Роль размола волокнистых материалов в изготовлении бумаги. Ножевые размалывающие машины. Виды размалывающих поверхностей, страница 3

Первым из советских ученых, кто обратил внимание па роль гидроксильных групп в образовании связей между волокнами целлюлозы, был профессор Я. Г. Хинчин. Однако природа этих связей им установлена не была. Лишь в начале 40-х годов с появлением работы Эллиса и Басса стало известно о наличии между гидроксильными группами цепей целлюлозы водородных связей, представляющих собой особый вид вторичных валентностей. Доказательством наличия подобных связей послужили результаты изучения спектра поглощения инфракрасных лучей. Этот спектр отражает каждое изменение в колебаниях водородных атомов при присоединении их к другим атомам структуры.

Спектроскопические наблюдения X. Корте и К. Шашека в сочетании с опытами по дейтерированию целлюлозы при ее обработке тяжелой водой позволили вычислить среднюю величину энергии водородной связи, которая оказалась равной 18,84 кДж/моль при действии на расстоянии 0,27 нм между гидроксильными группами. По данным других исследований, водородные связи возникают на расстояниях 0,26—0,28 нм с энергией 12,5—33,4 кДж/моль.

Непосредственные наблюдения с использованием электронного микроскопа позволяют наглядно видеть, насколько тесны контакты между волокнами в бумаге. Эти наблюдения свидетельствуют о реальных возможностях установления между волокнами водородных связей. Данные, приведенные в работе О. Кэлмиса и О. Эккерта о расчете площади связи между волокнами с использованием при этом сочетания оптических и химических методов исследования, свидетельствуют о том, что в оптически наблюдаемом контакте существуют именно водо­родные связи.

Силы связи между волокнами характеризуются не только водородными связями. Проявляют свое действие и силы ван дер Ваальса, возникающие на расстоянии 0,28—0,5 нм. Однако энергия этих сил связи значительно ниже энергии водородной связи и сами по себе они не могут обеспечить прочность бумаги. Определенную роль играют и чисто механические силы сцепления за счет шероховатости сопряженных поверхностей (силы трения). Эти силы имеют доминирующее значение у таких волокнистых материалов, как древесная масса, и весьма значительны у волокон хлопковой полумассы.

Таким образом, современная теория процесса размола объясняет явления, происходящие при этом процессе, и его основное назначение в подготовке поверхности целлюлозных волокон для образования межволоконных связей в бумажном полотне.

2.2 Ножевые размалывающие машины

При размоле волокнистая масса проходит основные стадии обработки:

а) окончательное разделение пучков на отдельные волокна;

б) разрушение поверхностей оболочки волокон;

в) ускорение набухания;

г) внешнее и внутреннее фибрилирование;

д) выравнивание длины волокон – их рубка.

Эти виды обработки можно осуществить с помощью механического воздействия (сдавливания, сдвига, среза) твердых элементов размалывающих машин на обрабатываемый материал, либо гидродинамическими методами. Машины гидродинамического воздействия малоэффективны для массного размола. Наибольшее применение на этой стадии подготовки бумажной массы нашли различного типа машины механического воздействия, из которых наиболее распространенными являются ножевые размалывающие машины.

 Основным типом размалывающего аппарата периодического действия в бумажном производстве являлся ролл.

1- ванна, 2 - размалывающий барабан, 3 - шкив, 4 - весовое присадочное устройство, 5 - маховичок, 6 -  планка,  7 -  выпуск массы, 8- грязевик, 9- колпак.

Рисунок 2.1 - Ролл периодического действия

В настоящее время они постепенно вытесняются более производительными размалывающими машинами (дисковые мельницы и конические мельницы).

Но есть фабрики и комбинаты, где замену роллов мельницами необходимо производить крайне осторожно, и на таких предприятиях ролл пока еще остается основной размольной машиной. Это предприятия, вырабатывающие конденсаторную и папиросную бумагу.

Основным недостатком ролла периодического действия является малый КПД. Стремясь к его увеличению, человечеством было создано множество различных конструкций роллов.