3. Свойства древесной массы

Дефибрерная (белая) древесная масса (ДДМ) состоит из волокон различной степени измельчения и очень неоднородна по своему составу. Наряду с волокнами нормальной длины она содержит обрывки волокон с растрепанными концами, пучки волокон, слизь, отдельные фибриллы.

Качество ДМ зависит как от качества исходной древесины, так и от факторов дефибрирования, непрерывно изменяющихся в процессе истирания древесины, от условий сортирования, рафинирования и от состояния системы оборотной воды. Определяется качество ДМ средней длиной волокон, соотношением длинноволокнистой и коротковолокнистой фракций и свойствами элементов каждой фракции (их тонкостью, степенью фибриллирования).

По характеру размола различают жирную и садкую массу. Жирная масса обладает высокой прочностью. Для этой массы характерны тонкие волокна с разработанными в виде бахромы концами, а также большое количество тонких волокнистых элементов-фибрилл (фибриллированной мелочи).

Садкая грубая масса имеет низкую механическую прочность. Состоит она из неразработанных волокон, перерезанных поперек частей волокон и содержит небольшое количество фибрилл. Такая масса характеризуется повышенной толщиной различных волокнистых фракций. В садкой массе, как и в жирной, может быть большое количество мелких волокон, но в отличие от мелочи жирной массы они представляют собой короткие толстые отрезки волокон, не способные к взаимному сцеплению. Бумага из такой ДМ получается рыхлая, непрочная, с малой объемной массой. Весьма садкой массой низкой прочности являются отходы сортирования ДМ.

При производстве ДМ из щепы в дисковых мельницах получается больше длинных волокон и меньше мелочи и костры, т.е. разрыв волокон в поперечном направлении незначителен. Разделяются они преимущественно в продольном направлении, причем, в основном происходит разделение по вторичной стенке волокна между слоями S₁ и S₂, и лишь частично – по срединной пластинке. Благодаря этому все виды ДМ, получаемые из щепы в дисковых мельницах (РММ, ТММ, ХТММ, ХММ), имеют более высокие прочностные показатели (при одинаковой степени помола) по сравнению с ДДМ.

Быстрое определение качества ДМ в производственных условиях производится визуальной оценкой – путем просмотра массы на синем стекле. Для этих целей используется синее стекло в деревянной раме. На стекло помещается анализируемая масса, разбавляется водой и просматривается в проходящем свете при освещении сверху направленным на стекло потоком света электрической лампы.

Для визуальной оценки качества ДМ на многих предприятиях используется также микропроекционный аппарат Проми, который представляет собой проекционный микроскоп, при помощи которого получают изображение препарата исследуемой массы на экране.

Для характеристики ДМ обычно применяются следующие показатели качества : степень помола, фракционный состав, механическая прочность отливок бумаги в сухом и во влажном состоянии; чистота массы (сорность).

Степень помола показывает способность ДМ к обезвоживанию и является важнейшим показателем, определяющим поведение ДМ на сетке бумагоделательной машины. В зависимости от методики определения и применяемого аппарата степень помола выражается в различных единицах. В отечественной практике принято выражать степень помола в градусах Шоппер-Риглера (ºШР).

Принцип определения степени помола основан на разной скорости фильтрации воды через слой волокна определенной массы, но разной плотности и структуры. Плотность и структура этого слоя зависят как от размерности волокон, так и от степени их разработки (жирности или садкости). Если масса садкая, то происходит быстрая фильтрация воды, а в случае жирной массы вода фильтруется медленно.

Требования к степени помола ДМ зависят от ее назначения. Степень помола массы, предназначенной для выработки картона разных видов, должна быть в пределах 20-50ºШР, газетной бумаги – 68-72ºШР, типографской -75-78 ºШР, обойной, обложечной -55-60 ºШР и т.д.

