Целлюлозно-бумажная промышленность объединяет предприятия, которые получают волокнистое сырьё, производят целлюлозу и перерабатывают её в бумагу, картон и другие материалы. Одни фабрики выполняют лишь отдельную операцию, другие объединяют несколько стадий — от подготовки древесины до выпуска готовой продукции. Поэтому одинаковое название отрасли может относиться и к лесохимическому производству, и к бумажной фабрике, и к предприятию по изготовлению упаковки.
Главный материал для многих видов бумаги — целлюлозное волокно. Его получают из древесины, возвращают в производство из макулатуры или извлекают из некоторых видов недревесного сырья. От выбора волокна и способа обработки зависят прочность, гладкость, впитываемость, цвет и другие свойства конечного изделия. При этом для готового продукта важны не только волокна: в рецептуру могут входить вода, минеральные наполнители, красители и технологические добавки.
Какие производства входят в отрасль
Производственную цепочку удобно рассматривать как несколько взаимосвязанных направлений. Целлюлозный завод подготавливает волокнистую массу, бумажная или картонная машина формирует из неё полотно, а последующие участки сушат, обрабатывают и нарезают материал. Отдельные предприятия выпускают санитарно-гигиенические изделия, упаковку, этикеточную продукцию или бумажные материалы специального назначения.
Границы между этими направлениями не всегда совпадают с границами предприятия. Интегрированная фабрика может использовать собственную целлюлозу для изготовления бумаги и картона, тогда как неинтегрированное производство закупает готовую массу или макулатурное сырьё. Такая разница влияет на логистику, оборудование, структуру затрат и способы контроля качества, но сама по себе не определяет, насколько качественен конечный продукт.
- Целлюлозное производство отделяет волокна от древесины или другого сырья и подготавливает их к дальнейшему использованию.
- Бумажное и картонное производство формирует лист или непрерывное полотно из водной волокнистой суспензии, затем обезвоживает и сушит его.
- Переработка бумаги превращает рулонный или листовой материал в упаковку, салфетки, изделия для печати и другие товары.
- Вспомогательные производства могут обеспечивать предприятие энергией, водой, химикатами и обслуживанием оборудования.
Сырьё и виды волокна
Для получения первичного волокна применяют преимущественно древесину, но в отдельных производствах используют и недревесное сырьё. Древесное сырьё обычно поступает в виде балансов, щепы или технологических остатков, пригодных для переработки. Перед варкой или механическим размолом его очищают от коры и загрязнений, а затем измельчают до щепы либо подают на соответствующую линию подготовки.
Макулатура служит источником вторичного волокна. Перед использованием её сортируют, распускают в воде и очищают от примесей; конкретный набор операций зависит от исходного материала и требований к новой продукции. Переработанное волокно широко применяется в упаковочных и санитарно-гигиенических материалах, но пригодность конкретного потока определяется чистотой, прочностью и другими характеристиками. Волокна при многократном использовании могут укорачиваться и терять часть свойств, поэтому вторичное сырьё не во всех случаях полностью заменяет первичное.
Недревесные волокнистые материалы включают, например, солому и некоторые сельскохозяйственные остатки. Их применение зависит от доступности сырья, технологии подготовки и требований к продукту; это не универсальная замена древесине. В бумажном листе могут сочетаться разные волокна, чтобы сбалансировать прочность, внешний вид, стоимость и функциональные свойства.
| Вид сырья | Как подготавливают | Что важно учитывать |
|---|---|---|
| Древесина | Окорка, измельчение; далее химическая варка или механическая обработка | Порода, качество щепы и выбранный способ получения массы влияют на свойства волокна |
| Макулатура | Сортировка, роспуск в воде, очистка и, при необходимости, удаление типографской краски | Состав и загрязнённость исходного потока ограничивают возможное применение вторичного волокна |
| Недревесное сырьё | Подготовка и обработка по технологии конкретного производства | Имеют значение сезонность, логистика, состав сырья и совместимость с оборудованием |
Как получают целлюлозную массу
Один из распространённых подходов — химическая варка: щепу обрабатывают растворами, которые помогают отделить волокна друг от друга и удалить значительную часть компонентов древесины, не относящихся к целлюлозным волокнам. К известным промышленным способам относятся сульфатный, или крафт-процесс, и сульфитный процесс. Они различаются применяемой химией и режимами, поэтому получаемые массы имеют неодинаковые свойства и требуют соответствующего оборудования.
При механическом способе древесину измельчают и разделяют на волокнистую массу преимущественно механическим воздействием. Такой материал сохраняет больше древесных компонентов, чем масса после химической варки, и часто отличается хорошим выходом из исходного сырья. Однако типичные свойства механической массы ограничивают её применение в продукции, для которой особенно важны долговечность и устойчивость к пожелтению. Конкретный выбор технологии зависит от назначения бумаги и требований к её характеристикам.
После получения массы могут проводиться промывка, сортирование и отбеливание. Отбеливание меняет цвет и оптические характеристики волокна; применяемая схема зависит от вида массы и продукции. Затем волокнистую массу смешивают с водой, иногда добавляют наполнители и вспомогательные вещества. Рецептура подбирается под конкретный тип бумаги: материал для упаковки, печати и санитарно-гигиенических изделий предъявляет разные требования.
