6. Производство многослойных бумажных мешков

Многослойные бумажные мешки - это концентрические трубки из 2-6 слоев бумаги, закрытые с одной стороны. Главное конструктивное отличие бумажных мешков заключается в способе заполнения - через открытую гор­ловину мешка или горловину, закрывающуюся клапаном, что связано с ти­пом расфасовываемого материала. Мешки с клапаном могут закрываться автоматически, а мешки с открытой горловиной - прошивкой или завязыва­нием.

Важными характеристиками таких мешков являются количество слоев и вид бумаги, а также свойства материалов, используемых для нанесения по­крытий и пропитки бумаги. Эти характеристики обусловливаются требова­ниями защиты расфасованного материала и функциональными требования­ми к таре.

Преимуществами бумажных мешков являются простота размещения их на поддонах, штабелирования и транспортирования, а также проницаемость для воздуха (например, мешков с цементом), что позволяет расфасованным изделиям «дышать». Дополнительным преимуществом бумажных мешков является возможность утилизации использованных изделий в качестве ма­кулатурного сырья (марка МС-4А) для производства бумаги и картона.

Бумажные мешки используют для упаковки изделий массой до 50 кг, но для облегчения работы и удовлетворения требований техники безопасности массу мешков стараются снижать. Кроме того, бумажные мешки широко применяют в розничной торговле, где с учетом удобства для покупателей масса груза в мешках может составлять от 5-10 до 25 кг. Розничная торговля требует более высокого качества печати на упаковке и, по возможности, на­личия у мешков ручек.

6.1. Материалы для изготовления бумажных мешков

Для изготовления многослойных мешков используют специальную ме­шочную крафт-бумагу - прочный и долговечный материал с особыми свойствами. Она представляет собой один из наиболее прочных типов выпускае­мой бумаги. Её производят из сульфатной целлюлозы, получаемой, преиму­щественно из хвойных длинноволокнистых пород древесины. Для повыше­ния влагопрочности бумага в процессе изготовления подвергается проклей­ке специальными составами. Естественный цвет мешочной крафт-бумаги - коричневатый, от темно- до светло-коричневого, что для многих областей применения вполне приемлемо. Отбеливая волокна целлюлозы при изго­товлении, можно получать белую мешочную бумагу. При её использовании для наружной стороны бумажного мешка белая бумага способствует повы­шению привлекательности и обеспечивает получение пригодной для нане­сения печати поверхности.

Важным показателем мешочной бумаги является её растяжимость - способность к удлинению без разрушения при нагрузках в машинном направлении. Это свойство придаётся бумаге в процессе изготовления и при последующей обработке путем крепирования.

Слаборастяжимая крепированная мешочная бумага получается в про­цессе мокрого крепирования (обычно на БДМ), обеспечивающего растяжи­мость её (см. п. 2.4). В результате крепирования бумага приобретает посто­янные поперечные складки, становится более грубой на вид, более пористой и эластичной, чем обычная крафт-бумага.

Микрокрепированная мешочная бумага получается в результате меха­нического воздействия на бумагу (крепирования), образующего на ней едва видимые поперечные складки. Она сильнее растягивается в машинном (продольном) направлении. У такой крафт-бумаги растяжимость в продоль­ном направлении составляет более 10 % .

Влагопрочная мешочная бумага предназначена для изготовления меш­ков, которые используются для транспортирования и хранения сыпучих продуктов, овощей, минеральных удобрений в условиях повышенной влаж­ности воздуха. Особенность её состоит в одновременном сочетании свойств водонепроницаемости и воздухопроницаемости. Влагопрочность достигает­ся введением в бумажную массу химических добавок - синтетических смол, латексов, полиэтиленамина и других полимерных добавок. Вырабатывается массой 65-110 г/м².

