От итал. bambagia - хлопок.

Материал в виде тонкого листа, состоящий в основном из предварительно размолотых растительных волокон, беспорядочно переплетенных и связанных между собой силами поверхностного сцепления.

Для производства Б. применяют целлюлозу различных древесных пород и однолетних растений и древесную массу. В зависимости от назначения в композицию Б., кроме растительных волокон, вводят различные добавки (наполнители): минеральные вещества (каолин, тальк и др.), придающие Б. белизну, плотность, гладкость и хорошие печатные свойства (непрозрачность, восприятие краски и т.д.); проклеивающие материалы (канифольный клей, крахмалы, смолы и т.д.), делающие Б. непроницаемой для чернил или повышающие прочность и плотность листа; красители Б.; химические волокна для специальных видов Б. и т.д.

Впервые Б. была получена осаждением растительных волокон на сетке из водной суспензии в Китае Цай Лунем во 2 в. Долгое время удавалось сохранять этот способ в секрете, и лишь в начале 6 в. он был вывезен в Японию. Примерно в то же время (6—8 вв.) производство Б. начинает проникать в др. страны Азии. В отличие от китайского способа, по которому Б. вырабатывалась из свежего растительного волокна, из-за отсутствия подобного сырья Б. стали изготовлять из пенькового и льняного тряпья на шёлковых или волосяных ситах, натянутых на деревянную рамку. После предварительного отжатия воды лист перекладывали сукнами, отжимали и затем сушили на воздухе. Впоследствии этот способ был завезён арабами через Персию в Северную Африку, на Кипр, а затем — в Испанию, Марокко и ряд других стран. Б. постепенно стала вытеснять применявшийся до этого папирус и др. материалы для письма. Из Испании производство Б. проникло в Италию, а затем (примерно в 10 в.) во все европейские государства, в том числе и в Россию. Особенно быстро оно стало расти после изобретения книгопечатания в 15—16 вв. Однако сам способ оставался трудоёмким и малопроизводительным, и, по-прежнему, вплоть до середины 19 в. основным сырьём было тряпьё. Изобретение на рубеже 17—18 вв. в Голландии нового размалывающего аппарата — ролла и предложенный французом Н. Л. Робером (1799) механизированный отлив Б. на непрерывно движущейся (от ручного привода) бесконечной сетке, расположенной над черпальным чаном, послужили началом машинного производства Б. В дальнейшем к этому примитивному оборудованию были добавлены непрерывно действующие секции прессования, сушки, каландрирования и намотки бумаги в рулоны. В 60-х гг. 19 в. бумагоделательная машина состояла в основном из тех же частей, которые имеются на современных машинах. Это был один из первых в истории промышленности агрегат непрерывного действия для выработки готового изделия из полуфабрикатов. В последующем все части машины были конструктивно усовершенствованы. В несколько раз была увеличена ширина бумажного полотна (на современных машинах более 9 м), скорость выработки возросла в десятки раз. Вместо тряпичного сырья стали использовать целлюлозное волокно из древесины. Старые роллы постепенно вытеснялись размалывающими аппаратами непрерывного действия. Всё большее применение стали находить синтетические полимерные смолы и волокна, совершенствовалась техника.

Значительно возрастает удельный вес новых видов бумажной продукции — волокнистого фильтрующего материала для тонкой очистки масел, моторного топлива и газов; конденсаторной Б. марки «Силкон»; специального прокладочного картона для автомобилей и т.д. Дальнейшее повышение эффективности производства предусматривает модернизацию существующих бумагоделательных машин.

Известно более 600 видов Б. В ряде случаев Б. и картон успешно конкурируют с продукцией текстильной, деревообрабатывающей, стекольной промышленности, они заменяют различные металлические изделия, применяются как конструкции, изолирующие, прокладочные, фильтрующие, отделочные и др. материалы. В зависимости от назначения Б. характеризуется различными показателями: массой 1 м² — 4—250 г, толщиной — от 4 мм до 400 мкм, механическими свойствами — разрывная длина, излом, продавливаемость, истираемость, сжимаемость, скручиваемость и т.д., степенью проклейки, зольностью, влажностью, цветом, белизной, гладкостью, впитывающей способностью, воздухо-, паро-, жиро-непроницаемостью, диэлектрическими и др. свойствами. Разнообразие свойств Б. достигается выбором волокнистого материала и характером его размола, введением в бумажную массу различных добавок, режимом отлива, прессования и сушки бумажного полотна, операциями каландрирования и окончательной отделки, а также специальной обработкой Б. - облагораживанием.

