1.5.Направление процесса размола
Чтобы судить наиболее полно о процессе размола массы, необходимо контролировать не только степень помола, но и длину волокна. Соотношение в изменении этих двух показателей, названное нами коэффициентом ужирнения К, позволяет судить о направлении процесса размола : идет ли он в сторону гидратации (ужирнения), или в направлении механического укорочения волокон.
1.6. Влияние размола на свойства бумаги
При размоле массы с большим удельным давлением сопротивление готовой бумаги разрыву, излому и раздиранию было гораздо ниже, чем при размоле исходного волокна при меньшем удельном давлении. Причина этого заключается в том, что в первом случае процесс размола направлен больше в сторону укорочения волокна, а во втором — в сторону гидратации. Об этом можно судить по кривой изменения средней длины волокна при размоле и по коэффициенту ужирнения.
При размоле сульфатной целлюлозы наблюдаются те же закономерности, однако бумага получается при этом с большим сопротивлением разрыву, раздиранию и излому; само волокно остается более длинным, хотя приходится применять при размоле более высокое удельное давление.
Рассмотрим типичное развитие основных свойств готовой бумаги, происходящее в процессе размола исходной целлюлозы, и выясним закономерности, обусловливающие развитие этих свойств.
Примерно также изменяется и кривая сопротивления бумаги излому, но обычно эта кривая достигает максимума несколько раньше, т. е. при несколько меньшей степени помола целлюлозы, чем кривая разрывной длины. Кривая сопротивления раздиранию также имеет переломную точку, но она достигается раньше в первой стадии размола целлюлозы, а далее кривая снижается, следуя за изменением длины волокна при размоле.
Следовательно, на показатель разрывной длины бумаги наибольшее влияние оказывают силы связи между волокнами, на показатель сопротивления излому они влияют меньше, а на показатель сопротивления раздиранию еще меньше, преобладающее же влияние на него оказывает длина волокна. Положение точки перегиба кривых прочности может изменяться в зависимости от применяемого удельного давления при размоле и исходной прочности самого волокна.
Наиболее важными факторами, определяющими прочность бумаги являются: межволоконные силы связи, зависящие от величины связанной поверхности и от концентрации связей на единице площади контакта, длина волокон и отношение длины волокон к его ширине, прочность волокон, их гибкость и эластичность, ориентация волокон и распределение связей в листе бумаги, т. е. ее однородность.
Относительное значение перечисленных выше факторов различно для разных показателей прочности бумаги. Так, для сопротивления бумаги разрыву (разрывная длина) первостепенное значение имеют силы связи и прочность волокон, тогда как длина волокна, как и гибкость и эластичность волокон, имеет меньшее значение. Наоборот, для сопротивления бумаги излому первостепенное значение имеет наряду с длиной волокна и его прочностью эластичность волокон, а силы связи между волокнами здесь не играют такой большой роли, так как при испытании на излом бумага не испытывает большого напряжения на растяжение] Для сопротивления раздиранию наибольшее значение имеет длин*"а волокон и их прочность, значительного же развития сил связи для этого показателя не требуется, и максимальное значение сопротивления раздиранию бумаги достигается уже при относительно небольшой величине межволоконных сил связи. Наоборот, усиление связей за счет размола или введения связующего снижает сопротивление бумаги раздиранию, так как облегчает разрыв волокон в плотной структуре листа.
При всех видах разрушения бумаги рвутся не только связи между волокнами, но и сами волокна. Количественные соотношения разрыва связей и разрыва волокон могут быть весьма различными и зависят главным образом от развития сил связи: чем слабее силы связи, тем легче они разрушаются и меньше рвутся сами волокна и, наоборот, чем сильнее развиты межволоконные силы связи и длиннее волокна, тем больше рвутся волокна и меньше разрушаются связи между ними.
Показатели объемного веса бумаги, впитывающей способности и воздухопроницаемости зависят главным образом от сил связи между волокнами. Кривая изменения впитывающей способности бумаги в зависимости от степени помола целлюлозы является как бы обратным изображением кривой соответствующего развития межволоконных связей в бумаге. По мере того, как эти силы связи растут, волокна сближаются между собой, поры в бумаге уменьшаются, что и приводит к понижению впитывающей способности.
Зависимость деформации бумаги после увлажнения от степени помола исходной целлюлозы носит линейный характер: деформация бумаги увеличивается с повышением степени помола целлюлозы. На этот показатель, кроме сил связи, влияют и другие факторы: ориентация волокон, условия отлива и сушки бумажного полотна и др.
Из приведенных данных видно, что процесс размола целлюлозы оказывает большое влияние на все основные свойства готовой бумаги. Главными определяющими факторами при этом являются изменения размеров волокон и величины межволоконных связей в бумаге.
1.7. Технологические факторы, влияющие на процесс размола
К факторам, определяющим процесс размола волокнистых материалов, его скорость, экономичность и направление или характер размола, относятся : продолжительность размола; удельное давление при размоле; концентрация массы; вид размалывающей гарнитуры; окружная скорость размалывающих органов; кислотность и температура массы при размоле; свойства волокнистых материалов; влияние гидрофильных добавок.
