О бумаге внукам. Часть 2. Подготовка древесины

Не так дав­но, в нача­ле 19 века людям потре­бо­ва­лось так мно­го бума­ги, что они спеш­но нашли заме­ну тря­пич­но­му источ­ни­ку сырья для её про­из­вод­ства. Таким новым источ­ни­ком ста­ла дре­ве­си­на. Дере­во, рас­ту­щее доволь­но само­сто­я­тель­но и посто­ян­но воз­об­нов­ля­ю­ще­е­ся, вырас­та­ю­щее сно­ва на месте сруб­лен­но­го, пре­крас­но помог­ло людям в их стрем­ле­нии жить в окру­же­нии бума­ги, кар­то­на и изде­лий из них.

Раз­бе­рём­ся, на каких пред­при­я­ти­ях изго­тав­ли­ва­ют бума­гу. Как про­ис­хо­дит пред­ва­ри­тель­ная обра­бот­ка дре­ве­си­ны и пре­вра­ще­ние её или в клет­чат­ку или в дре­вес­ную мас­су? Какая бума­га может быть полу­че­на и из пер­вой, и из второй?

Где делают бумагу

Бума­га дела­ет­ся на несколь­ких типах предприятий.

• Есть совсем немно­го пред­при­я­тий, где сохра­нил­ся руч­ной, его ещё назы­ва­ли чер­паль­ным, спо­соб изго­тов­ле­ния бума­ги. Здесь дела­ют, чер­пая по листи­ку в неболь­ших коли­че­ствах, уни­каль­ную бума­гу, исполь­зу­ют осо­бен­ное сырьё и уни­каль­ные при­е­мы. Ино­гда, как в Гер­ма­нии, Ита­лии и дру­гих стра­нах это сов­ме­ще­но с музе­я­ми бума­ги, в ряде ази­ат­ских стран в Китае, Япо­нии, Корее сохра­ни­лись кустар­ные, часто семей­ные мастер­ские про­из­вод­ства бума­ги для рисо­ва­ния, для деко­ра­тив­ных, экс­клю­зив­ных работ. 
• Насто­я­щее про­мыш­лен­ное про­из­вод­ство, где бума­га про­из­во­дит­ся круг­ло­су­точ­но и отправ­ля­ет­ся заказ­чи­кам желез­но­до­рож­ны­ми ваго­на­ми и боль­ше­груз­ным авто­транс­пор­том, раз­ме­ща­ет­ся на бумаж­ных фаб­ри­ках. Осо­бен­ность бумаж­ных фаб­рик в том, что сюда для изго­тов­ле­ния бума­ги посту­па­ет не дре­ве­си­на, а про­дук­ты, полу­чен­ные из неё, на цел­лю­лоз­ном или дре­вес­но – масс­ном заво­де. Это могут быть цеха боль­ших цел­лю­лоз­но — бумаж­ных пред­при­я­тий (они могут назы­вать­ся лесо­про­мыш­лен­ны­ми ком­плек­са­ми – ЛПК). Бумаж­ные фаб­ри­ки полу­ча­ют тот самый про­ме­жу­точ­ный про­дукт: цел­лю­ло­зу или дре­вес­ную мас­су.
• Самую глу­бо­кую или пол­ную пере­ра­бот­ку дре­ве­си­ны про­из­во­дят на лесо­про­мыш­лен­ных ком­плек­сах (ЛПК). ЛПК вклю­ча­ет в себя несколь­ко пред­при­я­тий, кото­рые пере­ра­ба­ты­ва­ют дре­ве­си­ну пол­но­стью, без отхо­дов. Здесь полу­ча­ют пило­ма­те­ри­а­лы (дос­ки, брус и пр.), из отхо­дов дела­ют цел­лю­ло­зу, а из неё бума­гу и кар­тон, из отхо­дов цел­лю­лоз­но­го про­из­вод­ства полу­ча­ют дрож­жи, спирт, ски­пи­дар, раз­лич­ные аро­ма­ти­че­ские мате­ри­а­лы (в том чис­ле вани­лин), смо­лы, лаки и пр. Отхо­ды бумаж­но­го про­из­вод­ства идут на изго­тов­ле­ние стро­и­тель­ных и дру­гих мате­ри­а­лов. На схе­ме струк­ту­ра лесо­про­мыш­лен­но­го ком­плек­са, на кото­ром рабо­та­ют тыся­чи людей раз­ных специальностей.

