Fabricarea hartiei - Tipuri de masini de hartie

Fabricarea hartiei

Cuprins:

Scurt istoric al aparitiei si raspandirii hartiei in lume;

Materiale fibroase folosite la fabricarea hartiei;

Macinarea. Teoria macinarii;

Instalatii de macinare. Generalitati;

Incleierea hartiei. Generalitati;

Tipuri de masini de hartie;

Sectiunea uscatoare

1. Scurt istoric al aparitiei si raspandirii hartiei in lume

Inventarea hartiei a fost atribuita chinezului Ts Ai Lun care in anul 75 al erei noastre a avut ideea de a fabrica o foaie de hartie din fibre textile in special de canepa si in.

Se presupune ca s-ar fi utilizat in primele ateliere si fibre de dud si de bambus (bast) si chiar resturi de franghii si plase pescaresti.

O descriere incompleta a fabricarii hartiei primitive chinezesti este data intr-o carte chinezeasca din secolul al XVII-lea : "Sita tinuta cu ambele maini se introduce miscand-o incoace si incolo in putina cu zeama de fibre. Cand este scoasa din putina, materialul fibros ramane pe sita, grosimea pastei depinde de mana omului. Daca sita se introduce putin in pasta, hartia iese subtire, daca se introduce mai adanc foaia iese mai groasa. Materia fibroasa pluteste pe sita, iar apa se scurge pe cele patru parti. Sita se rastoarna apoi, iar hartia e lasata sa cada pe scandura. In acest fel se pot face pana la 1000 de coli. Deasupra lor se aseaza o scandura si se preseaza cu o funie si un retevei in acelasi mod ca la presarea vinului. Umezeala se stoarce iar foile se ridica cu un ac de arama si se pun la uscare pe un perete incalzit ".

Ca mai toate inventiile mari chinezesti ale vremii aceleia si fabricarea hartiei a fost tinuta in mare secret. Dupa putin timp hartia s-a dovedit atat de utila incat in cateva decenii a fost introdusa in administratia de stat ca apoi sa fie decretata monopol de stat.

Cu toate ca secretul fabricarii hartiei era foarte bine pazit, acesta a patruns dincolo de granitele Chinei in anul 751 e.n. in urma unei batalii intre chinezi si arabi pe fluviul Tharaz, langa Samarcanda, in care arabii au iesit invingatori.

Printre chinezii luati prizonieri de arabi, se gaseau si lucratori din atelierele de hartie chinezesti care au inceput sa practice meseria mai intai in Samarcanda, unde i-au initiat si pe arabi in acest mestesug de unde s-a raspandit si la alte popoare, mai devreme sau mai tarziu.

2. Materiale fibroase folosite la fabricarea hartiei

Fibrele celulozice

Principalul component al peretelui celular al plantelor este celuloza.

Impreuna cu celuloza se mai gasesc, in procente diferite si alte substante cum sunt lignina, hemicelulozele, substante pectice, grasimi, ceruri, gume, mucilagii, amidon, resturi de proteine, saruri minerale, s. a.

Cele mai importante componente sunt celuloza si hemiceluloza, dar si prezenta ligninei prezinta interes, ea impiedicand separarea fibrelor celulozice in procesul de macinare.

Cantitatile relative de celuloza, lignina si hemiceluloza din peretele celular al catorva plante

3. Macinarea. Teoria macinarii

Pentru a obtine anumite caracteristici de calitate ale hartiei s-a constatat ca fi-bra trebuie sa sufere un tratament mecanic. Transformarile fizice ale fibrei celulozice prin tratamente mecanice se cheama macinare. In procesul de macinare se consuma o cantitate considerabila de energie electrica.

Pentru sortimentele obisnuite de hartie consumul variaza intre 200 si 1000 Kwh/tona iar unele sortimente speciale necesita chiar si 5000-7000 Kwh/tona.

Consumul acesta mare de energie obliga pe fabricantul de hartie sa cunoasca bine procesul de macinare pentru a obtine maximum de calitate cu minimum de energie.

Imbunatatirile aduse hartiei prin macinare nu sunt numaidecat proportionale cu durata macinarii.

Proprietatile de rezistenta cresc odata cu macinarea pana la o limita si apoi incep sa scada, asa cum se vede in figura urmatoare :

Rezistenta la rupere

Duble indoituri

Rezistenta la

plesnire

Rezistenta la sfasiere

0 20 40 60 80 Timp de macinare [min.]

Pe langa variatiile proprietatilor fizico-mecanice, macinarea produce si alte modificari ale hartiei. Astfel, opacitatea scade cu cresterea gradului de macinare pe seama cresterii densitatii, retentia fata de umplutura si substantele de incleiere si de colorare creste. Unele dintre aceste shimbari sunt avantajoase, iar altele negative. Este necesar sa se cunoasca schimbarile proprietatilor hartiei, pe seama modificarilor aduse fibrei individuale in procesul de macinare.

Examinarea microscopica arata ca prin fibrilare se reduce lungimea si grosimea si creste suprafata specifica. De asemenea, prin macinare se constata o crestere a cantitatii de apa retinuta de celuloza.

Pe langa aceste efecte masurabile s-a mai observat ca, datorita repetatei actiuni de frecare la care este supusa fibra celulozica, se rup legaturile laterale interne avand loc procesul denumit fibrilare interna. Ca urmare polizaharidele ce se gasesc pe suprafata fibrei sunt partial dispersate sau dizolvate. Acestea sunt efectele fundamentale pe care le are macinarea asupra fibrelor individuale.