Битумированная мешочная бумага предназначена для изготовления мешков под минеральные удобрения и цемент. Широкое применение биту­ма для придания бумаге водоотталкивающих свойств, паро- и водонепрони­цаемости обусловлено его хорошей клеящей способностью и пленкообразу­ющими свойствами, а также низкой стоимостью и доступностью. Применя­ется битумно-масляная смесь, состоящая из 55-65 % легкоплавкого битума и 35-45 % индустриального масла. Масло выполняет функцию регулятора вязкости и клеящей способности смеси.

Мешочная бумага обрабатывается битумом двумя способами: пропиткой и дублированием (склеиванием слоев). Более распространенным и эффек­тивным способом является дублирование.

Смесь для пропитки бумаги обогревается паром, электричеством или на­гретым маслом. Температура смеси должна поддерживаться на требуемом уровне (обычно 100-110 ⁰С), так как колебания температуры приводят к не­равномерности пропитки. При перегревах (более 210 ⁰С) возможно самовоз­горание битума. Слишком низкая температура повышает вязкость битума и может явиться причиной появления дефектов в бумаге.

Пропитка бумаги битумно-масляной смесью осуществляется на специ­альных машинах (рис. 6.1). Смесь из бачка, установленного над машиной, самотеком поступает в ванну 2 и наносится погруженным в нее валиком 4 на одну сторону бумаги. Избыток смеси снимается ножевым шабером 3. Кромки бумаги шириной до 30 мм битумом не покрываются для возможно­сти склеивания полотна в трубку. Расход смеси составляет от 15 до 25 г/м². Покрытая битумом бумага поступает в горячий пресс 5, где происходит ча­стичная диффузия покровной смеси, и после этого наматывается в рулоны на накате 7. Битумированная бумага перед намоткой в рулон обязательно должна охлаждаться воздухом на холодильном цилиндре 6 во избежание слипания ее слоев в рулоне.

Дублированную мешочную бумагу получают на машинах, оснащенных устройствами для одновременной подачи и пропитки двух полотен бумаги массой 45-50 г/м². Привес бумаги в этом случае составляет 30-35 г/м². Скле­ивание пропитанных сторон полотен осуществляется в двухвальном горя­чем прессе 5 с последующим охлаждением на холодильном цилиндре 6 (рис.6.1).

В мировой практике область применения битумированной мешочной бу­маги постепенно сужается в связи с внедрением полимерных пропиточных составов. Однако на отечественном рынке спрос на нее пока сохраняется стабильно высоким.

 

7        -21

Рис. 6.1. Схема машины для битумной пропитки и дублирования мешочной бумаги: 1 - раскаты; 2 - ванны с битумом; 3 - шаберы; 4 - наносной валик; 5 - горячий пресс; 6 - холодильный цилиндр; 7 - накат (штриховой линией показано движение полотна в режиме пропитки, сплошной линией - в режиме дублирования)

Антиадгезионная (силиконизированная) мешочная бумага представ­ляет собой бумагу с односторонним покрытием на основе кремнийорганических соединений (силиконов). Бумага применяется в качестве внутренних слоев бумажных мешков для упаковки брикетов синтетического каучука, битума, канифоли и других материалов, прилипающих к обычной бумаге. Кроме антиадгезионных свойств, эта бумага отличается низкими показате­лями воздухо- и паропроницаемости.

Мешочная бумага, ламинированная полиэтиленом, предназначена для изготовления мешков под минеральные удобрения, ядохимикаты, гигроско­пические сыпучие материалы и пищевые продукты, за исключением жиров, при контакте с которыми полиэтилен набухает. Ламинированная бумага об­ладает химической устойчивостью, влагопрочностью, низкой паропроницаемостью, имеет высокие значения показателей механической прочности. Нанесение полиэтилена на поверхность мешочной бумаги осуществляется следующими способами: экструзией, кашированием, склеиванием, нанесе­нием из растворов и дисперсий.

Парафинированная мешочная бумага применяется в качестве среднего и внутреннего слоев в мешках, предназначенных для транспортирования ги­гроскопичной продукции, в том числе сыпучих химикатов, продуктов пита­ния и других. Отличительными потребительскими свойствами этой бумаги являются паро- и водонепроницаемость.

