Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Теорія процесу розмелювання






 

Розмелювання є однією з найважливіших технологічних операцій, які зумовлюють властивості продукції. Цей процес найбільш енергоємний в паперовому виробництві, на його здійснення витрачається іноді до 60 – 70 % енергії від загального споживання. Папір або картон, отримані навіть з високоміцних, але не розмелених рослинних волокон, мають дуже низьку міцність, високу пористість, нерівномірну структуру і для вживання, як правило, непридатні.

Розмелювання – це механічна обробка волокна в присутності води з метою підготовки до відливу паперового полотна.

У процесі розмелювання з волокном відбувається наступне:

– волокна укорочуються внаслідок попадання між ножами ротора і статора;

– волокна розщеплюються в поздовжньому напрямку, тобто йде процес фібрилювання;

– волокна набухають у водному середовищі, зв'язок між фібрилами послаблюється, тобто відбувається розщеплення волокна.

Існує декілька різних теорій розмелювання.

Автори хімічної теорії розмелювання вважали, що під час розмелювання волокнистий шар поверхні целюлози хімічно реагує з водою, утворюючи желатиноподібний гідрат целюлози (гідроксицеллюлози, оксицеллюлози), який у вигляді клейкого слизу, що знаходиться на поверхні волокон, склеює їх під час сушіння й підвищує міцність паперу. Оскільки пізніше було доведено, що під час розмелювання волокон ніяких змін з целюлозою не відбувається, то ця теорія виявилася недійсною, в результаті чого була запропонована фізична теорія розмелювання.

Автори фізичної теорії розмелювання всі зміни з волокнами під час розмелювання пояснювали тільки фізичними процесами – одні за рахунок електростатичного споріднення між волокнами в результаті їх гідратації, інші – за рахунок розщеплення волокон на фібрили і мікрофібрили, внаслідок чого волокна легко переплітаються і сили поверхневого натягу води, під впливом яких волокна під час сушіння зближуються, утворюють щільний лист, що нібито і забезпечує основну міцність готового паперу і картону. Але ця теорія так само була відкинута, оскільки не пояснювала причину різкого зниження міцності паперу під час зволоження.

Автор сучасної теорії розмелювання, проф. Я.Г. Хінчін (1941 р.), висловив припущення про звільнення гідроксильних груп молекули целюлози і участь їх в утворенні водневого зв'язку в готовому папері, тому сучасна теорія є теорією водневого зв'язку.

Водневий зв'язок – це особливий вид міжмолекулярної взаємодії між атомами водню однієї гідроксильної групи і кисню другої гідроксильної групи, на відстані (2, 55 – 2, 75) • 10-10 м.

Енергія одного водневого зв'язку приблизно 33 кДж / моль, але оскільки водневих зв'язків багато, то забезпечується хороша міцність паперу.

Сучасна теорія дозволяє правильно пояснити багато властивостей паперу, а також деякі явища пов'язані з процесом їх виготовлення. Так, різке зниження міцності паперу під час намокання у воді пояснюється тим, що вода, проникаючи між волокнами, руйнує водневий зв'язок. Зменшення міцності паперу під час введення в його композицію мінеральних наповнювачів та інших інертних речовин пояснюється тим, що вони, розміщуючись між волокнами, перешкоджають утворенню міжволоконного водневого зв'язку. Проте їх міцність може бути збільшена за рахунок тих добавок, які здатні утворювати водневий зв'язок з гідроксильними групами целюлози. До таких добавок відносяться КМЦ, крохмаль.

Фактори, що впливають на процес розмелювання:

1. Вплив температури волокнистої маси.

Підвищення температури маси негативно впливає на тривалість розмелювання і фізико-механічні властивості паперу. Вплив температури на розмелювання пояснюється тим, що однією з найважливіших умов, для хорошої фібриляції волокна, є їх набухання. Цей процес екзотермічний, а значить, для поліпшення фібрилювання із системи необхідно відводити тепло.

2. Концентрація маси.

Зменшення концентрації маси при розмелюванні призводить до зменшення товщини волокнистого прошарку між ножами ротора і статора. Тому волокна піддаються в основному різальній дії ножів, при цьому вони укорочуються і менше фібрилються.

3. Гідрофільні добавки.

Під час додавання їх в масу перед розмелюванням, вони всмоктуються на волокні і тим самим сприяють кращому набуханню волокна і під час розмелювання волокон набувають гнучкості і еластичності. До таких добавок відносяться: крохмаль, поліакриламід, полівініловий спирт, сечовина, КМЦ.

4. Вплив гарнітури

Характеризується гарнітура, за так званою розмелювальною здатністю, тобто по відношенню поверхні площі ножів до загальної площі гарнітури.

Якщо це співвідношення становить 65 – 70 %, то розмелювання йде в напрямку фібрилювання. За 55 % співвідношення відбувається фібрилювання і укорочення, за 30 % співвідношення, тільки вкорочення.

Науково-дослідними роботами встановлено найбільш оптимальні розміри ножів гарнітур для отримання маси жирного помолу, гарнітура повинна мати ножі з наступною характеристикою: товщина – 4, 8 мм, ширина канавки – 3, 2 мм, висота – 4, 8 мм. Для отримання маси садкого помолу: товщина ножів – 3, 2 мм, ширина канавки – 6, 4 мм, висота ножа – 4, 8 мм. Для отримання масових видів паперу ножі мають розміри: висота – 4, 8 мм, товщина – 4, 8 мм, ширина канавки – 4, 8 мм.

5. Вплив рН середовища

Найбільший ступінь набухання волокна спостерігається за рН = 9 – 11. При подальшому підвищенні рН спостерігається пожовтіння целюлози за рахунок лужної деструкції.

 

 

6. Вплив міжножового зазору

Одним з найважливіших факторів розмелювання є зазор між ножами ротора і статора. Під час розмелювання маси за низьких концентрацій (3, 5 – 5 %) міжножовий зазор складає: 0, 6 – 0, 8 мм (фібрилювання); 0, 3 – 5 мм – звичайне розмелювання (фібрилювання + вкорочення); 0, 1– 0, 2 мм– вкорочення волокна.

7. Вплив окружної швидкості ротора

З підвищенням окружної швидкості ротора зростає гнучкість і пластичність волокон, збільшується питома поверхня волокна. Все це сприятливо позначається на паперотворчих властивостях та якісних показниках паперу.

За окружної швидкості 30 м / с концентрація становить 5 %, за 50 м / с – 7 %. Оптимальною вважається швидкість дискових млинів 25 – 100 м / с, а конічних млинів до 22 м / с.

8. Вплив природи волокна

Різні волокна мають різну морфологічну структуру, з цієї причини по-різному розмелюють. В даний час в композиції паперу, як правило, використовується листяна і хвойна целюлоза в різному співвідношенні. Сучасні технологічні схеми передбачають роздільну схему підготовки листяних і хвойних напівфабрикатів. Також необхідно пам'ятати, що сульфатна целюлоза розмелюють довше, ніж сульфітна.

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.