Анализ развития технологии производства бумаги
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УО «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра технологии важнейших отраслей промышленности
ИНДИВИДУАЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине: Производственные технологии
на тему: Анализ развития технологии производства бумаги
МИНСК 2011
РЕФЕРАТ
Индивидуальная работа: 17 страниц, 2 рисунка, количество использованных литературных источников 2.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС, БУМАГА, ЦЕЛЛЮЛОЗА, ДРЕВЕСНАЯ МАССА, БУМАГООБРАЗУЮЩИЕ ВОЛОКНА, РАЗМОЛ, БУМАЖНАЯ МАССА, ПРОКЛЕЙКА, АККУМУЛИРОВАНИЕ, ОЧИСТКА, БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНАЯ МАШИНА, КОМПОЗИЦИЯ БУМАГИ, ДИНАМИКА ТРУДОЗАТРАТ, ОГРАНИЧЕННОЕ РАЗВИТИЕ, УРОВЕНЬ ТЕХНОЛОГИИ.
Изучена и описана технология производства бумаги. Дана характеристика используемого сырья и получаемой продукции.
С целью определения варианта развития технологического процесса проведен анализ затрат живого и прошлого труда. Установлено, что вариант развития технологического процесса – рационалистический, вид развития – трудосберегающий, тип отдачи дополнительных затрат – убывающий.
Определены границы
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Бумага – листовой материал, состоящий
в основном из растительных волокон,
соответствующим образом
Свойства бумаги легче всего поддаются объяснению, если исходить из того, что бумага является упругопластическим капиллярно-пористым коллоидным материалом.
Происхождение термина «бумага» остается до сих пор не ясным. Однако в европейских странах это понятие явно связано с корнем слова папирус — растения, из которого в былое время изготовлялся бумагоподобный материал. Действительно, бумага по-английски – the paper, по-немецки – das Papier, по-французски – le papier.
Обычно при изготовлении разных
видов бумаги применяют два, три
и более волокнистых
1 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА БУМАГИ И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА
1.1 Характеристика получаемой
В настоящее время мировая
Разнообразие свойств разных
видов бумаги обеспечивает
По принятой в СССР классификации бумага делится на 10 классов:
1) для печати (газетная, типографская, офсетная, литографская, для глубокой печати и др.);
2) для письма, машинописи, черчения
и рисования (писчая, почтовая, тетрадная,
чертежная, рисовальная,
3) электротехническая (кабельная, конденсаторная, телефонная, пропиточная, намоточная и др.);
4) оберточная и упаковочная (
5) светочувствительная и переводн
6) для изготовления папирос и сигарет (папиросная, курительная, мундштучная и др.);
7) впитывающая (промокательная, фильтровальная, для хроматографии и электрофореза и др.);
8) промышленно-техническая разного назначения (каландровая, для патронирования, для текстильных патронов и конусов, абажурная и др.);
9) бумага-основа (основа мелованной и копировальной бумаги, пергамента, фибры, фотобумаги, фотокальки и др.);
10) декоративная (бархатная, цветная
глянцевая, перламутровая,
Различные свойства бумаге или картону придаются обычно следующими методами: подбором исходных полуфабрикатов для изготовления бумаги, т. е. составлением ее композиции по роду волокон с учетом их бумагообразующих свойств; изменением технологических режимов одного или нескольких из основных процессов бумажного производства (размола, отлива, сушки); введением в бумажную массу различных добавок (минеральных наполнителей, красителей, дефлокуляторов, проклеивающих и других веществ); отделкой бумаги, включая операции каландрирования, крепирования, гофрирования, тиснения, армирования и т. п., а также операции поверхностной обработки с использованием химикатов (поверхностной проклейкой и пропиткой, окраской, мелованием, пластификацией, лакированием и пр.).
