, многофункциональность и низкую стоимость-, привело к широкому распространению цифровой печати. Этот сдвиг коренным образом изменил проектную документацию, в результате чего использование белых-чертежей стало стандартной практикой.
2. Деревянная шлифовальная машина
Десятилетия назад посещение фабрики по производству газетной бумаги обычно включало в себя наблюдение за большими, шумными деревообрабатывающими станками, работающими в процессе производства целлюлозы. В этом процессе бревна гидравлически или механически прижимались к вращающимся точильным камням, где они превращались в пульпу перед сбором через подземные каналы. Полученный продукт, известный как древесная целлюлоза, был произведен полностью механическим способом.
Сегодня многие молодые специалисты могут быть незнакомы с шлифовальными станками для древесины, что отражает то, насколько существенно изменились методы производства целлюлозы. Существовало несколько типов шлифовальных машин по дереву, в том числе цепные-типы, мешочные-типы, бункерные-типы и кольцевые-типы, причем наиболее распространенными в Китае были цепные-типы и мешочные-типы.
Однако механическое измельчение оказалось малоэффективным процессом, характеризующимся высокими энергозатратами. В течение многих лет древесная масса оставалась основным материалом для производства газетной бумаги, причем преобладающим методом являлось измельчение камня.
Ситуация начала меняться во второй половине 20-го века с появлением двух ключевых инноваций. Сначала в 1960-х годах началась разработка технологий получения механической целлюлозы на основе щепы, включая рафинированную механическую целлюлозу (RMP), термомеханическую целлюлозу (TMP), химико-термомеханическую целлюлозу (CTMP) и отбеленную CTMP (BCTMP). По сравнению с традиционным измельчением эти методы расширили диапазон используемых древесных ресурсов, улучшили автоматизацию, улучшили качество целлюлозы, повысили эффективность и снизили воздействие на окружающую среду,-что привело к быстрому внедрению.
Во-вторых, фабрики по производству газетной бумаги все чаще обращаются к переработанному волокну. В ноябре 1992 года бумажная фабрика Гуанчжоу ввела в эксплуатацию линию по очистке макулатуры (DIP) производительностью 80-тонн-в день, импортированную из австрийской компании Andritz, для производства газетной бумаги. В 1998 году компания Shanghai Hansong Potential Paper Industry Co., Ltd. начала производить газетную бумагу, используя смесь 90% DIP и 10% BCTMP, а затем перешла на 100% DIP. С тех пор все недавно установленные в Китае машины для изготовления газетной бумаги в основном использовали в качестве сырья переработанную бумагу.
3. Цилиндровая машина
В 1809 году британский изобретатель Джон Дикинсон разработал бумагоделательную машину с цилиндрической формой. В этой машине использовалась одна или несколько цилиндрических форм, и она была способна производить бумагу разного качества — от легких бытовых сортов (десятки граммов на квадратный метр) до тяжелых многослойных картонов (сотни граммов на квадратный метр).
Несмотря на то, что цилиндрическая машина была представлена через десять лет после машины Фурдринье и позже принята на вооружение в Китае, она завоевала популярность благодаря своей простой конструкции, простоте эксплуатации, меньшим инвестиционным затратам и простоте обслуживания. Большинство первых провинциальных бумажных фабрик Китая полагались на цилиндрические машины.
В период быстрого роста мелкосерийного производства бумаги цилиндрические машины были распространены повсеместно. К концу 1985 года в легкой промышленности Китая эксплуатировалось более 5000 бумагоделательных машин, из которых около 600 были типа Фурдринье и машины с остаточным цилиндром.
Традиционная цилиндрическая машина использует вращающуюся цилиндрическую проволоку для формирования листов. Однако по мере роста спроса на более высокие скорости, ширину и лучшее качество этот метод формовки оказался неадекватным. Постепенно на смену ей пришли более совершенные системы: машина с проволочной оболочкой (для культурной бумаги), серповидная формовочная машина (для санитарно-гигиенических бумаг) и многослойная формовочная машина (для картона).