Что­бы при­сту­пить к изго­тов­ле­нию бума­ги, нуж­но дре­ве­си­ну, во-пер­вых, под­го­то­вить к про­из­вод­ству: рас­сор­ти­ро­вать, измель­чить, а во-вто­рых, пре­об­ра­зо­вать её в про­ме­жу­точ­ный про­дукт, и таких про­дук­тов может быть два: клет­чат­ка – она же цел­лю­ло­за (так её назы­ва­ют на пред­при­я­ти­ях) и дре­вес­ная мас­са. Эти про­дук­ты очень раз­ные по свой­ствам и это учи­ты­ва­ет­ся при про­из­вод­стве бумаги.

Говоря о бумаге, мы будем иметь в виду и картон, который, в большинстве случаев, можно считать просто толстой бумагой.

Подготовка древесины к производству

Посту­па­ет дре­ве­си­на на лес­ную бир­жу цел­лю­лоз­но­го заво­да или лесо­про­мыш­лен­но­го ком­плек­са. Ство­лы дере­вьев здесь назы­ва­ют балан­са­ми. Они дости­га­ют несколь­ких мет­ров длиной. 

Для про­из­вод­ства бума­ги исполь­зу­ют­ся хвой­ные и лист­вен­ные поро­ды дере­вьев. Из хвой­ных: ель, сос­на, пих­та, лист­вен­ни­ца. Из них полу­ча­ют так назы­ва­е­мую “мяг­кую” цел­лю­ло­зу. Из лист­вен­ных: тополь, оси­на, берё­за, бук, эвка­липт -“твёр­дую”.

Балан­сы про­хо­дят ряд ста­дий пере­ра­бот­ки на спе­ци­а­ли­зи­ро­ван­ном оборудовании.

Как отме­ча­лось в посте 1, дре­ве­си­на может исполь­зо­вать­ся в виде отхо­дов от дере­во­пе­ре­ра­бот­ки, и тогда она при­хо­дит в раз­ной сте­пе­ни измель­че­ния и загряз­не­ния. Её тоже про­пус­ка­ют по цепоч­ке измель­ча­ю­ще­го и очист­но­го обо­ру­до­ва­ния, что­бы полу­чить щепу необ­хо­ди­мо­го качества.

Варка целлюлозы

Про­из­вод­ство бума­ги про­ис­хо­дит на бумаж­ных фаб­ри­ках, кото­рые ино­гда быва­ют само­сто­я­тель­ны­ми пред­при­я­ти­я­ми. В этом слу­чае они поку­па­ют для про­из­вод­ства бума­ги не дре­ве­си­ну, а тот самый про­ме­жу­точ­ный про­дукт из пре­об­ра­зо­ван­ной дре­ве­си­ны — клет­чат­ку (её назы­ва­ют бумаж­ни­ки, как вы уже зна­е­те, цел­лю­ло­зой) и вто­рой про­ме­жу­точ­ный про­дукт – дре­вес­ную мас­су.

Цел­лю­ло­за про­из­во­дит­ся на цел­лю­лоз­ных заводах.

Дре­вес­ная щепа посту­па­ет на вар­ку в вароч­ный котёл.

Варят дре­ве­си­ну раз­ны­ми спо­со­ба­ми, но наи­бо­лее рас­про­стра­не­ны вароч­ные бульо­ны, состо­я­щие из кис­лот­ных или щелоч­ных рас­тво­ров. В резуль­та­те полу­ча­ет­ся суль­фит­ная или суль­фат­ная цел­лю­ло­за. Щелоч­ная (суль­фат­ная) вар­ка более уни­вер­саль­ная и более широ­ко рас­про­стра­не­на. Она справ­ля­ет­ся с вар­кой любой дре­ве­си­ны и более экономична.

В котёл пода­ёт­ся вароч­ный рас­твор и смесь щепы и вароч­но­го рас­тво­ра нагре­ва­ет­ся до 160 гра­ду­сов. Вар­ка про­дол­жа­ет­ся несколь­ко часов. Сни­зу, ещё в кот­ле, цел­лю­ло­за пер­вый раз про­мы­ва­ет­ся и горя­чей выгру­жа­ет­ся в при­ём­ный бассейн.