Таким образом, для достижения тех или иных свойств бумаги на производстве используются различные средства, а не один какой-либо определенный метод. В каждом случае выбирается наиболее простой, дешевый и удобный метод. [1,с.24]
Свойства бумаги определяют показатели её качества. К наиболее важным свойствам относятся:
- механическая прочность и деформационные свойства бумаги – одно из основных и важных свойств большинства видов бумаги. Прочность бумаги в зависимости от природы воздействующей на бумагу силы выражают различными показателями, характеризующими сопротивления бумаги разрыву, излому, продавливанию, надрыву, ударной нагрузке и пр. Все эти показатели отображают величину тех соответствующих показателей, которые приводят к нарушению целостности и необратимому изменению структуры бумаги. Число переменных факторов, оказывающих влияние на прочность бумаги, весьма велико. К ним относят: прочность и длину исходных волокон, степень и характер переплетения волокон между собой, степень фибриллирования или изменения внешней поверхности волокон, степень уплотнения бумаги, равномерность ее отлива, наличие в бумаге веществ неволокнистого характера, которые способствуют либо увеличению, либо уменьшению прочности бумаги. К переменным факторам, влияющим на прочность бумаги, относят также: гибкость и эластичность исходных волокон; наличие или отсутствие в бумаге целлюлозной слизи, гидрофильных добавок, вводимых в бумажную массу при ее размоле, и многие другие факторы, связанные либо со свойствами волокон, используемых для изготовления бумаги, либо с технологическими процессами производства бумаги.
- капиллярные и гигроскопические свойства – свойства, характеризующие показатели адсорбции и десорбции влаги и впитывающую способность бумаги (способность бумаги впитывать жидкость зависит как от свойств впитываемой жидкости, так и от свойств бумаги, которая эту жидкость впитывает).
- оптические свойства – определяют широкий круг свойств бумаги, в первую очередь светопроницаемость, прозрачность и белизну бумаги. К оптическим свойствам могут быть отнесены и другие свойства бумаги, определяемые оптическими методами исследований: цветность, равномерность просвета, гладкость и лоск поверхности. Эти свойства рассматриваются лишь в связи с их влиянием на другие важные свойства бумаги, в частности на свойства бумаги, называемые печатными.
- печатные свойства – понятие довольно неопределенное, так как, во-первых, для различных видов печати предъявляются различные требования к бумаге и, во-вторых, даже при вполне определенном виде печати печатные свойства бумаги не могут быть однозначно выражены каким-либо показателем. Принято считать, что они характеризуются комплексом показателей, обеспечивающих высокое качество отпечатков при использовании того или иного вида печати. К числу факторов, определяющих качество печати, относятся: степень контрастности между запечатанными и незапечатанными участками, отделка запечатанных и незапечатанных участков, однородность сплошных и полутоновых участков, четкость печати и ее просвечиваемость. Независимо от вида применяемой печати на печатные свойства бумаги оказывают влияние ее однородность, способность воспринимать печатную краску, белизна, непрозрачность, гладкость и плоскостность поверхности, лоск, микрогеометрия поверхности, мягкость (сжимаемость), сопротивление пылению и выщипываемое с поверхности и другие показатели качества. Имеет значение и упругость бумаги.
- электроизоляционные свойства – характеризуются показателем ее электрической прочности, величиной диэлектрических потерь и удельным электрическим сопротивлением, а также числом токопроводящих включений на 1 м2 бумаги. Электрическая прочность бумаги определяется ее пробивным напряжением, т. е. напряжением электрического тока, при котором происходит пробой диэлектрика с превращением его в проводник. Электрическая прочность бумаги характеризует ее способность противостоять пробою и выражается отношением пробивного напряжения к толщине бумаги в месте ее пробоя.
- особые свойства бумаги – долговечность и биостойкость, термостойкость и огнестойкость.