6.1.1. Микрокрепирование мешочной бумаги

Микрокрепирование - придание бумаге фактуры мелкого крепа с целью увеличения растяжимости, повышения сопротивления динамическим на­грузкам и излому. Процесс осуществляется на сушильной части БДМ при влажности полотна 30-40 % .

Наибольшее распространение в мировой практике получил способ микрокрепирования мешочной бумаги на установке Clupak (рис.6.2). Установ­ка представляет собой бесконечное армированное резиновое полотно 11, охватывающее часть поверхности сушильного цилиндра 12. Прижим рези­нового полотна к сушильному цилиндру осуществляется с помощью сталь­ного валика 3 с гидравлическим устройством, обеспечивающим возмож­ность регулирования линейного давления в зависимости от требований к растяжимости вырабатываемой бумаги в пределах от 250 до 400 Н/см. Рези­новое полотно движется по четырем вращающимся валикам: по двум направляющим 7, одному правильному 8 и одному натяжному 2. Установка располагается обычно между второй и третьей группами сушильных цилин­дров.

Под действием прижимного валика резиновое полотно, охватывающее часть сушильного цилиндра 12 с бумагой 17, деформируется. Его наружная поверхность удлиняется и, пройдя с бумагой зону контакта за счет упругих свойств резины, будет стремиться принять первоначальное недеформиро- ванное положение, т.е. его наружная поверхность будет укорачиваться и воздействовать на бумажное полотно, прижатое к сушильному цилиндру. Вследствие этого на бумаге образуется микрокреп.

 

Резиновое полотно изготавливается из теплостойкой износоустойчивой твердой резины толщиной 25 мм с армированным средним слоем. Для предотвращения перегрева и преждевременного износа резины в случае её прямого контакта с нагретым цилиндром (например, при обрыве бумажного полотна) установка имеет систему автоматической подачи холодной воды 9. В целях увеличения срока службы и восстановления качества поверхности резины регулярно (через 100-120 часов работы) производится перешлифов­ка полотна ленточным шлифовальным устройством 6.

Состояние поверхности сушильного цилиндра - один из существенных факторов качественного микрокрепирования. Поверхность его обязательно должна быть хромированной и тщательно отполированной. С помощью спрысков 15 на поверхность цилиндра наносится силиконовая эмульсия для предотвращения прилипания бумаги к нему. Очистка поверхности цилиндра осуществляется подвижным шабером 16, оснащенным тефлоновым лезви­ем.

Увеличению показателя удлинения мешочной бумаги способствуют:

-  повышение давления прижима резинового полотна к цилиндру;

-  увеличение угла обхвата цилиндра резиновым полотном;

-  повышение температуры цилиндра.

 

Микрокрепирование мешочной бумаги на установке Expanda (рис 6.3) отличается тем, что процесс осуществляется между валами с различной твёрдостью. Установка напоминает обычный мокрый пресс. Нижний метал­лический вал 11 имеет гладкую полированную поверхность, которая посто­янно очищается шабером 8. Верхний вал 5 обтянутый толстым слоем изно­соустойчивой термостойкой резины, прижимается к нижнему валу с помо­
щью пневматического устройства. Для удаления образующейся пыли и, со­ответственно, продления срока службы верхний вал оснащен специальной щеткой 4. Установка располагается на БДМ между сушильными цилин­драми, где влажность бумажного полотна составляет 30-35 %.

6.2. Классификация и испытание на прочность бумажных мешков

Бумажные мешки, предназначенные для сыпучих продуктов и штучных товаров, изготавливают в соответствии с ГОСТ Р-53361-2009. По способу изготовления они подразделяются на три типа: склеенные, сшитые и комби­нированные. Каждый из этих типов может вырабатываться с открытой гор­ловиной и закрытой (с клапаном); кроме того, склеенные мешки могут иметь подвернутое, прямоугольное или шестиугольное дно и боковые складки. Всего предусмотрено 6 типов склеенных и 5 типов сшитых меш­ков. Примеры разновидностей мешков представлены на рис. 6.4.