1 Изготовление лабораторных образцов бумаги
1.1 Размол волокнистых полуфабрикатов
Размол волокнистых материалов – один из основных процессов производства, определяющий многие характерные свойства готовой бумаги. В настоящее время твердо установлено два вида явлений, одновременно происходящих при размоле: чисто механическое воздействие размалывающей гарнитуры на растительные волокна с изменением их формы и размеров и коллоидно-химическое воздействие, проявляющееся в виде гидратации волокон.
При размоле
происходит укорачивание волокон и более
важный процесс расщепления волокон в
продольном направлении на тончайшие
волоконца – фибриллы. При этом значительное
увеличение (развертывание) наружной
поверхности волокон приводит к усилению
адсорбции воды, сопровождаемой набуханием
волокон и повышением их гибкости, и
создание условий для установления между
волокнами связей, определяющих основные
свойства бумаги (механическую прочность,
впитывающую способность, воздухопроницаемость
и др.). При фибрилляции на наружной
поверхности волокон освобождаются
гидроксильные группы, которые при
сближении волокон на расстояние 2,4...2,7
,
образуют водородные связи.
Наряду с водородными связями между волокнами в бумаге проявляются силы Ван-дер-Ваальса. Определенную роль играют чисто механические силы сцепления за счет шероховатости сопряженных поверхностей (силы трения, которые наиболее характерны для волокон древесной массы).
Здесь следует сказать о терминах "размол" и "помол", которые часто путают. Размол – это процесс, а помол – результат данного процесса. Поэтому следует говорить о времени размола и степени помола. Когда мы говорим о характере размола, то подразумеваем характер ведения процесса (присадку и тип размалывающей гарнитуры, время и другие факторы). Когда речь идет о характере помола, то под этим подразумевается получение длинно- и коротковолокнистой фракции, наличие или отсутствие в массе фибрилл, слизи и т.д.
На характер и направление размола, его скорость и экономичность влияют продолжительность размола, удельное давление, температура, концентрация массы и ряд других факторов.
Проведение размола целлюлозы в лабораторных условиях
При изготовлении бумаги в лабораторных условиях размол волокнистых полуфабрикатов проводился на мельнице Йокро (рисунок 1).
Рисунок 1 – Мельница Йокро
При размоле в один стакан загружают 16 г абсолютно сухого волокна. Концентрация суспензии должна составлять 6 %. Тогда объем суспензии, загружаемой в один стакан равен 267 мл.
Массу равномерно укладывают вокруг размалывающего барабана. Стаканы устанавливают в гнезда мельницы друг напротив друга, тщательно закручивая болты, избегая перекоса. Затем закрывают крышку аппарата и включают пусковой механизм.
Процесс размола контролируют путем определения степени помола массы.
1.1.2 Лабораторный контроль за процессом размола. Определение степени помола массы
Лабораторные методы контроля процесса размола основаны на скорости удаления воды из массы. Масса различной степени помола при обезвоживании ее на сетке отдает воду с различной скоростью. Различают жирный помол, т.е. состояние массы, когда волокна значительно расщеплены и гидратированы и вследствие этого медленно обезвоживаются и садкий помол, при котором волокна не расщеплены и слабо гидратированы. Такая масса быстро обезвоживается.
Кроме фибриллирования и гидратации при размоле происходит неизбежное укорачивание волокон. Поэтому для оценки процесса размола определяют характеристики: степень помола, среднюю длину волокна и величину межволоконных сил связи.
Степень помола массы определяется на аппарате для определения степени степени помола целлюлозы по Шоппер-Риглеру с пневматическим приводом и цифровым дисплеем (рисунок 2) и выражается в градусах Шоппер-Риглера (ШР).
Рисунок 2 - Аппарат для определения степени степени помола целлюлозы по Шоппер-Риглеру с пневматическим приводом и цифровым дисплеем
Для определения степени помола берут 2 г абсолютно сухого волокна. Пробу помещают в мерный цилиндр и затем разбавляют водой до 1 л. Так как скорость водоотдачи волокнистой массы в сильной степени зависит от вязкости воды, степень помола необходимо определять при температуре воды в пробе 20 С. Повышение температуры на 1 С снижает степень помола на 0,46 ШР.
Хорошо перемешав массу, выливают ее в цилиндр аппарата, сетка которого закрыта клапаном. Затем поднимают клапан, масса обезвоживается на сетке, а вода поступает в нижнюю часть аппарата. Жирная масса отдает воду медленно, и почти вся вода успевает уйти через центральную вертикальную трубу с узким отверстием. Садкая масса быстро отдает воду, она не успевает пройти через узкое отверстие центральной трубки и, наполнив коническую часть воронки, уходит через широкую боковую трубку. Объем воды в боковом цилиндре замеряют с точностью до 10 мл и определяют степень помола массы, ШР:
,
где V – количество воды, которое вытекло через боковое отверстие, мл.
УКАЗАТЬ СКОЛЬКО ПОЛУЧИЛОСЬ