Бумагоделательная машина

И. МИХАЙЛОВ

В 1817 г. была пущена первая бумажная машина в России. Выработка бумаги и картона в то время не превышала 6 тыс. т в год. Цифра эта теперь кажется нам до смешного ничтожной. С тех пор бумага и картон завоевали себе необычайно широкое поле применения в нашем быту и деловой жизни. Нет такой области народного хозяйства, где бы бумага не играла той или иной полезной и необходимой роли. Бумага для газет, книг и журналов. Бумага оберточная и упаковочная. Бумага для плакатов, рисунков, фотографий. Чертежная бумага. Бумага и картон — необходимый материал в бесконечном количестве производств, начиная с детской игрушки и кончая строительным материалом: толем, рубероидом и пр. Бумага — незаменимый материал в электротехнике, из нее делают бумажные изоляционные ленты, бумажные прокладки, телеграфные ленты и т. п. Неисчислим этот список областей, где применяются бумага и картон.

Потребление бумаги на одну душу населения составляет в нашем Союзе 3—3,5 кг в год. Но это конечно далеко не достаточно. В этом отношении мы еще сильно отстаем от передовых капиталистических стран. В Америке потребление бумаги на одного человека доходит до 70 кг, в Англии — до 40 кг, в Германии — до 30 кг. Это не удивительно. В старой России существовали отдельные бумагоделательные машины, вывезенные из-за границы, но своей бумажной промышленности тогда по существу не было. Еще не так давно мы были вынуждены значительную долю даже весьма скромного бумажного фонда ввозить из-за границы. И только благодаря общему росту бумажной промышленности в первой пятилетке Советский союз избавился теперь от импорта бумаги. Но добились мы этого ценою ввоза из-за границы основных машин и вспомогательного оборудования по изготовлению бумаги.

Сейчас мы намного увеличиваем программу нашей бумажной промышленности. Дать к концу второй пятилетки 800 тыс. т бумаги и 120 тыс. т картона — такова задача.

Сейчас в Советском союзе работают 150 бумагоделательных машин.

Но это очень мало. В СШ)А например работают около 1 700 бумагоделательных машин. Среди них есть машины колоссальной мощности, выпускающие полотно бумаги шириной в 6—8 м, со скоростью 300—350 м в минуту, т. е. со скоростью пассажирского поезда. Такая машина выбрасывает в сутки по 50—60 тыс. кг готовой бумаги.

Чтобы дать в конце второй пятилетки 800 тыс. т бумаги и 120 тыс. т картона, нам необходимо еще около 50 основных машин и огромное количество вспомогательных.

В изготовлении хороших сортов бумаги помимо основной машины участвуют более 50 различных вспомогательных машин, да и сама основная машина состоит также из целого комплекта связанных между собою отдельных машин. Все это в целом представляет собой единую сложнейшую машину-автомат, шириною в 6—8 м, длиною около 100 м и весом более 1 тыс. т.

*

Основным сырьем для изготовления бумаги служат хвойные деревья: ель, пихта, сосна, кроме того солома, льняное и пеньковое волокно, хлопчатобумажное тряпье, а в отдельных случаях шерстяное и пр.

Дерево для получения из него волокна длиною в несколько миллиметрах, стирается на специально изготовленных песчаниковых камнях, установленных в машине, называемой дефибрер. Машина эта состоит из металлической шахты высотой 4—5 м. В шахте стоят четыре винта диаметром в 300 мм. Внизу шахты, между винтами, на подшипниках вращается камень в виде диска. Между винтами закладывается так называемый баланс — бревна-коротыши длиною в размер камня от 500 до 1 200 мм в зависимости от величины и производительности дефибрера. Винты приводятся также во вращение. Они врезаются своею острой резьбою в дерево, нажимают всю массу (баланс) к камню и стирают древесину на отдельные волокна. Во время работы камень обильно смачивается водой.

Без бумаги нет культуры, нет миллионных тиражей "Правды", нет учебников и журналов. День ото дня растет культурный уровень советской страны, растет потребление бумаги. Советская промышленность создала свои бумажные машины и фабрики. Первая машина в этом процессе дефибрер — он стирает каменными жерновками дерево, сырье для бумаги

Дефибрер по своей конструкции напоминает металлическую шахту. В нее закладывают еловые или сосновые бревнышки с, камни а, находящиеся между винтами b, растирают дерево на отдельные волокна

Истертая древесина-волокно вместе с водой выходит из дефибрера и поступает на машину щепколовку. Эта машина пропускает мелкие волокна и удерживает нерастертую древесину-щепки.

