Теорія процесу формування і зневоднення полотна паперу

Лиття паперу являє собою процес з'єднання волокон в паперове полотно з утворенням на сітці такого шару рослинних волокон разом з наповнювачами, проклеювальними і забарвлюючими речовинами, який за масою 1 м² абс. сухої речовини і розташуванням волокон відповідав би за виглядом паперу, що виготовляється.

На процес формування паперового полотна на сітці впливають багато факторів, серед яких найважливішими є наступні: ступінь розбавлення маси перед машиною, швидкість надходження маси на сітку, властивості паперової маси, товщина одержуваного полотна, температура маси, конструкція на початку сіткового столу і стан його складових елементів, рН середовища, хімічні добавки та ін.

Зі збільшенням ступеня розбавлення маси, що надходить на сітку, поліпшуються умови для більш рівномірного розподілу волокон на сітці. Чим тонше вироблене полотно, тим вище повинна бути ступінь розбавлення маси.

Розбавлена водна суспензія добре розмелених целюлозних волокон досить стійка і в якійсь мірі нагадує колоїдний розчин, так як волокна мають негативний заряд і взаємно відштовхуються. Зі збільшенням концентрації маси та довжини волокна збільшується ймовірність утворення осаду, що негативно позначається на якості паперу і картону, на їхній структурі, просвіті, механічних та інших показниках.

Волокна целюлози з деревини хвойних порід, будучи більш довгими, ніж волокна деревної маси або целюлози з деревини листяних порід, однорічних рослин і макулатурної маси, відрізняються більшою схильністю до пластівцеутворення. Тому додавання в масу з хвойної целюлози напівфабрикатів з меншою довжиною волокна зменшує пластівцеутворення і покращує структуру полотна. При виготовленні паперу однорідної структури тільки з однієї хвойної целюлози розмелювання часто ведуть таким чином, щоб разом з довгими волокнами в масі була достатня кількість і коротких волокон, які крім зниження пластівцеутворення, розташовуючись між довгими волокнами, так само сприяють поліпшенню структури полотна і підвищенню його однорідності.

Повітря, що міститься в паперовій масі у вигляді найдрібніших бульбашок, сприяє утворення пластівців в масі, так як на межі розділу фаз повітря – вода – волокно діють сили поверхневого натягу, під дією яких волокно зосереджуються навколо бульбашки, утворюючи флокули. Тому деаерація маси перед відливом сприяє не тільки підвищенню швидкості зневоднення, але й поліпшенню просвіту і якості готової продукції.

У процесі зневоднення маси на сітці утворюється волокнистий фільтруючий шар, який затримує дрібні волокна, частинки проклеюючих речовин і мінеральних наповнювачів. Однак якщо не буде дотримуватися оптимальний режим відливання полотна, наприклад якщо буде інтенсивне зневоднення на початку сіткового столу, коли ще не сформувався потрібної структури фільтруючий шар з волокон, або цей шар буде руйнуватися під дією імпульсів тиску на реєстрових валиках, то разом з водою буде йти велика кількість дрібного волокна та інших компонентів маси. Цьому сприяє також надмірне підвищення вакууму в перших відсмоктувальних ящиках.

На якість паперу великий вплив має співвідношення швидкостей маси, яка надходить на сітку і самої сітки. Якщо швидкість маси значно менше швидкості сітки, то волокна при першому ж торканні сітки будуть захоплюватися нею і орієнтуватися на ній переважно в машинному напрямку, а якщо швидкість маси більше швидкості сітки, то маса буде утворювати на ній потоки, які призводять до утворення поперечних хвиль і смуг.

В'язкість води залежить від її температури. З підвищенням температури вона знижується, і внаслідок цього підвищується швидкість зневоднювання маси.

Хімічні добавки, які вводяться в паперову масу як флокулянти, поряд з підвищенням ступеня утримання дрібного волокна, часток наповнювача і проклеювальних речовин також сприяють прискоренню процесу зневоднення маси на сітці.

Сіткова частина папероробної машини складається з напускного пристрою для випуску маси на сітку і сіткового столу, на якому відбувається формування паперового полотна на рухомій сітці.

Сітковий стіл складається у свою чергу з регістрової частини, відсмоктуючих ящиків і гауч-преса (або гауч-валу).

Паперовий лист утворюється на регістровій частини сіткового столу. Тут видаляється основна кількість води, що міститься в паперовій масі. На відсмоктуючих ящиках відбувається подальше видалення води з сирого паперового листа під розрідженням, а на гауч-пресі для тієї ж мети застосовується пресування або ще більш високе розрідження, ніж у відсмоктуючих ящиках. При цьому мокре паперове полотно ущільнюється, доводиться до сухості 15 – 20 % і стає настільки міцним, що може вже залишити сітку і поступити в пресову частину папероробної машини для подальшого обезводнення і ущільнення методом віджимання між валами.