Фракционный состав. Для ДМ характерна большая размерная неоднородность составляющих ее волокнистых элементов, которая определяется путем сортирования (фракционирования) через металлические сита разных номеров. Это позволяет одновременно оценить и ее фракционный состав. Наибольшее применение для этих целей получили аппараты – классификаторы Хурума, Кларка, ФДМ. В нашей стране фракционный состав ДМ определяется на аппарате ФДМ сортированием через сита № 9, 20, и 40. При этом получается четыре фракции : первые три фракции – остатки на ситах, четвертая фракция – мелкое волокно (мельштоф), прошедшее через сетку № 40. Фракционный состав ДМ выражается в процентах.

Механическая прочность ДМ. Для определения механической прочности приготовляются отливки массой 100 г/м². После кондиционирования до равновесного состояния при 65%-ной относительной влажности воздуха отливки испытываются на следующие показатели качества:

а) сопротивление разрыву (кГс) с пересчетом на разрывную длину (м);

б) сопротивление продавливанию, кПа (кГс/см²);

в) изгиб (число изгибов полоски бумаги на 90º).

Разрывная длина при постоянном характере мелочи находится в прямой зависимости от степени помола. При разрыве бумаги из садкой ДМ происходит в основном вытаскивание волокон из толщи листа, и только незначительное количество волокон при этом разрывается, поэтому разрывная длина получается низкая. По мере повышения степени помола ДМ количество этих разрывов возрастает, сильно увеличивается разрывная длина, что указывает на рост сил сцепления между волокнами.

Разрывная длина разных марок ДДМ колеблется в пределах от 1400 до 4000 м.

На сопротивление продавливанию ДМ наличие фибриллированной мелочи оказывает такое же влияние, как и на сопротивление разрыву. Поэтому в условиях производства для контроля ДМ можно ограничится определением одного из них. У нас принято определять разрывную длину, в зарубежной практике часто – сопротивление продавливанию.

Прочность ДДМ на излом (число двойных перегибов) крайне низка (от 0 до 3–4) и является совершенно нехарактерной. Поэтому для выражения гибкости массы вместо излома на 180º применяется показатель, получаемый при изгибе на 90º в условиях натяжения испытуемой полоски бумаги силой 0,3 кГс в специальном приборе. Число изгибов на 90º колеблется от 10–20 – для грубой ДМ низкой прочности до 200 – 300 для длинноволокнистой ДМ средней и высокой прочности.

Чистота массы. Степень чистоты массы характеризуется сорностью, наличием спичек, пучков волокон, различных минеральных включений. Сорность выражается числом соринок на 1 м² отливки.

В производственных условиях общее требование к качеству ДМ сводится к тому, чтобы она обеспечивала выработку бумаги требуемого качества и нормальную работу бумагоделательной машины. Поэтому качество ДМ рассматривается в связи с видом и качеством вырабатываемой бумаги, с конструкцией бумагоделательных машин, их скоростью и композицией бумажной массы.

Согласно ГОСТ 10014 некоторые показатели ДДМ различных марок должны были удовлетворять требованиям, указанным в табл. 1.

Таблица 1

Показатели качества ДДМ согласно ГОСТ 10014

	Нормы для марок
	А	Б	В	Г	К
Степень помола, оШР, не более	72	72	72	Не нормируется
Разрывная длина, м, не менее	2900	2900	2600	2200	1900
Состав массы по длине волокон: содержание 1 фракции, %	20±3	20±3	20±3	Не нормируется
Белизна, % не менее	72	Не нормируется

Большая часть вырабатываемой ДДМ (марки А, Б, и В) использовалась в производстве газетной, типографской и писчей бумаги в композиции с небеленой и беленой целлюлозой. ДМ марки Г предназначалась для низкокачественных видов бумаги (оберточной, шпульной и др.), марка К – для картона.

В настоящее время в России товарная ДМ не выпускается и предприятия получают ДМ в соответствии с требованиями действующих на них технических условий.