Бумага характеризуется набором параметров, важнейшим из которых является ее качество. Качество бумаги в Республике Беларусь регламентируется нормативными документами. К таким документам относятся ГОСТ 4.453-86 «Система показателей качества продукции. Бумага для письма. Номенклатура показателей»; ISO 186:2002 «Бумага и картон. Отбор образцов для определения среднего качества». Всего в Республике Беларусь действует 11 государственных стандартов, 179 региональных стандартов СНГ и 134 стандарта международной организации по стандартизации ИСО; все эти стандарты определяют показатели качества, предъявляемые к бумажному производству.[2]
1.2 Характеристика используемого сырья
Сырьем для изготовления бумаги является древесина девяти основных пород, используемых в различных соотношениях: ели, сосны, пихты, ольхи, лиственницы, тополя, березы, осины, бука. Наряду с этими породами в меньшем количестве используется также древесина эвкалипта, каштана, липы, дуба, клена и других пород. Указанное сырье делится на две группы: хвойные и лиственные породы древесины, отличающиеся между собой по химическому составу и морфологическим признакам. Эти различия определяют и различия в свойствах волокон соответствующих полуфабрикатов.
При выборе нужного вида волокнистого материала следует учитывать его бумагообразующие свойства, которые в совокупности определяют достижение требуемого качества изготовляемой бумаги. При этом имеется в виду как поведение материала в технологических процессах изготовляемой из него бумаги, так и его влияние на свойства получаемой бумажной массы и готовой бумаги.
Строение исходных волокон во многом определяет их бумагообразующие свойства. Волокна твердых пород древесины, как правило, обеспечивают непрозрачность, пухлость, воздухопроницаемость и впитывающую способность бумаги. Волокна мягких пород, наоборот, придают бумаге относительно более высокую прозрачность, плотную структуру и высокие показатели сопротивления разрыву.
Основным полуфабрикатом для производства бумаги является целлюлоза — продукт варки растительного сырья с кислотой (сульфитный метод), щелочью (сульфатный) или методом, являющимся модификацией указанных методов (бисульфитный, полисульфидный и др.). При сравнении свойств сульфатной и сульфитной целлюлозы легко видеть, что волокна сульфатной целлюлозы при всех прочих равных условиях придают бумаге, как правило, более высокие показатели механической прочности по сопротивлениям разрыву, излому, продавливанию и надрыву, повышенное удлинение до разрыва, термостойкость, долговечность и меньшую прозрачность, чем волокна сульфитной целлюлозы, особенно полученные в результате варки на кальциевом основании. Поэтому сульфатная целлюлоза успешно используется для изготовления прочных упаковочных видов бумаги, мешочной бумаги, а также бумажной пряжи и шпагата.
Бумага, изготовленная из волокон сульфатной целлюлозы, обладает более высокими показателями диэлектрических свойств, благодаря чему многие виды сульфатной бумаги и применяются в качестве электроизоляционных (кабельная, телефонная, конденсаторная и др.). Волокна сульфатной целлюлозы более гибкие, на их поверхности меньше микротрещин, они труднее размалываются, меньше укорачиваются при размоле по сравнению с волокнами сульфитной целлюлозы.
При производстве бумаги могут использоваться различные виды полуфабрикатов, которые представлены целлюлозами различных пород древесины.
Применение в производстве бумаги полуфабрикатов из лиственных пород древесины привлекает производителей не только потому, что лиственная древесина дешевле хвойной и ее использование расширяет сырьевую базу для бумажной промышленности. Это само по себе очень важно, но не исчерпывает преимущества применения полуфабрикатов из лиственной древесины.
Наличие лиственной целлюлозы в композиции бумаги приводит к получению более однородной структуры листа, в котором короткие волокна лиственной целлюлозы заполняют пространства между длинными волокнами хвойной целлюлозы. В результате изготовляется бумага с меньшей склонностью к короблению и скручиваемости, меньшей разносторонностью, лучшим удержанием минерального наполнителя и меньшей деформацией при намокании.
При использовании в композиции бумаги лиственной целлюлозы возрастает непрозрачность листа, особенно если применяется беленая сульфатная лиственная целлюлоза. Возрастают также гладкость бумаги и ее впитывающая способность, в том числе и к типографской краске. Совокупность этих свойств обеспечивает улучшение печатных свойств бумаги.