Сегодня современные бумажные фабрики, реализующие проекты расширения, полагаются на инструменты цифрового проектирования. На рабочем месте доминируют принтеры, копировальные аппараты и компьютеры, а документация теперь преимущественно печатается на белой бумаге.
4. Помощь в построении
На протяжении веков китайские производители бумаги использовали вещество, известное как «бумажное лекарство», полученное из растительной слизи. При добавлении в целлюлозу он действует как диспергатор, регулируя дренаж воды на формовочной ткани, улучшая дисперсию волокон и повышая однородность бумаги-, и эта практика в некоторой степени продолжается и сегодня.
После политики реформ и открытости Китая-рост уровня жизни привел к увеличению спроса на туалетную бумагу. В то время были доступны только машины Фурдринье и цилиндрические машины. Из-за низкой плотности и тонкости папиросной бумаги добиться однородного формирования было непросто. Чтобы решить эту проблему, промышленность пересмотрела концепцию «бумажного лекарства», заменив натуральные растительные экстракты более эффективными синтетическими полимерами.
Первоначально использовался неионный полиэтиленоксид (ПЭО), а затем анионный полиакриламид (АПАМ). PEO обеспечивал превосходную производительность, но был дорогостоящим; APAM был менее эффективным, но более экономичным.
Оба представляют собой высокомолекулярные-молекулярные-полимеры с высокой вязкостью раствора. При добавлении в целлюлозу они усиливают меж-отталкивание волокон, замедляют обезвоживание и уменьшают флокуляцию волокон, тем самым улучшая однородность листа. Эти химикаты теперь называются диспергаторами или добавками для пласта.
Однако это применение сократилось после 1997 года, когда Китай начал импортировать современные машины для производства санитарно-гигиенических бумаг,-в частности, вакуумно-отсасывающие валковые машины (Bestformer) и серповидные формовочные машины. Их уникальные механизмы формования по своей сути обеспечивали превосходную однородность листа, уменьшая зависимость от химических добавок. Поскольку машины Фурдринье и цилиндрические машины постепенно прекратили производство санитарно-гигиенических бумаг, рынок диспергаторов соответственно сократился.
5. Битер
Исторически производители бумаги использовали деревянные молотки или каменные ступки для измельчения волокнистого сырья-этот процесс удачно назывался "взбиванием". На этом этапе изменяется морфология волокон и повышается прочность соединения между волокнами, что важно для производства бумаги высокого-качества. Действительно, фраза «бумага приходит от колотушки» подчеркивает ее важность.
В археологических исследованиях ключевым критерием определения того, были ли раскопанные волокнистые материалы квалифицированы как настоящая бумага, было то, подверглись ли волокна избиению.
В 1680 году голландцы изобрели голландскую колотушку, которая получила широкое распространение. В этом устройстве пульпа циркулирует в ванне, где вращающиеся ножи взаимодействуют со стационарными нижними ножами для достижения рафинирования.
Однако молоток Hollander занимает значительное пространство, потребляет значительное количество электроэнергии, работает с перерывами и требует высокой трудоемкости. Эти ограничения сделали его по своей сути переходным. К концу 20-го века его в значительной степени заменили нефтеперерабатывающие заводы непрерывного действия.
Современная практика называет этот процесс «рафинированием», а не «избиением», а оборудование теперь называется «рафинером». Соответственно, английская терминология изменилась с «избивания» на «очистку», а с «взбивателя» на «рафинер».
6. Желтая соломенная доска.
Желтый соломенный картон, широко известный как «бумага из конского навоза», раньше назывался желтой картонной бумагой. Раньше, когда уровень жизни и технологии производства бумаги были ограничены, этот картон низкого-класса служил основным упаковочным материалом, используемым для упаковки товаров или в качестве подложек.
