Технология производства растительного пергамента

Звеньями технологического конвейера, представляющего собой  мокрую часть пергаментной машины, являются ванны. В зависимости от назначения ванны оснащаются бумагопогружающими, бумаговедущими валиками, отжимными  двухвальными прессами с механизмами  прижима, трубчатыми холодильниками, промывными устройствами, шаберами, трубами, клапанами. Ванны и вся арматура изготавливаются из кислотостойких материалов.

Сухая часть машины состоит  из сушильной части, каландров, продольно-резательного устройства и наката [3].

Последовательность расположения звеньев пергаментной машины следующая:

двухтамбурный раскат с тяговым  прессом;

ванна предварительной пропитки бумаги-основы кислотой → пергаментирующая ванна →кислотоулавливающие ванны;

промывные устройства для  отмывки кислоты;

нейтрализационная ванна;

промывные устройства для  отмывки щелочи;

пластификационная ванна;

сушильная часть машины;

каландр;

продольно-резательное устройство;

накат.

Ванна предварительной  пропитки бумаги-основы серной кислотой предназначена для удаления воздуха из толщи бумаги-основы путем одностороннего смачивания ее раствором серной кислоты. Схема ванны предварительной пропитки приведена на рис. 2.

 

 

 

 

 

Рис. 2. Схема ванны предварительной  пропитки:

1 – рулоны бумаги-основы  на раскате; 2 – тяговый пресс; 3 – полупогруженные бумаговедущие  валики; 4 – холодильные трубы.

В бумаге-основе содержится 7…9 % влаги. Соединение ее с кислотой сопровождается выделением тепла, которое  разогревает кислоту. Холодильные  трубы 4 обеспечивают поддержание температуры кислоты, заполняющей ванну, в пределах, установленных технологическим режимом. Температурные параметры обработки бумаги-основы в ванне предварительной пропитки могут быть различными: от 10…15 до -2…+5 ⁰С. Концентрация серной кислоты в ванне находится в пределах 64…68 %.

Бумажное полотно при  помощи полупогруженных бумаговедущих  валиков 3 одной стороной поверхности приводится в соприкосновение с кислотой. Продолжительность обработки бумаги-основы серной кислотой в пергаментирующих ваннах определяется глубиной погружения бумаговедущих валиков и скоростью машины.

Пергаментирующая (пергаментационная) ванна предназначена для пергаментации полотна бумаги-основы. Бумага-основа погружается в раствор серной кислоты, заполняющей ванну, и от воздействия кислоты на волокна целлюлозы бумага пергаментируется.

Длина пергаментирующей ванны  должна обеспечить продолжительность  пребывания полотна бумаги-основы в  кислоте при работе машины с максимальной скоростью в перделах 3…8 с. Чем выше скорость работы пергаментной машины, тем длиннее должна быть пергаментирующая ванна. Схема пергаментирующей ванны приведена на рис. 2.1

 

 

 

 

 

Рис. 2.1. Схема  пергаментирующей ванны:

1 – бумагопогружающие  валики; 2 – шаберы; 3 – отжимной  пресс; 4 – холодильные трубы.

Холодильные трубы 4, уложенные по дну ванны, имеют такое же назначние, как и в ванне предварительной пропитки. Температура кислоты в пергаментирующей ванне поддерживается на уровне от 10…15 до 20 ⁰С. Концентрация – 66…67 %.

Для промывки и спуска кислоты  в днище ванны вделаны тройники, на отводах которых установлены  запорные клапаны и отводящие  трубы из кислотостойкого материала.

Полотно бумаги-основы в  пергаментирующей ванне погружается  в кислоту бумаго-погружающими валиками 1, которые могут подниматься и опускаться. При заправке полотна валики поднимаются из кислоты, полотно бумаги подводится сначала под валики, а затем пропускается между валами отжимного пресса 3. Опуская валики, полотно погружают в кислоту. При выходе из кислоты, заполняющей пергаментирующую ванну, полотно бумаги увлекает значительный слой кислоты. Для снятия ее перед прессом, сверху и снизу полотна, установлены шаберы 2.

После снятия поверхностного слоя кислоты бумажное полотно пропускается между двумя валами отжимного  пресса, который отжимает кислоту, впитанную  толщей бумаги в пергаментирующей ванне. Валы пресса приводятся в движение от привода нижнего вала. Верхний вал соединен с механизмом подъема и спуска по вертикали, с его помощью регулируется удельное давление валов на бумагу при отжиме из нее кислоты. Удельное давление достигает 2 Мпа.