Волокна устремляются с водой к сортировке. Но перед ее входом их задерживает щепколовка. Она пропускает мелкие волокна, но закрывает вход для крупных щепок.

Волокна с водою, так называемая древесная масса, поступают в следующую машину, называемую сортировкой. Здесь отсортировываются крупные волокна, которые передаются на следующую машину — рафинер, где они размельчаются между двумя вращающимися камнями.

В этой машине сортируется древесная масса, Она проходит через лопасти железного барабана, укрепленного на стальном валу

Мелкие же волокна прямо проходят из сортировки на машину-сгуститель для удаления излишней воды. Волокна из рафинера в последующем также поступают на сгуститель.

В итоге мы получаем так называемую древесную массу как один из составляющих материалов для изготовления того или другого сорта бумаги.

Теперь волокна идут в рафинер. Он размельчает между двумя камнями древесные волокна, не прошедшие через сортировку

Эта древесная масса, пройдя все описанные процессы обработки, поступает в мешальный бассейн.

Более ценный по качеству материал, также изготовляемый из дерева, называется целлюлозой. Изготовляется она другим способом. Дерево, очищенное от коры, размельчается машиной-древорубкой на отдельные куски размером в половину спичечной коробки. Затем все эти куски засыпаются в варочный стационарный котел огромных размеров (емкостью 300 м///3). В варочном котле при помощи пара и химикалий куски дерева развариваются до распадения на волокна. Процесс этот длится от 9 до 18 час. Затем волокнистая масса поступает на другую машину, так называемый сучколовитель. Он задерживает оставшиеся нерасщепленными варкой сучки — отходы производства. Затем вся масса проходит через сортировки, сгустители, отжимные прессы и т. д. В конце мы получаем полуфабрикат для изготовления бумаги — картон.

Волокнистая масса, которую сварили в котле для изготовления целлюлозы (из нее делают более дорогую бумагу), проходит через сучколовителъ. Его задача — не пропускать оставшиеся целыми сучки

Целлюлоза имеет более длинные волокна, нежели обычная древесная масса, поэтому она является более ценным материалом для бумаги.

Это схема рубки дерева. А—нож, закрепленный на диске, В—упорный нож

Бумажную массу можно получить еще из тряпья. Для этого тряпье варят в специальных вращающихся шаровых котлах. Перед варкой тряпье крошится на специальных машинах тряпкорубках, проходя затем ряд процессов по очистке тряпок от грязи, пыли и пр.

На чугунной станине укреплены три подвижных и один неподвижный нож. Между ними крошится тряпье (из него тоже делают бумагу)

После варки тряпья в шаровых котлах получается целлюлозная масса. Она тщательно промывается водою от кислот и растворенных веществ, поступает на аппарат-песочницу для отбора песка и других тяжелых частиц, затем проходит отбелку раствором хлорной извести.

В такой машине разрубаются на кусочки, размером в пол-спичечной коробки, дерево, очищенное от коры. Оно пойдет на варку в огромные котлы

Разные сорта бумаги требуют смешивания в определенных пропорциях полуфабрикатов: древесной массы, целлюлозы или тряпичной полумассы. Газетная бумага имеет 75 проц. древесной массы и 25 проц. целлюлозы; печатная —  для книг и писчая (№ ЗА) — 65 проц. древесной массы и 35 проц. целлюлозы. Чем больше целлюлозы в бумаге, тем выше ее качество.

Целлюлоза и тряпичная полумасса при концентрации 5—6 проц. подвергаются процессу размола на бумажную массу в так называемых массных роллах. Ролл представляет собой бетонную ванну. Внутри этой ванны вращается барабан с укрепленными на нем ножами.

Помимо этого на дне ванны под барабаном укреплен набор ножей таких же, как и на барабане.

Полуфабрикат — целлюлоза или тряпичная полумасса с водою — перегоняется под ножами барабаном по замкнутому кругу ванны до полного размельчения волокон.

Так как основная бумажная машина питается от большого количества роллов, то вся масса от отдельных роллов сначала спускается в общий метальный бассейн. Древесная масса и целлюлоза, каждая из своего бассейна, подаются насосами в специальный общий мешальный бассейн. Из этого бассейна равномерно размешанная бумажная масса соответствующей густоты подается насосами к узлоловителям, которые улавливают узелки волокон.