Его производят из рисовой и пшеничной соломы, обработанной ферментацией или щелочной варкой с известью или каустической содой. Из-за низкого-качества сырья и элементарной обработки получаемая плита имеет плохой внешний вид и низкую механическую прочность.
К концу XX века отечественное производство беленого-гофрокартона и складного картона значительно расширилось. Предпочтения рынка сместились в сторону альтернатив более высокого-качества, что привело к резкому сокращению использования картона из желтой соломки. После 1996 года он больше не включался в официальную статистику, публикуемую органами бумажной промышленности. Сегодня лишь несколько небольших бумажных фабрик продолжают производить его, в основном для недорогих упаковочных материалов.
7. Бронзовая проволока
С момента изобретения бумагоделательной машины медная сетка использовалась в качестве формовочного и обезвоживающего компонента. Обычно для основы используется проволока из фосфористой бронзы, а для утка — латунная проволока.
После основания Китайской Народной Республики в 1949 году началось пробное производство сетки из фосфористой бронзы под руководством Управления управления северо-восточным предприятием. Это привело к созданию Шэньянского завода по производству медных сеток-первого специализированного производителя сеток для производства бумаги в Китае.
Медь, олово и цинк-ключевые компоненты медной сетки-являются ценными цветными-металлами, поэтому на бумажных фабриках медная сетка классифицировалась как «драгоценный предмет» и с ней обращались соответствующим образом.
В конце 1950-х годов, следуя международным тенденциям, Китай начал изучать пластиковые альтернативы меди. В 1960-х годах для испытаний были импортированы пластиковые сетки-иностранного производства.
В 1977 году Министерство легкой промышленности поручило Тяньцзиньскому заводу медной проволоки и медной сетки разработать полиэфирную формовочную ткань. В декабре 1982 года Тяньцзиньский научно-исследовательский институт бумаги провел оценочное совещание по этому нововведению, которое было успешно одобрено.
В дальнейшем фабрика выпустила пробные партии полиэфирной сетки для опытного использования на различных бумажных фабриках.
В январе 1986 года в Тяньцзине прошла национальная конференция по продвижению полиэфирной сетки, на которой присутствовали 139 представителей из 25 провинций и муниципалитетов. Был достигнут консенсус о замене медной сетки сеткой из полиэстера, что положило начало общенациональному внедрению.
К концу 1986 года семь отечественных сетчатых заводов произвели 1,6 миллиона квадратных метров формовочной ткани, из них 1,03 миллиона - медной сетки.
К 2009 году в Китае было 14 крупных-производителей сеток (исключая предприятия, полностью принадлежащие-иностранцам), которые производили в общей сложности 1,8 миллиона квадратных метров формовочной ткани, из которых только 139 000 квадратных метров все еще были изготовлены из меди.
8. Канифольный клей-клей
Канифоль впервые была использована в качестве проклеивающего вещества при производстве бумаги в 1807 году и оставалась доминирующим проклеивающим веществом более столетия. Ее развитие шло от обычного размера канифоли к усиленным и дисперсным формам, от анионных к катионным вариантам. Несмотря на улучшения, для проклейки канифоли всегда требовался сульфат алюминия, что делало ее пригодной только для кислых сред производства бумаги.
В середине 20-го века промышленность перешла к производству нейтральной и щелочной бумаги, особенно к культурной бумаге с использованием карбоната кальция в качестве наполнителя. Хотя модифицированные размеры канифоли расширяли возможности использования до pH 6–7 (нейтральные условия), они не могли эффективно функционировать при pH 8–9 (щелочные условия).
Это ограничение стимулировало разработку синтетических проклеивающих веществ, таких как алкилкетендимер (АКД) и алкенилянтарный ангидрид (АСА). В 1989 году в Китае бумажная фабрика Шанхай Цзяннань впервые применила нейтральную проклейку на основе AKD- для мелованной бумаги-основы. В 1992 году Цзинаньский химический научно-исследовательский институт открыл производственное предприятие в Лункоу, Шаньдун, через совместное предприятие Longquan Fine Chemical Factory, производящее 100 тонн порошка AKD и 1000 тонн эмульсии в год-, что положило начало отечественному производству AKD.