Из этих факторов главными управляемыми факторами процесса являются первые два, т. е. время размола и удельное давление при размоле. Концентрация массы является вспомогательным управляемым фактором. Остальные факторы практически остаются постоянными, неуправляемыми.
1.8. Продолжительность размола
От этого фактора зависят степень помола массы, укорочение и расщепление волокон, а также развитие межволоконных сил связи. В роллах периодического действия размол массы чередуется с длительными перерывами, когда волокна проходят через обратный канал ванны ролла. Поэтому процесс размола растягивается на несколько часов, тогда как при размоле в аппаратах непрерывного действия он протекает значительно быстрее, за несколько секунд. Однако и при размоле массы в аппаратах непрерывного действия время размола (или время пребывания массы непосредственно в аппарате) является не менее важным фактором, позволяющим регулировать процесс. Увеличение времени обработки материалов в аппаратах непрерывного действия обычно достигается путем дросселирования массы на выходе из размалывающего аппарата при помощи задвижки, увеличения коэффициента рециркуляции массы или путем установки нескольких аппаратов последовательно в одном потоке. Это будет изложено подробнее в разделе о непрерывном размоле массы.
Продолжительность размола массы в роллах периодического действия зависит от требуемых параметров массы, от конструкции ролла и типа применяемой гарнитуры, от удельного давления при размоле, свойств самого волокнистого материала и некоторых Других технологических факторов. Она может колебаться в пределах от 0,5—1 ч при размоле целлюлозы для бумаги с садким помолом до 18—24 ч при производстве тончайшей конденсаторной бумаги.
При увеличении продолжительности размола пропускная способность любого размалывающего аппарата понижается, при этом между пропускной способностью и временем обработки наблюдается обратно пропорциональная зависимость. Соответственно повышается эффект обработки: увеличивается степень помола массы, изменяется средняя длина волокна и повышается прочность бумаги.
1.9. Удельное давление при размоле
Удельное давление при размоле влияет на характер размола (направление процесса), его скорость и эффективность. Так, если при размоле какого-либо волокнистого материала постепенно повышать удельное давление от нуля до высокого значения, то вначале волокна будут только расчесываться, затем начнут расщепляться, раздавливаться и, наконец, укорачиваться. При этом режущее действие размалывающей гарнитуры будет возрастать, а гидратирующее и фибриллирующее—снижаться, в результате чего прочность бумаги на разрыв, раздирание и излом будет снижаться, а пухлость и пористость бумаги при одинаковой степени помола массы будут повышаться.
Удельное давление при размоле связано с величиной зазора между размалывающими поверхностями рабочей части аппарата. В роллах, имеющих весовое или поршневое присадочное устройство ролльного барабана, величина зазора является функцией удельного давления, концентрации массы и свойств волокна. Между ножами размалывающих органов образуется волокнистая прослойка, толщина которой тем меньше, чем выше удельное давление, ниже концентрация, выше степень помола массы.
При работе с постоянным давлением зазор между ножами устанавливается автоматически и определяется степенью сжатия волокнистой прослойки. При размоле, по мере того как волокна измельчаются, гидратируются и становятся более пластичными, величина зазора между размалывающими поверхностями аппарата постепенно уменьшается. При размоле в роллах старой конструкции, не имеющих весового устройства, когда ролльный барабан жестко закреплен в определенном положении с помощью винтового присадочного устройства и сохраняет постоянный зазор между ножами, по мере измельчения волокна и изменения свойств волокнистой прослойки размалывающий эффект постепенно ослабевает. Поэтому в процессе размола массы применяют ступенчатую присадку ролльного барабана.
Расстояние между ножами ролльного барабана при работе ролла обычно находится в пределах от 0 до 1 мм. Величина зазора при расчесе волокна составляет обычно 0,5—0,8 мм, при легком размоле, при котором волокна будут не только расчесываться, но и расщепляться по длине волокна,— в пределах 0,2—0,4 мм, при средней интенсивности процесса размола — 0,1—0,2 мм и при сильном размоле с высоким удельным давлением — меньше 0,1 мм. Иногда роллы снабжаются указателями величины зазора между ножами, однако, как показала практика, подобные устройства обычно плохо работают, так как величина зазора очень мала и на показания прибора влияют: степень износа ножей, величина люфта в подшипниках ролльного барабана и др.
Удельное давление при размоле в аппаратах, имеющих весовое или поршневое присадочное устройство, является более надежным показателем этого процесса.
Аппараты непрерывного действия обычно работают с постоянным зазором между размалывающими органами, поскольку характер волокнистой массы при размоле остается неизменным. Конические мельницы Жордана работают с меньшей, а гидрофайнеры и дисковые рафинеры с большей величиной зазора (около 0,2—0,3 мм) между ножами.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
