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

2 Аналитический обзор

       2.1 Роль размола волокнистых материалов в изготовлении бумаги

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-механическими свойствами. Он обладает неравномерным, облачным просветом, большой пористостью, пухлостью и малой прочностью. Это происходит потому, что сравнительно длинные и грубые волокна сплетаются в хлопья и, оседая на сетке, дают неоднородный по структуре лист. Не размолотые волокна обладают малой пластичностью, слабо развитой 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.

Для того чтобы сконструировать оптимальную конструкцию машины, необходимо знать, что происходит с волокном в процессе размола.

В настоящее время под понятием теории размола подразумевается совокупность теоретических представлений и практических знаний о структуре бумагообразующих волокон и бумажной массы, их поведении при размоле и формировании бумажного полотна на сетке БДМ. Односторонность теории без исследования процесса размола не может служить теоретической основой при конструировании размольного оборудования. Существующие теории размола – физическая, химическая, объединенная и современная – в основном объясняют изменения, происходящие с волокном в процессе размола, волокнистой массы и показывают влияние этих изменений на бумагообразующие свойства.

Прежде чем была разработана современная теория размола волокнистых материалов, было предложено несколько других теорий. Авторы этих теорий понимали, что при размоле волокнистых материалов в водной среде происходит не только изменение размеров волокон по их длине и толщине, т. е. что процесс размола это не только процесс механического измельчения волокон. Этому пониманию способствовали факты изменений свойств массы, получаемой в результате размола, а также отличия в свойствах бумаги из неразмолотой и размолотой массы. Действительно, в результате длительного размола бумажная масса с трудом отдает влагу при обезвоживании и становится жирной на ощупь, а бумага, изготовленная из такой массы, приобретает плотную структуру и повышенные показатели механической прочности.

Для объяснения этих фактов Ч. Кросс и Д. Бивен выдвинули химическую теорию процесса водного размола волокон целлюлозы. Согласно этой теории при размоле волокон вода взаимодействует с целлюлозой, образуя гидрат. Так впервые появилось понятие о гидратации волокон целлюлозы, отличающееся от современного тем, что Ч. Кросс и Д. Бивен полагали наличие в процессе размола чистой химической реакции, тогда как сейчас в это понятие вкладывается смысл происходящих коллоидно-химических явлений. Г. Швальбе, другой приверженец химической теории процесса размола, утверждал, что при размоле волокон в водной среде образуются гидро- и оксицеллюлозы, которые склеивают волокна при сушке бумаги, увеличивая тем самым ее механическую прочность.

Химическая теория была опровергнута последующими исследованиями, показавшими, что процесс размола не изменяет химический состав и рентгенограмму структуры волокон. Имеет лишь место некоторое уменьшение степени полимеризации целлюлозы при увеличении степени ее растворимости в щелочи и повышении гидролизного числа. Это объяснимо большей доступностью размолотых волокон к действию щелочей и кислот, а также при длительном размоле некоторым уменьшением длины цепей целлюлозы.

Несмотря на несостоятельность химической теории для объяснения явлений процесса размола волокон целлюлозы, ее прогрессивное значение заключается в предопределении этой теорией положительной роли гидрофильных добавок (крахмала и его модификаций, натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы и др.), использование которых при размоле волокон способствует ускорению процесса размола и увеличению механической прочности изготовляемой бумаги.

Сторонники физической теории  процесса размола Дж. Стрейчен, К. Вурстер и Б. Кемпбелл основное назначение размола видели в фибриллировании волокон, которое по их мнению способствует лучшему переплетению поверхностных фибрилл и в основном обеспечивает прочность изготовляемой бумаги.