История развития целлюлозно-бумажной промышленности

Уже в начальном периоде своего развития человек нуждался в материалах, на которых можно было бы фиксировать информацию. Рисунки на камне, записи на глиняных, деревянных дощечках, бересте, папирусе, пергаменте – хорошо знакомые нам из исторических материалов способы обмена информацией. Но некоторые из этих материалов были недолговечны, другие – весьма трудоемки в изготовлении и дороги. Требовался материал для письма, который можно было бы получать менее трудоемким и дорогим способом и в больших количествах. Таким материалом стала бумага.

Ручной способ изготовления бумаги был изобретен в Китае более 2000 лет назад, и долгое время его автором считали Цай Луня (таблица 1). Но более поздние исследования показали, что он только обобщил и описал уже существующую технологию, в которой в качестве сырья для производства бумаги использовали лубяные волокна молодых тутовых деревьев, некоторые однолетние растения. Сырье «толкли» в каменной ступе, превращая его в волокнистую массу, которую вычерпывали из чана рамкой с шелковой сеткой, через которую уходила вода. Сырой лист снимали с сетки, отжимались между двумя гладкими досками под грузом, высушивали на воздухе. Внешний вид этого материала больше напоминал войлок, но китайские мастера смогли быстро усовершенствовать этот способ и создали передовое по тому времени производство бумаги не только для письма, но и для изготовления бумажных денег (11 век), традиционных фонариков, драконов, зонтов, салфеток, носовых платков и т.д.

Долгое время правители Китая держали способ производства бумаги в секрете. В Корее бумагу начали производить в 3 веке (285 г), Японии в 7 веке (610 г.). В Европу секрет производства бумаги попал благодаря арабам, которым удалось взять в плен китайцев вблизи Самарканда. Через Персию и Египет этот секрет попал в Испанию, где в 1144 году была построена первая бумажная фабрика. В 13 веке такие предприятия появились в Италии, 14 веке – в Франции и Германии, в 15 веке – в Польше, Англии, в 16 веке – Литве, Швеции, Дании, Голландии, России, в 17 веке – в Финляндии. В России первая бумажная мельница была построена в 1563 г., но заметное производство бумаги началось только в эпоху Петра 1, когда были построены мануфактуры в Красном селе, Полотняном заводе, Богородске, Ярославле. На смену ручной толчее пришли жернова, приводимые в движение приводом от водяного колеса, поэтому мануфактуры стали называть бумажными мельницами.

В 15 веке в связи с изобретением книгопечатания спрос на бумагу резко возрастает, и производство бумаги приобретает черты мануфактурного производства. Повышению качества бумаги весьма способствовало изобретение в 1670 году в Голландии машины для размола волокнистых полуфабрикатов, названной «голландером» или роллом. В этом аппарате размол сырья осуществлялся не за счет ударного действия как в толчее, и не за счет истирания или разрывания, как в жерновах, а в результате сложного воздействия, оказываемого ножами ролла на сырье. Это комплексное воздействие приводило как к укорачиванию волокон, так и к их расщеплению в продольном направлении.

Следующим важным изобретением был патент француза Луи Робера (1799 год) на первую БДМ, позволившую заменить ручной отлив машинным, что резко увеличило производительность труда. Проклейка бумаги в массе, предложенная Иллингом в 1807 году вместо поверхностной проклейки каждого листа значительно упростила процесс изготовления бумаги.

Однако уже в середине 19 века начинает ощущаться недостаток волокнистых материалов, пригодных для изготовления бумаги (в основном используемого льняного и хлопкового тряпья). Немецкий ткач Келлер в 1843 году изобрел способ получения волокнистой массы из древесины путем истирание ее на вращающемся камне, а в 1852 г. Генрих Фельтер, купивший патент у Келлера построил дефибрер – устройство для истирания древесины. Однако волокно, получаемое таким способом, можно было использовать в производстве бумаги только в композиции с другими, более прочными волокнистыми материалами, например, тряпичной полумассой, запасы которой уже начали иссякать.