По принятой в СССР классификации Б. делится на 11 классов.

Приготовление бумажной массы включает: размол волокнистых материалов; составление композиции по волокну; проклейку, наполнение и окраску бумажной массы; приготовление суспензий и растворов проклеивающих веществ, наполнителей и красителей; переработку бумажного брака. Размол волокнистых материалов - одна из основных операций производства Б. При размоле волокна укорачиваются, расчёсываются и расщепляются в продольном направлении на отдельные фрагменты. Размол выполняется аппаратами периодического (роллы) и непрерывного (конические и дисковые мельницы) действия. В размолотую волокнистую суспензию вводятся необходимые добавки, полученная бумажная масса разбавляется водой до требуемой концентрации, очищается на аппаратах центробежного и сортирующего типа и направляется на бумагоделательную машину. Отделка Б. — придание бумажному полотну формы готовой продукции — листов, рулонов, бобин (сюда входит и глазировка Б. на суперкаландрах). Некоторые виды Б. проходят специальную обработку (облагораживание): поверхностная проклейка, мелование, нанесение покровных эмульсий, плёнок, смол и фольги, ламинирование, крепирование и др.

Лит.: Иванов С. Н., Технология бумаги, М.— Л., 1960; Козмал Ф., Производство бумаги в теории и на практике, пер. со словацкого, М., 1964.
В. А. Смирнов

Основная и наиболее сложная машина в производстве бумаги, на которой осуществляются непрерывно и последовательно следующие технологические процессы: отлив, формование, обезвоживание, прессование, сушка, охлаждение, отделка и свертывание готовой бумаги в рулоны.

Б. м. подразделяют на плоскосеточные, круглосеточные, вакуумформующие, комбинированные, сухого формования и др. Наиболее распространененная плоскосеточная Б. м. состоит из сеточной, прессовой и сушильной частей, а также каландра и наката.

Бумагоделательная машина, многосекционный агрегат непрерывного действия, на котором из сильно разбавленной водой волокнистой суспензии получают бумагу и некоторые виды картона (рис. 1).

Рис. 1. Общий вид бумагоделательной машины.

Различают 2 основных типа Б. м.: плоскосеточные (столовые), применяемые для выработки основных видов бумаги, и круглосеточные (цилиндровые), на которых изготовляется ограниченный ассортимент бумаги и картона. Эти типы имеют различные устройства для выпуска бумажной массы на сетку Б. м. и отлива бумажного полотна, конструкция же остальных узлов, а также технологический процесс изготовления бумаги аналогичны (за исключением машины «сухого формования»).

На рис. 2 приведена схема плоскосеточной Б. м., включающая наряду с оборудованием собственно Б. м. вспомогательное оборудование, предназначенное для подготовки бумажной массы перед подачей её на сетку. Виды вспомогательного оборудования и его конструкция чрезвычайно разнообразны.

Рис. 2. Схема плоскосеточной бумагоделательной машины: 1 — машинный бассейн; 2 — насос; 3 — бак постоянного напора; 4 — коническая мельница; 5 — смесительный насос; 6 — задвижки; 7 — очистная аппаратура; 8 — напорный ящик; 9 — сеточная часть; 10 — грудной вал; 11 — гауч-вал; 12 — регистровые валики; 13 — отсасывающие ящики; 14 — равнительный валик (эгутер); 15 — правильный валик; 16 — прессовая часть; 17 — вальцовые прессы; 18 — шерстяные сукна; 19 — сушильная часть; 20, 21 — сушильные цилиндры; 22 — каландр; 23 — холодильный цилиндр; 24 — накат; 25 — продольно-разрезной станок.