Как из волокнистой массы делают бумагу и картон
Подготовленную массу разводят водой и равномерно подают на движущуюся сетку бумагоделательной машины. Вода проходит через сетку и удаляется на последующих участках, а волокна образуют связанное полотно. Далее полотно прессуют, чтобы удалить часть влаги, и сушат на нагреваемых цилиндрах. В зависимости от назначения изделия его поверхность может дополнительно уплотняться, покрываться составом или обрабатываться для получения нужной гладкости и печатных свойств.
Бумага и картон — не просто разные названия одного материала: различаются их конструкция, масса, толщина и назначение. Картон часто делают многослойным, а слои могут иметь разный состав и выполнять разные функции. После бумагоделательной машины материал наматывают в рулоны либо разрезают на листы, а на отделочных и перерабатывающих линиях превращают в продукцию заданного формата.
На свойства готового материала влияют несколько факторов одновременно: тип и доля волокна, степень его размола, наполнители, плотность формирования полотна и режимы сушки. Например, гладкость важна для ряда печатных применений, а прочность и способность сохранять форму — для упаковки. Для впитывающих изделий существенны другие показатели, связанные со структурой и обработкой полотна. Поэтому один показатель качества не может описать пригодность бумаги для всех задач.
Основные виды продукции
Ассортимент отрасли широк: он включает материалы для печати и письма, упаковочную бумагу, коробочный картон, санитарно-гигиеническую продукцию и специальные бумаги. К последним относятся материалы, для которых важны особые поверхностные, барьерные, электрические или фильтрующие свойства. Не каждый такой продукт изготавливается на универсальной бумагоделательной машине: могут требоваться специальное оборудование и отдельные операции отделки.
- Печатные и писчие материалы подбирают с учётом гладкости, белизны, непрозрачности и взаимодействия с печатными красками.
- Упаковочная бумага и картон должны соответствовать способу упаковки, нагрузке и условиям обращения с товаром.
- Санитарно-гигиенические изделия производят из полотна, рассчитанного на нужную мягкость, впитываемость и прочность.
- Специальные материалы выпускают для конкретных технических или потребительских функций, поэтому их свойства определяются назначением.
Экологические и ресурсные вопросы
Производство целлюлозы и бумаги связано с использованием волокнистого сырья, воды, энергии и химических веществ. Нагрузка на окружающую среду зависит не от одного параметра, а от технологии, состояния оборудования, состава сырья и эффективности очистки выбросов и стоков. Поэтому при оценке предприятия важно различать виды воздействия и учитывать, какие именно стадии входят в рассматриваемый производственный цикл.
На фабриках применяют системы очистки производственной воды и стоков, а также решения для снижения потерь тепла и повторного использования отдельных потоков. Возможности повторного использования ограничены требованиями к качеству и составом воды или технологической среды. Химические процессы могут предусматривать извлечение и возврат части реагентов, но конкретная схема зависит от типа производства. Нельзя переносить описание одной технологии на все предприятия отрасли.
Переработка макулатуры позволяет использовать уже произведённое волокно, но она также требует сортировки, воды и энергии. Кроме того, не вся использованная бумага годится для переработки: материал может быть загрязнён, состоять из несовместимых компонентов или потерять необходимые волокнистые свойства. На практике важны раздельный сбор, качество сортировки и наличие подходящего перерабатывающего производства. Решение о выборе первичного или вторичного волокна принимают с учётом характеристик продукта и всей технологической цепочки.
Что учитывать при сравнении предприятий и продукции
Сравнивая производителей, полезно сначала уточнить, какой именно продукт и этап производства рассматриваются. Фабрика целлюлозы и предприятие по выпуску коробок работают в разных сегментах, хотя оба относятся к отрасли. Имеют значение тип сырья, специализация, доступность оборудования и соответствие выпускаемой продукции требованиям покупателя. Если приводятся экологические или качественные показатели, нужно выяснить, к какому периоду и к какой границе производственного цикла они относятся.
При выборе бумаги или картона следует отталкиваться от задачи, а не от общего представления о «лучшей» марке. Для печати важны совместимость с оборудованием и требуемое качество изображения; для упаковки — конструкция и условия использования; для впитывающих изделий — функциональные свойства полотна. Полезно проверить техническое описание конкретного материала и требования к его хранению или переработке, если они заявлены производителем.
Частые вопросы
Чем целлюлоза отличается от бумаги?
Целлюлоза в контексте производства — это волокнистая масса, подготовленная для изготовления бумаги и других материалов. Бумага представляет собой сформированное из волокон полотно, прошедшее обезвоживание и сушку, а часто и дополнительную отделку. Иными словами, целлюлоза может быть сырьём для бумаги, но эти понятия не взаимозаменяемы.
Вся ли бумага производится из древесины?
Нет. Для производства используют также макулатуру, а в некоторых технологиях — недревесные волокнистые материалы. Кроме того, разные виды сырья могут сочетаться в одной рецептуре. Состав зависит от назначения продукта и требований к его свойствам.
Можно ли перерабатывать бумагу бесконечно?
Нет. В ходе переработки волокна подвергаются воздействию и со временем могут становиться короче и хуже связываться между собой. Поэтому пригодность макулатурного волокна зависит от его состояния и требуемого качества нового материала; для ряда продуктов используют смесь вторичного и первичного сырья.
Почему картон иногда состоит из нескольких слоёв?
Многослойная конструкция позволяет сочетать слои с различными функциями и свойствами. Например, внешняя и внутренняя поверхности могут предъявлять разные требования к качеству, а средний слой — участвовать в формировании структуры. Конкретная конструкция зависит от вида картона и его назначения.