В начале 19 века были предприняты попытки выделения волокна из древесины путем ее обработки водой, спиртами, эфирами - но безуспешно. Эти неудачи были связаны с тем, что не были известны состав и строение древесины. И только в 1838 году француз Ансельм Паейен установил, что в состав оболочки клеток, образующих древесную ткань входит природный полимер, высокомолекулярный углевод, названный им целлюлозой или клетчаткой. Целлюлозные волокна служат арматурой, образуют каркас, опорную конструкцию древесины. Но оказалось, что выделить целлюлозу из древесины не просто, так как кроме нее в клетке находятся не волокнистые вещества, такие как лигнин, скрепляющий клеточные стенки вместе, смолы, низкомолекулярные углеводы (гемицеллюлозы).

Только в середине 19 века (1853 -1854гг.) американцу Барджесу и англичанину Уайту удалось выделить целлюлозу путем варки древесной щепы с раствором гидроксида натрия в герметически закрытом котле. Этот способ был запатентован по названием «натронного». Уже в 1860 году первый завод по производству натронной целлюлозы был пущен в США, в России – в 1875 г. в деревне Кошели Новгородской губернии.

В 1866 году американец Тильгман получил патент на сульфитный способ производства целлюлозы путем обработки щепы водным раствором бисульфита кальция в присутствии SO₂. Этот способ сыграл выдающуюся роль в развитии ЦБП во второй половине 19 века, так как оказался более дешевым по сравнению с натронным, а целлюлоза имела более высокую белизну. Первые сульфитцеллюлозные заводы появились в Германии и Швеции в 1872-1874 гг., в России – в 1883 г. (Окуловский, Кувшиновский заводы). В США производство сульфитной целлюлозы появилось в 1884 г.

В 1879 г. немецкий инженер Даль из Данцига предложил при регенерации отработанного натронного щелока добавлять к последнему сульфат натрия, который в результате химических реакций, происходящих в регенерационном котле, восстанавливается до сульфида натрия. Присутствие сульфида натрия в варочном растворе (белом щелоке) способствовало получению целлюлозы с более высоким выходом и механическими показателями, по сравнению с натронной.

Однако, несмотря на эти преимущества, щелочные способы варки целлюлозы, в том числе и сульфатный, не выдержали конкуренции с более рентабельным сульфитным способом. В 1913 году доля сульфатного способа в общемировом производстве целлюлозы не превышала 13 %.

Уровень развития ЦБП в России в 1913 году соответствовал мировому уровню. Россия производила 217 тысяч бумаги в год. Первая мировая война, а затем события, связанные с революцией в России в 1917 году и гражданской войной нанесли серьезный урон ЦБП. В результате этих событий производство бумаги в России сократилось до 50 000 тонн в год.

После окончания гражданской войны к 1924 г. был достигнут довоенный уровень производства бумаги, а результате строительства новых предприятий (Сясьского, Кондопожского, Балахнинского, Вишерского ЦБК) в 1928-1929 гг. выпуск сульфитной целлюлозы увеличился в 2.3 раза по сравнению с 1924 г. Также в годы первых пятилеток были построены Камский, Архангельский, Соликамский комбинаты, заново создано сульфат-целлюлозное производство – построены Соломбальский, Марийский, Сегежский ЦБК. В 1941 году СССР производил 500 000 тонн целлюлозы в год.

В результате Отечественной войны многие предприятия ЦБП, находящиеся в Европейской части страны, были разрушены. Однако уже в 1948 году довоенный уровень производства целлюлозы и бумаги был превышен. В 50-60-х годах прошлого века продолжалась реконструкция действующих предприятий и строительство Красноярского, Котласского, Архангельского ЦБК, Амурского ЦКК, Братского ЛПК, Байкальского ЦЗ, Сыктывкарского ЛПК. В 1991 году производство волокнистых полуфабрикатов в СССР достигло 11 млн. т/год, бумаги – 11.5 млн.т/год, занимая, соответственно, 5 и 6 место в мире. Однако события, происшедшие в 1991 году (распад СССР, либерализация цен, приватизация) привели в начале 90-х годов к сокращению объемов производства в ЦБП на 65-70 %.

Дата добавления: 2014-08-09; просмотров: 746; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!