Кислотоулавливающие ванны располагаются за пергаментирующей ванной, последовательно одна за другой по длине пергаментной машины. В кислотоулавливающих ваннах происходят следующие процессы: в первых трех – пяти ваннах продолжается пергаментация бумаги-основы. Затем из толщи пергаментированной набухшей бумаги серная кислота отжимается прессами, далее бумага отмывается в жидкости, заполняющей ванну. При этом увеличивается концентрация отработанной кислоты, ее плотность возрастает до 1,40…1,42 г/см³ и кислота отбирается на регенерацию. Число кислотоулавливающих ванн на различных пергаментных машинах варьируется от 6 до 10. Плотность раствора кислоты в первой кислотоулавливающей ванне должна быть не менее 1,35 г/см³, в последней ванне – не более 1,005 г/см³.

Устройство кислотоулавливающей  ванны и прохождение полотна  в ней аналогично устройству пергаментирующей ванны (рис. 2.2).

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.2. Схема устройства кислотоулавливающей ванны:

1 – полотно бумаги; 2 –  бумагопогружающий валик; 3 – отжимной  пресс; 4 – шаберы; 5 – переточная  труба; 6 – грязевый клапан; 7 –  холодильные трубы; 8 – кислотоотводящая  труба.

 

В первой кислотоулавливающей  ванне устанавливатся кислотоотводящая труба 8, предназначенная для отбора отработанной кислоты на регенерацию; к последней ванне подводится трубопровод подачи свежей воды в ванну.

На некоторых машинах  кислотоулавливающие ванны разделены  на два или три отделения поперечными  перегородками, в которых имеютя ходы (отверстия) для создания зигзагообразного движения кислоты по ванне.

Полотно бумаги движется по ванне последовательно – от первой, прилегающей к пергаментирующей ванне, к последней, т.е. от ванны №1 до ванн № 6…10.

В процессе работы пергаментной машины кислотоулавливающие ванны  заполнены кислотой, которая протекает (переливается) в направлении от последней ванны к первой – в порядке уменьшения номера ванны. Переток кислоты из одной ванны в другую возможен только через переливные (переточные) трубы.

Схема перетока кислоты в  кислотоулавливающих ваннах показана на рис. 2.3.

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.3. Схема перетока кислоты  в кислотоулавливающих ваннах:

1 – перепускные трубы.

 

Вдоль кислотных ванн I – VI полотно бумаги и кислота движутся в противоположных направлениях, т.е. осуществляется противоточная промывка полотна растительного пергамента.

Кислотная часть пергаментной машины – пропиточная, пергаментирующая; кислотоулавливающие ванны, оснащающие их устройства – наиболее сильно подвержены корозии растворами серной кислоты различной концентрации и ее парами.

Промывные устройства для отмывки кислоты из полотна пергаментированной бумаги представляют собой кусты спрысковых труб. Промывные устройства пергаментирующих машин могут отличаться конструкцией, размещением и схемой движения в них полотна бумаги.

Спрысковый куст состоит  из двух станин дугообразной формы. Располагаются станины на шинах пергаментной машины: одна – на лицевой, другая – на приводной стороне, друг против друга. Каждая из станин представляет собой сосуд определенной конфигурации, соединенный с водопроводной магистралью. В станинах имеются отверстия для вставки спрысковых труб, с помощью которых станины соединяются между собой.

Полотно проходит в промывном  кусте, огибая бумаговедущие валики. Одна сторона полотна омывается  водой из спрысков, размещенных на одной станине, другая – из спрысков другой станины. Погружение бумаговедущих  валиков в смывную воду ванн облегчает  их вращение, но при этом полотно  бумаги погружается в ванну, содержащую смытую с бумаги кислоту, что ухудшает эффект отмывки кислоты.

Водная промывка пергаментной бумаги, выполняемая обильным водоорошением  без последующего отжима воды из полотна  прессованием, неэффективна, поэтому  между группами промывных кустов устанавливаются двухвальные прессы, как в кислотоулавливающих ваннах.

Спрысковая вода с промываемого полотна растительного пергамента стекает в ванны, установленные под спрысковыми кустами; из ванн кислая промывная вода направляется в установки для нейтрализации. Промывка осуществляется конденсатной или фильтрованной водой с температурой 20…25 ⁰С.