Полуфабрикаты из лиственных пород древесины придают бумаге ощущение мягкости – свойства важного для санитарно-бытовых видов бумаги и бесшумности при перелистывании (нотная бумага, бумага для текстов радио и телевизионных дикторов из натронной беленой лиственной целлюлозы).
Таким образом, полуфабрикаты из лиственных
пород древесины придают
Помимо целлюлозы массовым полуфабрикатом в производстве бумаги является древесная масса – продукт механического истирания древесины (белая), с предварительной пропаркой древесины (бурая), механического истирания древесины с одновременной термообработкой (термомеханическая или ТММ) и термомеханическая с одновременной обработкой химикатами (химико-термомеханическая). Древесная масса – основной полуфабрикат в производстве газетной бумаги и широко используется в композиции других видов бумаги для печати, а также при изготовлении обойной, мундштучной бумаги и картона.
Полуцеллюлоза – промежуточный продукт между целлюлозой и древесной массой. Она получается в результате размола с механическим разделением на отдельные волокна и группы волокон щепы, предварительно размягченной различными химикатами. Для изготовления полуцеллюлозы может применяться древесина как хвойных, так и лиственных пород, а также однолетние растения. В небеленом виде полуцеллюлоза применяется при изготовлении бумаги для гофрирования, оберточной бумаги и некоторых видов картона.
Из волокон растительного
Синтетические волокна органического происхождения, так же как и минеральные волокна, получили в последнее время применение при изготовлении специальных видов бумаги, отличающихся высокой прочностью на разрыв в воздущно-сухом и во влажном состояниях, химической стойкостью, стабильностью размеров при изменении относительной влажности окружающего воздуха, биостойкостью, светостойкостью, долговечностью, термостойкостью, пониженной горючестью, а также широким диапазоном эластичности.
Таким образом, можно сделать вывод, что для производства бумаги используются такие виды сырья, как целлюлоза (с использованием различных видов древесных пород), древесная масса, полуцеллюлоза, макулатура и синтетические волокна органического и неорганического происхождения. [1,с.14–21]
1.3 Характеристика технологии производства бумаги
Несмотря на обилие выпускаемых видов бумаги и разнообразие ее свойств, технологическая схема изготовления бумаги может быть представлена обобщенной в самом упрощенном виде. Лишь ограниченное количество специальных видов бумаги в относительно малом количестве производится сухим способом. При этом способе формование (образование) бумажного полотна осуществляется не из водной суспензии, а из воздушного потока с последующим склеиванием волокон.
Согласно общей
В размолотую бумажную массу в зависимости от назначения бумаги вводят минеральные наполнители, проклеивающие и окрашивающие вещества. Бумажная масса с отрегулированной, концентрацией аккумулируется в метальном бассейне. Далее осуществляют дозированное разбавление бумажной массы оборотной водой, т. е. водой, возвращаемой в технологический процесс и взятой из-под сетки, на которой осуществлялось обезвоживание и формование бумажного полотна. Такое использование оборотной воды позволяет снизить расход свежей воды, а также уменьшить потери в сток (промой) волокон и наполнителей, так как оборотная вода содержит некоторое количество мелких волокон и частиц наполнителя, прошедших с водой через сетку.
Разбавленную бумажную массу подвергают очистке от посторонних включений (загрязнений) на очистной аппаратуре, после чего она поступает на бумагоделательную машину. Для изготовления бумаги используются различные типы бумагоделательных машин, различающиеся между собой по принципу образования бумажного полотна: столовые (плоскосеточные), цилиндровые (круглосеточные), комбинированные, двухсеточные и их модификации, машины сухого способа изготовления бумаги. Однако основным типом применяемых бумагоделательных машин является столовая машина. Здесь происходит формование бумажного полотна, сопровождаемое его обезвоживанием на сетке, прессование, сушка, охлаждение полотна, увлажнение перед машинным каландрированием и намотка в рулон на накате. Если требуется повышенное уплотнение структуры бумаги (например, для конденсаторной бумаги), увеличение ее прозрачности (чертежная калька), повышение гладкости или лоска (блеска) поверхности (некоторые виды бумаги для печати, мелованная бумага), то бумагу после дополнительного увлажнения пропускают через суперкаландр.