Готовая бумажная масса концентрацией около 3—4% с помощью насоса подаётся из массоподготовительного отдела в машинный бассейн, откуда поступает на Б. м. Постоянным перемешиванием массы в машинном бассейне добиваются выравнивания степени помола и концентрации массы по всему объёму. Предварительно она разбавляется оборотной водой (от обезвоживания бумажной массы на сетке Б. м. до концентрации 0,1—1,5%) и пропускается через очистную аппаратуру (узлоловители, центриклинеры, центрискрины и т.д.), где удаляются различные посторонние включения и грубые частицы минерального и волокнистого происхождения. Из очистной аппаратуры бумажная масса поступает в напорный ящик, который обеспечивает истечение массы с определённой скоростью и одинаковую толщину струи по всей ширине сетки.

Б. м. состоит из следующих основных частей: сеточной, где из разбавленной суспензии непрерывно формуется полотно бумаги и из него удаляется первая часть избыточной воды; прессовой, где производится обезвоживание и уплотнение полотна бумаги: сушильной, в которой удаляется оставшаяся в бумажном полотне влага: отделочной, где полотно подвергается необходимой обработке для придания лоска, плотности, гладкости и наматывается в рулоны.

Сеточная часть — бесконечная сетка (вытканная из нитей различных сплавов меди или синтетических материалов). Привод сетки осуществляется от гаучвала. На новых машинах, имеющих вакуумпересасывающие устройства, приводным является также ведущий вал сетки. Чтобы бумажная масса не стекала, по краям сетки устанавливаются ограничительные линейки. Обезвоживание бумажной массы и формование полотна бумаги происходят за счёт свободного стекания и отсасывающего действия регистровых валиков. Для получения более однородного полотна бумаги в продольном и поперечном направлениях, при скорости машины не более 300 м/мин, регистровая часть иногда подвергается тряске в поперечном направлении. Дальнейшее обезвоживание происходит над отсасывающими ящиками под действием вакуума, создаваемого специальными вакуумными насосами. При выработке высокосортных бумаг над ними часто устанавливают лёгкий равнительный валик (эгутер). Он служит также для нанесения на бумагу водяных знаков. После этого полотно бумаги содержит ещё сравнительно много влаги (88—90%), для удаления которой сетка вместе с полотном бумаги проходит над гаучвалом (на тихоходных машинах гаучпресс), который имеет от одной до трёх отсасывающих камер. Гаучвал — перфорированный пустотелый цилиндр из бронзового сплава или нержавеющей стали (площадь перфорации составляет около 25% поверхности вала). Внутри корпуса находится неподвижная вакуумная камера с графитовыми уплотнениями, которые пневматически прижимаются к внутренней поверхности цилиндра. Вакуумная камера соединена с непрерывно действующим вакуумным насосом. Гаучвал завершает формование и обезвоживание (до сухости 18—22%) полотна бумаги на сетке Б. м.

Дальнейшее обезвоживание происходит в прессовой части механическим отжимом под действием давления и вакуума путём пропуска полотна через несколько (2—3, реже 4—5) вальцовых прессов, расположенных последовательно (часто первый и второй прессы объединены в сдвоенный пресс). При этом повышаются объёмная масса, прочностные свойства, прозрачность, снижаются пористость и впитывающая способность бумаги. Прессование выполняется между шерстяными сукнами, которые предохраняют ещё слабую бумагу от разрушения, впитывают отжатую влагу и одновременно транспортируют полотно. Каждый пресс имеет своё сукно. На всех новых быстроходных Б. м. нижние валы прессов делаются перфорированными (как гаучвалы). Они покрываются специальной резиной, что улучшает обезвоживание и увеличивает срок службы. На некоторых Б. м. вместо нижних отсасывающих валов устанавливаются валы со специальным желобчатым рифлением (канавками). На мощных Б. м. нижние валы первого и второго прессов делаются отсасывающими (аналогично гаучвалу). Часто, кроме прессов с сукнами, устанавливают ещё сглаживающие (или офсетные) прессы без сукон для уплотнения бумаги и придания ей гладкости. Затем полотно бумаги с сухостью до 45% поступает в сушильную часть.