4. Instalatii de macinare. Generalitati

Toate instalatiile de macinare au aceleasi elemente de baza : doua suprafete de macinare care se deplaseaza una fata de alta.

In cazul holendrului elementul in miscare este valtul cu cutite iar elementul static este platina.

Cutitele de pe valt si de pe platina pot fi inguste sau late, putine sau numeroase, grupate sau separate, drepte sau in zig-zag.

Moara Jordan are statorul si rotorul de forma tronconica. Cutitele sunt fixate pe suprafata rotorului si pe suprafata statorului.

Hidrafinerele se deosebesc de morile Jordan prin aceea ca au unghiul conului mai mare.

Hidradiscurile au cutitele dispuse radial pe rotor si stator, ambele suprafete fiind plane si facand unghi drept cu axul de rotatie.

In cazul rafinatoarelor dublu-disc ambele discuri se rotesc in sensuri opuse unul altuia.

Cutitele de pe statorul hidrafinerului sau de pe platina holendrului pot fi inlocuite cu bare de bazalt. Cu aceleasi elemente din bazalt se pot echipa si valturile holendrului.

Moara cu bile si kollergangul sunt dotate de asemenea cu suprafete de bazalt.

5. Incleierea hartiei. Generalitati

Hartia si cartoanele se incleie pentru a-si pastra performantele in contact cu unele lichide.

Incleierea hartiei de scris sau de tipar pentru ca cerneale sa nu patrunda pe partea opusa sau sa nu faca mustati in urma penitei este mai simpla.

Probleme deosebite ridica hartia de saci sau hartia de ambalaj in sensul ca apa sa nu treaca prin coala de hartie si in sensul ca hartia sa-si pastreze proprietatile de rezistenta in mediu mai umed.

Hartia pentru stratul neted de carton ondulat este incleiata pentru a conferi cutiilor o suficienta rezistenta si dupa o expunere la ploaie.

Unele hartii pentru ambalat alimente trebuie sa reziste la acidul lactic sau la sucul de carne. Tratarea cu ceruri sau cu polietilena permite obtinerea unor ambalaje corespunzatoare pentru alimente sau chiar pentru confectionat pahare.

Incleierea in masa presupune folosirea colofoniului, a cleiurilor sintetetice, a emulsiei de parafina precum si a altor aditivi pentru rezistenta in stare umeda si care se introduc in pasta de hartie inainte de lansarea ei pe sita.

Incleierea va reduce patrunderea lichidelor prin foaia de hartie sau de carton, dar expunand hartia la umiditate un timp mai lung, ea se va desface in fibre. Pentru ca hartia in stare umeda sa-si pastreze 30-50% din rezistenta in stare uscata este nevoie sa fie tratata cu substante speciale. Prin tratarea la suprafata, in presa de incleiere, sau pe calandru cu adezivi sau ceruri, incleierea se imbunatateste.

Acest tratament poate impermiabiliza hartia sau cartonul intr-o anumita masura dar in mod obisnuit este necesara sa se casereze coala de hartie sau carton cu o bariera de plastic sau de folie metalica.

6. Tipuri de masini de hartie

Exista doua tipuri de masini de hartie : 1. masina de tip fourdrinier ;

2. masina cu sita cilindrica .

Aceasta clasificare este numai pe baza sistemului de formare al foii, caci intre cele doua tipuri se pot face multe combinatii iar pentru fabricarea hartiilor speciale sunt masini speciale.

Principiile fabricarii hartiei sunt aceleasi pentru toate tipurile de masini. Banda de hartie este mai intai formata dintr-o suspensie apoasa de fibre pe sita plana sau cilindrica. Dupa aceea banda de hartie se deshidrateaza in sectiunea preselor, se usuca in partea uscatoare si daca este cazul se calandreaza si se infasoara.

7. Sectiunea uscatoare

Procesul de uscare are in vedere eliminarea apei din banda de hartie prin evaporare.

Necesitatea uscarii hartiei

Hartia ca sa poata fi folosita, trebuie sa contina sub 10% apa, raportat la greutate.

Asa cum iese din prese, umiditatea benzii de hartie poate fi 35-45% in functie de tipul de prese si respectiv nivelul tehnic al acestora.

De dorit ar fi ca sa se elimine prin stoarcere o cat mai mare cantitate de apa dar cum acest lucru nu este posibil, se impune ridicarea uscaciunii hartiei de la 35-45% (cu cat iese din prese) pana la 93-95% prin evaporare.

Metoda de uscare

In partea uscatoare a masinii de hartie au loc doua procese fizice de baza, transferul de caldura si transferul de masa.

Caldura se transfera de la aburul fierbinte la banda umeda de hartie pentru a asigura energia necesara deplasarii apei din hartie. Apa se evapora si este apoi transferata din banda de hartie in mediul inconjurator prin procesul de transfer de masa.

Caldura este asigurata la temperatura ridicata pentru o evaporare rapida. In plus, atmosfera in care se transfera umiditatea din hartie este tinuta cat mai receptiva posibil prin reducerea presiunii de vapori, cu un consum rezonabil de energie.

Bibliografie :

Fabricarea hartiei - dr. ing. Turtureanu Nicolai