Санкт- Петербургский колледж
ДИПЛОМ
Тема: Размольно- подготовительный отдел
фабрики по производству бумаги глубокой печати
Исполнитель – студентка V курса
Руководитель_____________________
г. С.- Петербург
2008
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1.Теория размола
1.3.Природа межволоконных сил связи и их формирование
1.4.Контроль за процессом размола
1.5.Направление процесса размола
1.6. Влияние размола на свойства бумаги
1.7. Технологические факторы, влияющие на процесс размола
1.8. Продолжительность размола
1.9. Удельное давление при размоле
1.10.Размалывающая гарнитура
1.11. Окружная скорость размалывающего органа
1.12.Кислотность массы
1.13. Температура массы
2. Аппараты РОУ, конические и дисковые мельницы
2.1.Конические мельницы
2.2. Схемы установок и работа конических мельниц
2.3.Мельница Мордена
2.4. Дисковые рафинеры
3. Расчётная часть
3.1. Выбор композиции вырабатываемой продукции и основного агрегата
проектируемого объекта
3.2. Выбор оборудования для размола полуфабрикатов
3.3. Выбор оборудования для сортирования, очистки и сгущения массы
3.4. Выбор оборудования для хранения массы и подачи на машину
4. Схема подготовки массы для бумаги глубокой печати
5. ГОСТы теории
1. ТЕОРИЯ РАЗМОЛА
1.1.Общие сведения
Размол — одна из важных операций бумажного производства, от которой в значительной степени зависят многие свойства бумаги. Лист бумаги, отлитый из неразмолотых волокнистых материалов, получается неудовлетворительным по своему строению, внешнему виду и физико-механическим свойствам. Он обладает неравномерным, облачным просветом, большой пористостью, пухлостью и малой прочностью. Это объясняется тем, что сравнительно длинные жесткие волокна сплетаются в хлопья и, оседая на сетке, дают неоднородный по структуре лист. Неразмолотые волокна обладают малой пластичностью, слаборазвитой поверхностью и мало гидратированы, вследствие чего такие волокна плохо связываются друг с другом в бумажном листе.
Цель размола волокнистых материалов заключается в следующем: подготовить волокнистый материал к отливу, придать ему определенную степень гидратации, сделать волокна гибкими, пластичными, увеличить их поверхность (фибрилляцией и набуханием), обеспечить лучший контакт и связь волокон в бумажном листе (придать ему прочность); придать бумажному листу путем укорочения, расщепления и фибрилляции волокон требуемую структуру и физические свойства: объемный вес, пухлость, пористость, впитывающую способность и др.
Размол ведется в присутствии воды при концентрации волокнистой массы 2—8% в размалывающих аппаратах периодического и непрерывного действия — роллах, конических мельницах, рафинерах и др. Независимо от типа размалывающего аппарата принцип размола в волокна один и тот же. Он заключается в том, что волокнистая суспензия непрерывным потоком поступает к ножам рабочего органа аппарата, состоящего из неподвижно закрепленных ножей (статора) и вращающихся ножей, расположенных на барабане, конусе или диске (роторе). Проходя между ножами ротора и статора, зазор между которыми можно регулировать, волокна подвергаются режущему действию кромок ножей и укорачиваются или расщепляются в продольном направлении, раздавливаются торцовыми поверхностями ножей, расчесываются и фибриллируются.
1.2.Теория процесса размола
В результате указанных воздействий волокна при размоле в водной среде претерпевают значительные изменения как в структуре, так и в физико-химических свойствах. Бумажная масса при длительном размоле становится жирной на ощупь, она гораздо труднее отдает воду при обезвоживании на сетке бумагоделательной машины, а получаемый из нее лист бумаги отличается большей усадкой при сушке, плотностью и прочностью.
Эти изменения в свойствах массы и бумаги настолько значительны, что трудно объяснить их только одним механическим измельчением волокон. Поэтому не удивительно, что первыми теориями размола были химические теории. Их авторы Кросс и Бивен полагали, что вода при размоле вступает в химическое взаимодействие с целлюлозой, образуя желатинообразный гидрат. Отсюда и произошел термин гидратация при размоле, широко применяемый в бумажном производстве, хотя в настоящее время в этот термин вкладывают несколько иное содержание. Другой автор химической теории Швальбе полагал, что при размоле могут получаться гидро- и оксицеллюлоза, образующие слизь, которая склеивает волокна в бумажном листе при сушке .
Химическая теория размола волокнистых материалов сыграла известную положительную роль: она способствовала применению при размоле ролльных добавок (крахмала, производных целлюлозы и других гидрофильных коллоидов), ускоряющих процесс размола и повышающих прочность бумаги.