Сушильная часть (наибольшая по длине) состоит из вращающихся, обогреваемых изнутри паром и расположенных обычно в 2 ряда в шахматном порядке цилиндров. Полотно прижимается к нагретой поверхности цилиндров при помощи сукон, улучшающих теплоотдачу и предотвращающих коробление и сморщивание поверхности бумаги при сушке. Верхний и нижний ряды сушильных цилиндров имеют раздельные сукна, причём одно сукно охватывает сразу несколько цилиндров (группа сушильных цилиндров). Полотно бумаги движется с верхнего цилиндра на нижний, затем на соседний верхний и т.д. При этом бумага высушивается до содержания остаточной влаги 5—7%. На современных Б. м. во второй половине сушильной части обычно помещают клеильный двухвальный пресс для поверхностной проклейки бумаги и нанесения поверхностного слоя. Сушильная часть некоторых Б. м. снабжена автоматическими регуляторами подачи пара в цилиндры, приспособлениями для автоматической заправки полотна бумаги на сушильные цилиндры и т.д. Пар собирается под колпаком, расположенным над всей сушильной частью Б. м., а затем отводится вытяжными вентиляторами наружу. Тепло используется в калориферах и теплообменниках.

Отделочная часть представляет собой каландр, состоящий из 5—10 расположенных друг над другом валов из отбелённого чугуна. Предварительно бумага для придания ей большей эластичности и мягкости охлаждается и несколько увлажняется на холодильном цилиндре (через пустотелые шейки которого подводится и отводится холодная вода). При движении между валами сверху вниз полотно становится более гладким, уплотняется и выравнивается по толщине. Затем бумага наматывается бесконечной лентой в рулоны на накате (принудительно вращаемом цилиндре, к которому прижимается валик с наматываемой на него бумагой). Для увлажнения бумаги при дополнительной отделке её на суперкаландрах (для получения бумаги с повышенной гладкостью, лоском и объёмной массой) над накатом устанавливается увлажнительный аппарат. Далее рулон разрезается на продольноразрезном станке на необходимые форматы. Одновременно бумага сортируется, обрывы, возникшие при её выработке, склеиваются. При выпуске бумаги в листах рулоны для разрезания подаются на саморезку.

Б. м. имеет также большое количество различного оборудования, необходимого для обеспечения её непрерывной работы, и автоматических приборов, регулирующих технологические параметры. Для каждого вида бумаги установлены технически и экономически обоснованные ширина и рабочая скорость Б. м. Наиболее узкие Б. м. (с шириной бумажного полотна 1,6—4,2 м) предназначены для производства тончайших конденсаторных бумаг, специальной технической, высококачественных фото и документных бумаг. Широкие Б. м. (свыше 6 м) служат для выработки газетной и мешочной бумаги. Рабочая скорость Б. м. при производстве конденсаторной бумаги составляет 40—150 м/мин, газетной бумаги — до 850 м/мин, санитарногигиенических бумаг — около 1000 м/мин и более. Производительность Б. м., изготовляющей конденсаторную бумагу толщиной 4—12 мкм, составляет 1—4 т/сутки, газетной бумаги — 330—500 т/сутки и более. Длина Б. м. для выработки газетной бумаги достигает 115 м, масса около 3500 т, высота отдельных частей до 15 м, мощность всех электродвигателей (включая оборудование для подготовки бумажной массы) около 30 000 квт. Привод отдельных секций Б. м. осуществляется двигателями постоянного тока. В течение 1 часа такая Б. м. потребляет до 45 т пара. Автоматические приборы регулируют процессы отлива и сушки бумаги на больших скоростях. Высокая оснащённость автоматическими приборами, точность регулировки и исполнения Б. м. позволяют свести количество рабочих, непосредственно её обслуживающих, до 3—8 человек.