Готовую бумагу разрезают на рулоны или листы. Последние считают и упаковывают. Рулоны также упаковывают и отправляют на склад. Некоторые виды бумаги (конденсаторная, мундштучная, для телеграфной и кассовой лент и др.) разрезают на узкие ленты и наматывают в бобины (узкие рулончики).
Избыток оборотной воды направляют в улавливающую аппаратуру, откуда уловленные волокна используются в производстве, а осветленная вода идет в сток. Бумажный брак с бумагоделательной машины, суперкаландра, станков, разрезающих бумагу, ее перематывающих и упаковывающих, идет на переработку и в виде волокнистой массы используется для изготовления бумаги.
Рис. 1.1 Блок-схема технологического процесса производства бумаги
- технологические (предметные) связи
- стадии обработки
- технологические связи, характеризующие переход к дополнительным действиям по обработке
Общая схема изготовления бумаги уточняется в зависимости от ее вида. При этом устанавливается композиция бумаги, вид используемого оборудования, количество ступеней размола и очистки массы и другие специфические для данного вида бумаги особенности производства (наличие или отсутствие наполнения, проклейки, окраски, поверхностного покрытия и пр.). По уточненной схеме производства с учетом заданной производительности бумагоделательной машины и, пользуясь данными концентрации бумажной массы и влажности (сухости) бумаги по стадиям технологического процесса, составляют балансы воды, волокон и наполнителя (если он в данной бумаге присутствует). Полученные при этом данные являются отправными для выполнения всех основных технологических расчетов оборудования и определения технико-экономических показателей: удельного расхода волокнистых материалов, наполнителя, химикатов и воды, промоев волокон и наполнителей. [1, с.21–23]
2 ДИНАМИКА ТРУДОЗАТРАТ ПРИ РАЗВИТИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Тж(t) и Тп(t) – удельные (на единицу прибыли) затраты живого и прошлого труда соответственно.
Тж (t) = 1000/(31t2 + 1240); Тп (t) = 0,005t2 + 0,2; Тс = Тж(t) + Тп(t)
Рис. 2.1 График динамики затрат живого, прошлого, совокупного труда.
- Данный график отражает ограниченное развитие динамики трудозатрат, так как здесь затраты живого уменьшаются, а затраты прошлого труда возрастают. Процесс развития называется трудосберегающим (преобладает экономия живого труда).
- Чтобы сравнить величину прироста прошлого труда и соответствующего уменьшения труда живого необходимо исследовать характер экономии живого труда от величины прироста прошлого труда. Для этого находим явный вид функции:
Тж = f (Тп)
Тж= 5/31Тп
Находим производную полученной функции:
(Тж)’Тп= -5/31Тп2
Берем значение полученной производной по модулю. В данном случае значение модуля производной уменьшается.
- Поскольку данные трудозатраты отражают ограниченное развитие, необходимо определить тип отдачи от дополнительных затрат прошлого труда.
В этом случае имеется убывающий тип отдачи (исходя из предыдущих расчетов).
- Находим экономический предел накопления прошлого труда t* (граница рационалистического развития, до которой целесообразно накапливать Тп).
Тс min (6; 0,8);
t*=6;
Тп(t*)=0,38;
Тс’=(1000/31t2+1240)’+(0,005t2
-6200t/(31t2+1240)2 +0,01t=0;
t=t*=6;
Тс(t)=0,005*6+0,2=0,38.
- Определяем, совпадает ли экономический предел накопления прошлого труда с абсциссой точки пересечения Тж и Тп:
Тж=Тп ;
1000/31t2+1240=0,005t2+0,2;
t ≠ t* ≠ 6;
Тж(t*)=(6; 0,42); Тп(t*)=(6; 0,38).
Из этого следует, что экономический предел накопления Тп не совпадает с абсциссой точек пересечения графиков Тж и Тп .