Нейтрализационная ванна служит для обработки полотна бумаги раствором щелочи, чтобы удалить остатки кислоты в бумаге полсе промывки водой.

Нейтрализационная ванна (часто  называемая содовой) представляет собой  сдвоенную ванну, в каждом отделении  которой имеется по одному бумагопогружающему валику 2. Над вторым отделением ванны установлены шаберы 3 для снятия раствора щелочи с поверхности полотна и двухвальный отжимной пресс 4 (рис.2.4.).

Для поддержания постоянства  температуры раствора нейтрализатора на дне ванны размещается подогревающий  трубчатый змеевик 5. Поперек ванны размещены спрысковые трубки 1 для распыления нейтрализующего раствора на обе стороны поверхности полотна бумаги по всей ее ширине.

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.4. Схема нейтрализационной  ванны:

1 -  спрысковые трубки  для подачи раствора соды; 2 –  бумагопогружающие валики; 3 – шаберы; 4 – двухвальный отжимной пресс; 5 – змеевик для подогрева раствора; 6 – грязевые клапаны.

 

Внутренность ванны облицована щелочеустойчивым термопластичным  материалом, не подвергающимся коррозии.

Кислота, оставшаяся в растительном пергаменте, нейтрализуется в ванне  водным раствором кальцинированной соды Na₂CO₃ с концентрацией 1,0…1,1 % и температурой 30…35 ⁰С. Значение показателя рН содового раствора находится в пределах от 9 до 12.

Промывное устройство для отмывки щелочи водой имеет такую же конструкцию, как и описанные выше промывные устройства для отмывки кислоты из полотна пергаментированной бумаги. Если устанавливаются два промывных устройства, то в спрыски первого устройства подается механически очищенная вода, а в спрыски второго – химически очищенная вода. Температура воды 25…30 ⁰С.

Пластификационная ванна представлена на рис. 2.5. Она предназначена для обработки растительного пергамента (после промывки его от щелочи) химическим раствором.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.5. схема пластификационной  ванны:

1 – паровые спрыски; 2 – бумагопогружающие валики; 3 –  шаберы; 4 – двухвальный отжимной  пресс; 5 – змеевик для подогрева  раствора; 6 – грязевый клапан.

 

Чаще всего это раствор  глицерина концентрацией 8…10 % при  температуре 30…40 ⁰С. Обработка производится в целях уменьшения жесткости, ломкости, повышения гибкости, эластичности пергамента в сухом состоянии.

В ванне установлены бумагопогружающие  валики 2, а у конечной стенки размещен двухвальный отжимной пресс 4 с шаберами 3. Перед пластификацией полотно бумаги может подогреваться, для этой цели устанавливаются паровые спрыски 1.

Сушильная часть  пергаментной машины аналогична сушильной части бумагоделательной машины. Для удаления влаги полотно растительного пергамента с отжимного пресса пластифицирующей ванны с содержанием 1,5…2,0 кг воды на 1 кг растительного пергамента поступает в сушильную часть машины.

Сушильная часть пергаментной машины состоит из вращающихся, обогреваемых изнутри паром бумагосушильных  и сукносушильных цилиндров, а также  холодильных цилиндров.

Бумагосушильные цилиндры размещаются  в шахматном порядке в два  яруса. Полотно пергаментной бумаги, огибая цилиндры, прилегает к их поверхности попеременно то одной, то другой стороной. Температура поверхности сушильных цилиндров первой группы должна составлять 50…60 ⁰С, постепенно повышаясь до 100…105 ⁰С и на последних цилиндрах снижаясь до 70 ⁰С. Температура поверхности холодильных цилиндров должна составлять 15…18 ⁰С.

Сукносушильные цилиндры располагаются сверху и снизу  бумагосушильных цилиндров, устройство их такое же, как и у бумагоделательных  машин.

В настоящее время сушильные  сукна часто заменяют синтетическими сушильными сетками.

Пергаментная машина имеет  машинный каландр (иногда устанавливается  полусухой машинный каландр), после  которого полотно поступает на накат  барабанного типа. С наката рулон  растительного пергамента по ленточному транспортеру (после взвешивания на весах) поступает на продольно-резательный станок, где происходит резка растительного пергамента на заданные форматы.

После резки растительный пергамент, при необходимости, упаковывается  во влагопрочную бумагу или пленку (чтобы при хранении не набиралась влага) и поступает на рулонно-упаковочную  линию, где рулоны упаковываются  в картон.