Разрабатывается много новых конструкций Б. м., различающихся в основном методами формования полотна бумаги. В Б. м. типа инверформ (Англия) полотно бумаги отливается и формуется между двумя сетками — нижней и верхней (рис. 3). Бумажная масса из напорного ящика подаётся в захват между нижней и верхней сетками, при этом создаётся давление на поток жидкости. Некоторая часть воды проходит вниз через отложившийся слой волокна на нижней сетке, а оставшаяся часть удаляется через верхнюю сетку. С внутренней поверхности сетки вода отводится шабером, снабженным ножом из пластичного материала и лотком для отвода воды. Дальнейшее обезвоживание выполняется на обычных и «перевёрнутых» отсасывающих ящиках при вакууме, не превышающем 12 кн/м2 (0,12 кгс/см2). За отсасывающими ящиками установлен пресс, и отжатая вода через верхнюю сетку отсасывается шабером. При выработке многослойной бумаги верхних сеток бывает несколько (по числу слоев). Вода практически удаляется только через верхние сетки по шаберам и в «перевёрнутые» отсасывающие ящики.

Рис. 3. Схема сеточной части бумагоделательной машины типа инверформ: 1 — нижняя сетка; 2 — грудной вал; 3 — напорный ящик; 4 — регистровый валик; 5 — формующий цилиндр; 6 — верхняя сетка; 7 — отсасывающий ящик; 8 — шаберное устройство верхней сетки; 9 — «перевёрнутые» отсасывающие ящики; 10 — отсасывающий шабер; 11 — верхний вал предварительного пресса; 12 — отсасывающий ящик; 13 — нижний вал предварительного пресса; 14 — отсасывающий гауч-вал; 15 — сетковедущий вал, расположенный за гауч-валом

В Б. м. типа вертиформ (рис. 4) бумажное полотно обезвоживается с обеих сторон между двумя вертикально перемещающимися сетками с помощью шаберов и отсасывающих ящиков, что обеспечивает осаждение волокон одинаковой фракции по обе стороны полотна бумаги. При этом вначале осаждаются короткие и тонкие волокна, вследствие чего образуется поверхность, наиболее пригодная для печати, а в середине листа оказываются крупные волокна, что увеличивает прочность бумажного полотна.

Рис. 4. Схема сеточной части бумагоделательной машины типа вертиформ: 1 — напорный ящик; 2 — левая сетка; 3 — правая сетка; 4 — грудные валы; 5 — отсасывающие ящики; 6 — ящик, установленный на сетке, где расположен отсасывающий вал; 7 — отсасывающий вал; 8 — вал; 9 — передаточный вал; 10 — пресс; 11 — нижнее прессовое сукно; 12 — верхнее прессовое сукно.

Наблюдается тенденция к использованию при отливе бумаги круглосеточных машин, где формование бумажного полотна осуществляется на цилиндрах, обтянутых сеткой и находящихся в ванне или без ванны, куда подаётся бумажная масса. В машине типа ротоформер (рис. 5) напорный ящик и сеточная часть выполнены в одном компактном узле, а обезвоживание осуществляется с помощью отсасывающей камеры, расположенной внутри вращающегося вала. Скорость таких машин до 300 м/мин. Они могут работать с малыми концентрациями, что важно при выработке бумаг из искусственных волокон.

Рис. 5. Схема бумагоделательной машины типа ротоформер: 1 — напорный ящик; 2 — вакуум-формующий цилиндр; 3,4,5 — отсасывающие камеры; 6 — прижимной валик; 7 — бумаговедущий валик; 8 — пресс; 9 — устройство для регулирования уровня массы; 10 — труба для отвода перелива массы; 11 — регулирующее устройство.

При производстве длинноволокнистых бумаг, изготовляемых из хлопка, асбеста и синтетических материалов, применяется «сухое формование» бумажного полотна, основанное на принципе осаждения на сетке волокон, диспергированных в воздушном потоке. Возможно, что такое формование получит широкое применение для выработки технических и специальных видов бумаги.