В конце 1990-х годов компания Cytec (США) успешно внедрила калибровку ASA в компании Ningbo Zhonghua Paper Industry Company для производства мелованных белых картонов.
В настоящее время АКД и АСА широко используются в производстве культурной бумаги, упаковочных материалов, картона и специальных бумаг.
Тем не менее, канифоль остается возобновляемым ресурсом и исторически эффективным проклеивающим веществом. Основное ограничение заключается в его зависимости от сульфата алюминия. Если будущие исследования позволят провести проклейку на основе канифоли-в щелочных системах, это может возродиться.
9. Сферический варочный котел
Не так давно дымящиеся шары были обычными емкостями для варки целлюлозы на китайских бумажных фабриках, которые часто производили собственную химическую целлюлозу. Дымящийся шар представляет собой сферический вращающийся сосуд, работающий с перерывами и имеющий ограниченную вместимость.
Доступный в объемах 14, 25 и 40 кубических метров, агрегат объемом 25 м3 производит около 10 тонн сухой целлюлозы в день, а агрегат объемом 40 м3 дает 16 тонн-, в результате чего годовая производительность составляет всего несколько тысяч тонн.
Кроме того, процесс пропаривания требует многократного выпуска пара, который трудно восстановить или обработать, что приводит к значительным потерям энергии и загрязнению окружающей среды.
По мере расширения масштабов целлюлозных заводов увеличение производительности за счет более крупных или нескольких пропарочных шаров стало непрактичным. Следовательно, дымящиеся шары потеряли актуальность.
Современные целлюлозные заводы с годовой производительностью, превышающей один миллион тонн, полагаются исключительно на варочные котлы непрерывного действия или крупномасштабные-варочные котлы периодического действия.
10. Сульфитная целлюлоза
В промышленном производстве химической целлюлозы в основном используются два метода: щелочной процесс и сульфитный процесс. Сульфитный метод, изобретенный в США в 1866 году и промышленно внедренный в 1874 году, использует растворы сульфитов для превращения растительных волокон в целлюлозу. Варианты включают кислотные, нейтральные, основные и бисульфитные процессы с такими катионами, как кальций, магний, натрий или аммоний.
Кислотный сульфитный процесс работает при очень низком pH и подходит только для материалов на основе древесины, а не травы.
В 1960-х и 1970-х годах из-за нехватки каустической соды и низкой степени восстановления щелочи при крафт-варке целлюлозы возрос интерес к варке нейтральной сульфитной аммония. В 1967 году Министерство легкой промышленности организовало испытания по его применению, используя в качестве удобрения отработанный щелок.
В 1968 году при поддержке Научно-исследовательского института бумаги Министерства и других исследовательских подразделений Тайаньская бумажная фабрика в Шаньдуне успешно внедрила производство целлюлозы из сульфита аммония с использованием соломы, внося отработанный щелок непосредственно на сельскохозяйственные угодья.
Признанный в качестве национального демонстрационного проекта в 1976 году, этот метод распространился на небольшие бумажные фабрики в провинциях, включая Шаньдун, Сычуань, Хэбэй, Шаньси, Хэнань, Юньнань, Шэньси и Синьцзян.
Однако сульфитная варка целлюлозы страдает от сильной коррозии оборудования, длительных циклов варки и сложной очистки сточных вод. После того, как крафт-целлюлоза добилась прорыва в восстановлении щелочи и отбеливании, сульфитный процесс пришел в упадок.
С конца 20 века линии по производству сульфитной целлюлозы в Китае постепенно закрывались. Все новые и расширенные целлюлозные заводы-как по производству древесного, так и не-древесного волокна-теперь применяют процессы щелочной варки целлюлозы.