В бетонной ванне ролла волокна размалываются на бумажную массу. Вращающийся барабан (на снимке он закрыт деревянным кожухом) и ножи на дне ванны измельчают идущую по дну волокнистую массу

Основная часть узлоловителя — это барабан из цветного металла. В барабане сделаны прорезы от 0,4 до 1 мм. Хорошее волокно свободно проходит через эти прорези, а узелки задерживаются и смываются в сточный канал.

Из узлоловителей масса поступает на основную бумагоделательную машину, сначала к так называемому разливному ящику.

Размешанная бумажная масса идет в узлоловитель. Его барабан свободно пропускает волокно, но смывает в сточный канал все узелки

Бумагоделательная машина (самочерпка) представляет сложнейший конвейер различных машин. Управляется она 5—6 работниками и выпускает 50—60 т бумаги в сутки. Машина имеет сложнейшую кинематику механизмов. Отдельные ее составляющие части — это также самостоятельные машины. Все они должны работать одновременно с синхронной точностью.

Поступая на основную бумагоделательную машину, бумажный фабрикат попадает сначала на ее сеточную часть. Здесь происходит так называемый отлив бумаги.

Сеточная часть представляет собой бегущую бесконечную мелкую сетку шириною от 2,5 до 6 м со скоростью 100—350 м в минуту. Из разливного ящика на эту сетку выливается через узкую щель жидкая бумажная масса. На сеточной части из этой массы удаляется вода. Для того чтобы на сетке остались только волокна, составляющие бумагу, вода должна быстро просочиться сквозь сетку. Для такого быстрого отбора воды от бумажной массы, под сеткой с нижней стороны устанавливается ряд отсасывающих воду ящиков специального устройства. Пока сетка пробежит 5—6 м, вода уходит через нее, и на всей сетке остается равномерно расположенный слой волокон, которые в последующем снимаются с сетки в виде мокрого рыхлого бумажного полотна.

В начале основного бумагоделательного процесса фабрикат попадает на бегущую мелкую сетку. Сюда выливается жидкая масса: вода уходит сквозь отверстия сетки (от 70 до 100 на кв. дюйм), волокна остаются в виде рыхлого бумажного полотна

При отливе бумаги важно, чтобы все волокна бумажной массы не легли на сетку в каком-нибудь одном направлении по своей длине. Это лишило бы их связи между собой. Чтобы избежать этого, заставляют совершать сетку быстрые короткие колебательные движения поперек основного ее движения. Сетка, как говорят, имеет тряску. Тогда волокна ложатся на сетку в разных перекрещивающих направлениях и благодаря этому переплетаются друг с другом.

Сырое полотно бумаги проходит в конце сеточной части гауч-пресс, представляющий собой или два вала, отжимающие воду, или же один дырчатый вал с вакуум-камерой, отсасывающий воду из полотна- бумаги. Отсасывающий вал является неотъемлемой частью более совершенных машин. Вал делается из бронзы с большим количеством отверстий. Внутри вала имеется камера, соединенная с отсасывающим насосом. Поэтому в камере создается разреженное пространство. Вода из проходящего по валу бумажного полотна непрерывно отсасывается через отверстия в камеру и оттуда в бассейн оборотной воды. Как видим, гауч-пресс — это тоже совершенно самостоятельно действующая сложная машина.

Затем частично отжатое от воды полотно бумаги с гауч-пресса перекидывается на прессовую часть и посредством бегущих бесконечных сукон проходит через ряд (3—4) отжимных прессов. Каждый такой пресс состоит из чугунного вала, обтянутого резиной, и чугунного вала с полированной поверхностью или гранитной рубашкой.

Мокрое бумажное полотно перекидывается на прессовую часть. Бесконечные сукна переносят полотно бумаги с одного [отжимного пресса на другой

С отжимных прессов влажная бумага переходит на сушильную часть машины. Это ряд цилиндров (в некоторых машинах имеется до 50 шт.), диаметром в 1,5 м. Цилиндры обогреваются изнутри паром. Влажная бумага прижимается сукном к цилиндрам и таким образом окончательно высушивается.