Дальнейшее повышение эффективности Б. м. связано с изменением технологии производства бумаги, усовершенствованием конструкции машины и отдельных узлов, увеличением производительности за счёт скорости и ширины. Резкое увеличение скорости и ширины машины обеспечат: потокораспределители и напорные ящики закрытого типа, позволяющие выпускать массу на сетку со скоростью, отвечающей возросшей скорости движения сетки; регистровые валики желобчатого и сетчатого типа, гидропланки, двух и трёхкамерные отсасывающие гаучвалы, интенсифицирующие обезвоживание; новые типы прессов (обратные отсасывающие, прессы с широкой отсасывающей камерой, многовальные и горячие прессы); обрезиненные отсасывающие валы и валы, закрепленные посередине, валы с желобчатым рифлением, прессы с подкладной сеткой, вакуумные отсасывающие сукномойки, валы, устанавливаемые на каландре станины открытого типа с шарнирным закреплением рычагов, закрепленные посередине (нижние и верхние), плавающие, не нуждающиеся в бомбировке для компенсации прогиба; периферического типа накаты для намотки рулонов диаметром до 2200—2500 мм с пневматическим прижимом рулона и автоматической передачей его из заправочных в рабочие опоры и т.д. В сушильной части Б. м. предусматривается применение более высокого давления пара, новые схемы парораспределителей с циркуляцией пара, сифонное удаление конденсата, полностью закрытые колпаки над сушильной частью, установка сушильных сеток вместо сушильных сукон и так далее. Кроме распространённой и сравнительно дешёвой сушки через контакт поверхности сушильных цилиндров машины с полотном бумаги, изыскиваются новые виды, которые позволили бы значительно сократить рабочую площадь сушильной части, повысить равномерность сушки. Перспективны новые виды сушки: диэлектрические (за счёт тока высокой частоты, пропускаемого через полотно бумаги); облучением инфракрасными лучами; обдувом горячим воздухом; под вакуумом.

Лит.: ИвановС. Н., Технология бумаги, М.—Л., 1960; Эйдлин И. Я., Бумагоделательные и отделочные машины, 2 изд., М., 1962; Jahn К., Arbeit an der Papiermaschine, 4 Aufl., Darmstadt, 1958; Hardman H. and Cole E. I., Papermaking practice, Manch., 1960.

В. А. Смирнов

Слоистые пластические массы в виде листов, получаемые горячим прессованием бумаг специальных сортов, пропитанных синтетическими смолами

.

Высоколегированная сталь, применяемая главным образом для изготовления режущего инструмента, работающего на скоростях, примерно в 3-5 раз больших, чем инструмент из углеродистой инструментальной стали. Возможность получения такой скорости резания обусловлена красностойкостью Б.с. Инструмент из Б.с. размягчается при нагреве выше 550-600°С, в то время как из углеродистой инструментальной стали - при 200 °С. Красностойкость стали обеспечивают легирующие элементы - вольфрам (W), хром (Cr), ванадий (V), которые образуют карбиды высокой устойчивости. Для получения нужной структуры и свойств инструмент из Б.с. подвергается специальной термической обработке, состоящей в закалке после нагрева до температуры 1240-1300°С и многократного (обычно 3 раза) отпуска при температуре 560-620 °С. Для повышения стойкости Б.с. применяется цианирование, обработка холодом, ступенчатая закалка и др. Распространённые в СССР марки Б.с.: Р18 (0,7-0,8% С; 17,5-19% W; 3,8-4,6% Cr; 1-1,4% V; остальное - железо), Р6МЗ (0,85-0,95% С; 3,0-3,5% Cr; 5,5-6,5% W; 3,0-3,6% Mo; 2,0-2,5% V; остальное - железо) и др. Применяются также Б.с. с повышенным содержанием ванадия или с добавкой кобальта, обладающие более высокими режущими свойствами.

Б.с. иногда используют в машиностроении для нагревающихся до 500-650°С деталей, особенно для так называемых теплостойких шарикоподшипников. Кроме твёрдости и прокаливаемости, важна чистота Б.с. (сведение к минимуму неметаллических включений, карбидной ликвации и отсутствие дефектов металлургического происхождения).

Лит.: Геллер Ю. А., Инструментальные стали, 2 изд., М., 1961.

А. П. Гуляев