Последующие исследования, посвященные выяснению изменения химического состава волокна при размоле, показали несостоятельность химических теорий этого процесса. Исследования Кресса, Бьялковского , Керрена и других ученых показали, что химический состав волокна и его рентгенограмма при размоле не изменяются. Происходит лишь небольшое уменьшение степени полимеризации целлюлозы, увеличивается растворимость в щелочах и гидролизное число. Эти явления объясняются увеличением поверхности и доступности целлюлозного волокна для действия щелочных и кислотных реагентов, а также частичным разрушением целлюлозных цепей при длительном размоле.
Позднее была выдвинута физическая теория размола. Ее авторы Стречен (1926) и Кемпбелл (1932) пытались объяснить свойства, приобретаемые массой и бумагой при размоле, только одним физическим процессом измельчения волокон. При этом Стречен придавал большое значение процессу фибриллирования, объясняя связь между волокнами в бумаге механическим переплетением поверхностных фибрилл, а Кемпбелл — силам поверхностного натяжения воды, под влиянием которых волокна сближаются при сушке и образуют лучший контакт друг с другом.
Физическая теория размола также не могла объяснить причину возникновения межволоконных связей в бумаге и потерю прочности ее после увлажнения. Позже эти авторы выдвинули гипотезу «частичной растворимости» целлюлозы в воде и «рекристаллизацию» целлюлозных цепей при сушке, чтобы объяснить природу межволоконных связей в бумаге.
Дж. Кларк в 1943 г. выдвинул другую теорию размола. У Стречена он взял его концепцию о фибрилляции волокна, а у Кемпбелла — идею частичной растворимости целлюлозы в воде и действие поверхностного натяжения при сушке. Эти представления он дополнил своими наблюдениями о влиянии первичной стенки на набухание и фибрилляцию волокон. Однако и эту теорию нельзя было признать вполне удовлетворительной.
Еще раньше Я. Г. Хинчин высказал предположение, что при размоле происходит освобождение полярных гидроксильных групп у макромолекул целлюлозы, находящихся на поверхности микрофибрилл наружных стенок волокна, и что, по-видимому, через эти группы соседние волокна связываются между собой в бумажном листе. Однако это предположение ничем не подтверждалось.
В 1940 г. Эллисом и Бассом было установлено, что межмолекулярное взаимодействие между цепями целлюлозы в клеточных оболочках волокна осуществляется через гидроксильные группы за счет водородной связи. Как известно, водородная связь — особый вид межмолекулярного взаимодействия, осуществляемого атомами водорода между двумя другими электроотрицательными атомами, например кислородом, фтором, азотом или хлором. Этот вид связи проявляется у веществ, обладающих высоким дипольным характером. Энергия водородной связи находится в пределах 3—8 ккал/'моль. Она значительно больше энергии связи сил ван дер Ваальса, но меньше энергии химической связи.
Водородная связь через кислород типа ОН. . . О возникает при расстояниях между атомами 2,55—2,75 А. Полагают, что в ориентированных участках целлюлозы гидроксильные группы целиком включены в водородную связь, а в аморфных — частично. При намокании целлюлозного материала вода проникает в доступные участки аморфной целлюлозы и разрушает водородную связь, заменяя ее менее прочной водной связью также через водородный мостик. При дальнейшем набухании целлюлозы в отдельных ее участках образуются не только мономолекулярные, но и полимолекулярные водные пленки, причем связь между цепями ослабевает, а гибкость и пластичность волокон повышаются.
Открытие водородной связи в целлюлозных материалах сыграло важную роль в развитии современной теории размола. В основу ее положена гипотеза, что межволоконная связь в бумаге имеет ту же природу, что и межмолекулярные связи в целлюлозе. Основные положения современной теории размола были сформулированы автором еще в 1947 г. Одновременно аналогичные взгляды на процесс размола были высказаны и другими исследователями
В современной теории размола особое значение придается слоистому, фибриллярному строению волокна, содержанию в нем гемицеллюлоз, способствующих набуханию и фибрилляции волокон. Благодаря этим процессам при размоле волокно становится гибким и пластичным, увеличивается связанная поверхность между волокнами и образуются межволоконные связи в готовой бумаге .
Процесс фибрилляции заключается в ослаблении и разрушении связей между отдельными фибриллами и микрофибриллами клеточной стенки под влиянием механических воздействий и проникновения воды в межфибриллярные пространства, т. е. в области аморфной целлюлозы, где сосредоточена главная часть гемицеллюлоз. Последние, располагаясь на поверхности фибрилл, усиленно набухают, повышая гибкость и пластичность волокон, что способствует скольжению фибрилл в клеточной стенке друг относительно друга.