- В данном примере рассматривается вариант ограниченной динамики труда, который соответствует рационалистическому развитию технологического процесса. Этот вариант характеризует замену труда человека трудом машин (что сопровождается усложнением производственного оборудования, механизацией и автоматизацией), поэтому процесс развития является трудосберегающим. Однако, с течением времени замещение Тж Тп становиться неэкономичным, так как совокупные затраты труда после прохождения границы экономического предела накопления прошлого труда возрастают. Это свидетельствует о затухающем характере рационалистического развития.
3 УРОВЕНЬ ТЕХНОЛОГИИ
Для того чтобы определить эффективность
использования труда
(3.1)
где L – производительность живого труда; В – технологическая вооруженность; У – уровень технологии.
Все параметры в соотношении (3.1) являются функциями затрат живого и прошлого труда. В соответствии с этим выводятся единицы измерения названных параметров.
(3.2)
; (3.3)
(3.4)
Рассчитаем параметры технологического процесса для момента времени t=3 года по формулам (3.2), (3.3), (3.4):
L = 1/(1000/31t2+1240)= 1,519;
B =0,005t2+0,2/(1000/31t2+1240)=
У = (1/(1000/31t2+1240))*(1/(0,
Исходя полученного результата параметра уровня технологии, можно сделать вывод, что состояние технологии находиться на высоком уровне, поэтому рекомендуется поддержание данного режима функционирования предприятия (рационалистическое развитие технологии).
С целью упрощения определения
границы рационалистического
;
У* = 4;
Поскольку значение У*>L, рационалистическое развитие целесообразно.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На сегодняшний день существуют две основные причины бурного развития мировой целлюлозно-бумажной промышленности. Первая из них – большая непрерывно растущая потребность населения и различных отраслей промышленности в разнообразных видах бумаги и картона. Вторая причина заключается в том, что из разных способов использования древесины производство целлюлозы и бумаги – одно из наиболее выгодных, поскольку выход готовой продукции по отношению к израсходованной древесине достигает в целлюлозно-бумажной промышленности 90 – 93 %.
Целлюлозно-бумажная промышленность – наиболее сложная отрасль лесного комплекса, связанная с механической обработкой и химической переработкой древесины.
Технологический процесс производства бумаги характеризуется тем, что одна технологическая схема применима для производства бумаги разных видов, что значительно упрощает процесс и, соответственно, делает его более дешевым.
В качестве сырья применяются различные материалы: целлюлоза, древесная масса, волокна синтетического органического и неорганического происхождения, макулатура, тряпичное сырье.
Высокие темпы роста мировой бумажной промышленности с использованием при этом полуфабрикатов, выпускаемых в массовых количествах из механически и химически обработанной древесины, выдвинули проблему – защиту окружающей среды от загрязнений воздуха вредными выбросами целлюлозно-бумажного производства, а также защиту водоемов (рек и озер) от стоков этого производства. Поэтому целесообразным представляется дальнейшее совершенствование технологий производства, таких, которые бы не наносили вред окружающей среде путем загрязнения атмосферы и воды, но и рационально использовали бы сырье.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
- Фляте, Д.М. Технология бумаги: учебник / Д.М.Фляте. – М.: Лесн. пром-сть, 1988. – 440 с.
- Каталог стандартов (ТНПА) [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://www.belgiss.org.by/

- Анализ развития технологии производства цемента
- Анализ развития технологического процесса производства керамической плитки
- Анализ развития технологического процесса производства мазей
- Анализ развития транспортного страхования грузов
- Анализ развития Центрального Федерального Округа
- Анализ различных концепций онтогенеза
- Анализ различных подходов к исследованию агрессивности
- Анализ развития предприятий с иностранными инвестициями в России
- Анализ развития производства стоительных материалов, изделий и конструкций на территории Ставропольского края
- Анализ развития ресторанного бизнеса в сфере китайской кухни
- Анализ развития Рунета
- Анализ развития рынка вкладов физических лиц в I квартале 2013 г
- Анализ развития рынка жилья в Хабаровском крае
- Анализ развития страхового рынка в КР