Вер­нём­ся к кури­це – роль, кото­рой у нас выпол­ня­ет щепа. После уда­ле­ния бульо­на – вароч­но­го рас­тво­ра, щепа толь­ко начи­на­ет рас­па­дать­ся на волок­на. Осно­ву этих воло­кон состав­ля­ет клет­чат­ка или цел­лю­ло­за. Цел­лю­ло­за – очень проч­ное веще­ство, она выдер­жи­ва­ет нагруз­ку более высо­кую, чем сталь. Неуди­ви­тель­но, что дере­вья дости­га­ют такой высо­ты и не лома­ют­ся при силь­ных поры­вах ветра.

Важ­но заме­тить, что бульон на цел­лю­лоз­ном заво­де, как у хоро­шей хозяй­ки пус­ка­ет­ся в дело. Часть его исполь­зу­ет­ся для воз­вра­та в про­из­вод­ство для добав­ле­ния к све­же­му вароч­но­му рас­тво­ру. Часть исполь­зу­ет­ся для полу­че­ния мно­гих полез­ных веществ вос­ков, смол, мыла, лекар­ствен­ных веществ, лаков и пр.

Два потока после варки

Про­мы­тая цел­лю­ло­за в вод­ной сре­де может раз­де­лять­ся на ДВА ПОТОКА.

1. Один пода­ёт­ся на сет­ку отлив­ной маши­ны, где фор­ми­ру­ет­ся тол­стая пап­ка цел­лю­ло­зы, кото­рая под­су­ши­ва­ет­ся, раз­ре­за­ет­ся на листы паку­ет­ся в кипы и посту­па­ет на рынок, в том чис­ле, цел­лю­лоз­ный завод про­да­ёт её и бумаж­ным фабрикам;

Из дере­вьев полу­ча­ют тех­ни­че­скую цел­лю­ло­зу (в ней есть остат­ки дру­гих эле­мен­тов дре­ве­си­ны, глав­ный из кото­рых лигнин). 

Древесно-массное производство

Если дре­ве­си­ну не варить, что­бы выде­лить из неё клет­чат­ку, то мож­но пре­об­ра­зо­вать её в про­дукт, при­год­ный для про­из­вод­ства бума­ги дру­гим спо­со­бом. Этот про­дукт назы­ва­ет­ся дре­вес­ной мас­сой. Все веще­ства, вхо­дя­щие в дре­ве­си­ну, оста­ют­ся в дре­вес­ной массе.

В совре­мен­ном про­из­вод­стве дре­вес­ную мас­су чаще полу­ча­ют раз­ма­лы­вая не коро­тьё, а щепу на спе­ци­аль­ных мель­ни­цах с пред­ва­ри­тель­ным подо­гре­вом или про­пит­кой хими­ка­та­ми для уда­ле­ния неко­то­ро­го коли­че­ства рас­тво­ри­мых веществ и улуч­ше­ния свойств дре­вес­ной массы.

Дре­вес­ная мас­са поз­во­ля­ет почти до 2 раз умень­шать рас­ход дре­ве­си­ны на про­из­вод­ство бума­ги. Осо­бен­ность дре­вес­ной мас­сы в том, что она даёт мень­шую проч­ность бума­ги, пото­му что проч­ные цел­лю­лоз­ные волок­на в ней, закры­ты дру­ги­ми ком­по­нен­та­ми. Волок­на в ней не такие гиб­кие, как у цел­лю­ло­зы, их поверх­ность не рас­кры­та и меж­ду волок­на­ми дре­вес­ной мас­сы в бумаж­ном листе не обра­зу­ют­ся проч­ные свя­зи, какие воз­ни­ка­ют меж­ду волок­на­ми целлюлозы. 

Если поло­жить рядом газе­ту и лист офис­ной или тет­рад­ной бума­ги, то мож­но уви­деть раз­ли­чие по белизне. В газет­ной бума­ге до 80 % дре­вес­ной мас­сы и она сла­бее и не такая белая, как офис­ная, в кото­рой, как пра­ви­ло, 100% целлюлозы.

Теперь мы зна­ем, что бума­гу, как и кар­тон, мож­но про­из­во­дить и из цел­лю­ло­зы и из дре­вес­ной мас­сы, а чаще про­из­во­дят из их сме­си. Про­ис­хо­дит это на бума­го­де­ла­тель­ной машине. О про­из­вод­стве бума­ги на ней пого­во­рим в дру­гом посте.

Обра­ти­те вни­ма­ние на дру­гие посты из серии “О бума­ге вну­кам”.