После отжимных прессов влажная бумага переходит на сушильную часть. Десятки цилиндров, обогретые изнутри паром, своим теплом сушат двигающуюся бумагу —  отсюда она уже выходит сухой. Но ее поверхность еще неровна

Затем бумажному полотну надо придать гладкую поверхность. Для этого высушенная бумага пропускается через машину каландр. Она состоит из 4—8 полированных чугунных валов. Валы эти установлены один над другим прилегают друг к другу с идеальной точностью. Валы начинают вращаться и уплотняют по всей ширине проходящую через них бумагу.

С каландра полотно готовой бумаги наматывается машиной на рулоны, ширина которых равна ширине полотна бумаги. Диаметр рулона достигает одного метра.

Идеально-точные валы каландра должны придать бумаге гладкую поверхность. После этого остается намотать рулоны бумаги и она готова идти в типографию

Этим процесс производства бумаги и заканчивается.

*

Как видно из приведенного описания, в изготовлении бумаги участвует ряд машин, состоящих в основном из большого количества параллельно лежащих вращающихся валов, через которые пробегает с большой скоростью отлитое на сетке полотно бумаги. Регулировка скоростей вращения во всех указанных машинах в общем агрегате, называемом бумагоделательной машиной, является одной из сложнейших задач.

Здесь нужно учесть и то, что бумажное полотно окорачивается при сушке, и то, что оно, наоборот, удлиняется при прессовке, и многое другое.

В случаях неточной согласованности в работе механизмов в одном звене машины может получиться, скажем, избыток бумажной ленты. Это вызовет забивку промежутков между отдельными частями машины и порчу бумаги; в другом случае, если одна часть не будет успевать в подаче бумаги последующим, — бумажная лента будет разрываться, будут простои машины и потери бумаги.

Точность в изготовлении отдельных валов и цилиндров, в особенности сушильных, должна быть необычайно высокой. Если какой-либо цилиндр имеет хотя бы самую ничтожную конусность, то бумажная лента будет сползать в одну сторону, тогда теряется всякая возможность получить с машины бумагу.

Изготовление сушильных цилиндров диаметром в 1,5 м требует точности до 0,2 мм. Кроме того должна быть весьма тщательно отполирована поверхность цилиндров и валов, чтобы нигде не было прилипания бумаги во время работы.

Последующие операции с бумагой требуют ряда машин для перемотки, резки и паковки бумаги. В особенности сложные машины употребляются для резки бумаги на листы точных размеров.

Колоссальная величина машин, сложность их конструкции, точность изготовления, отсутствие какого-либо производственного и конструкторского опыта в Союзе — вот основные трудности в освоении производства бумагоделательных машин.

Стоимость бумагоделательной машины шириной в 4 200 мм достигает за границей почти полумиллиона рублей. Отсюда понятно, насколько важно нам освоить производство собственных бумагоделательных машин при все возрастающем спросе на бумагу и картон.

Только в конце 1932 г. мы обратили серьезное внимание на эту отсталую область машиностроения. Было создано объединение «Лесобуммашина» и выделен ряд заводов.

Надо было изучить отдельно все отдельные агрегаты бумагоделательных машин, создать собственную школу конструкторов, выучиться проектировать и строить.

Проектирование машины с рабочими чертежами берет за границей не меньше шести месяцев. Изготовление — не менее 9—10 месяцев на заводе со специальным оборудованием и накопленным опытом. Это только для бумажной машины, а помимо ее надо изготовлять еще до 50 разных машин вспомогательного характера.

Несмотря на все трудности в данной области, объединение «Лесобуммашина» добилось уже кое-каких положительных результатов. Имеются рабочие чертежи полностью на 2 бумагоделательные машины шириною в 2 520 мм. Вскоре эти машины будут готовы. Имеются также полностью рабочие чертежи на машину в 4 200 мм, и заканчивается проектирование машины на 2 000 мм. В этом году мы должны уже иметь все детали для сборки машин.

Помимо этого изготовлены рабочие чертежи на 52 наименования вспомогательных буммашин, большинство их уже освоено производством, и ряд машин уже участвует в изготовлении бумаги в текущем году.

Мы уже выпустили папмашины, роллы трех размеров, мельницы Жордана, рафинеры, сгустители, сучколовители, узлоловители, сортировки 6 типов, прессы, механизмы отбельных башен, тряпкорубки и пр.

Скоро советскую бумагу будут делать советские бумагоделательные машины.