Pereosnastka.ru

Было сказано, что чрезмерная флокуляция волокон приводит к облачности бумаги. Имеется другой фактор формования — фактор ориентации волокон, т. е. стремление волокна располагаться в бумаге по ходу машины. Эта ориентация влияет на прочность бумаги, а также вызывает ее коробление. В большинстве случаев это явление нежелательно, хотя для некоторых сортов бумаги (например, прядильной и шпагатной) желательна высокая прочность в продольном направлении по сравнению с прочностью в поперечном направлении.

Влияние на ориентацию волокон способа подачи массы на сетку

На хорошо оборудованной фабрике движение массы от узлоловителей к напорному ящику должно быть ровным и свободным 01 завихрения, так как завихрение массы в напорном ящике способствует насыщению ее воздухом и образованию струй, которые проносятся через выходное отверстие. Для устранения струйности и турбулентности в напорном ящике устраиваются специальные перегородки. При небольших потоках подача массы на сетку бумагоделательной машины не представляет серьезных затруднений; при больших потоках для однородности их необходимо применять специальные распределители потока. Установлено, что поток становится более однородным при применении распределителей, которые уменьшают площадь потока при одновременном увеличении его ширины. Таким образом, площадь поперечного сечения потока уменьшается в такой же степени, в какой замедляется его движение. При поддержании одинаковой скорости массы во всех точках, поперек машины создаются условия для движения потока, подобные действию гидравлического сопла, которое распределяет поток с однородной скоростью и без струйности или поперечных течений. При подаче больших потоков подобное сжатие потока может быть достигнуто путем применения распределителя телескопического типа. На больших машинах масса может подаваться по двум каналам; по одному с лицевой стороны, по другому — с приводной.

Существует много конструкций напускных устройств, каждое из которых рекламируется как наилучшее в отношении обеспечения однородного распределения массы без завихрения ее потока. Последние вопросы изучаются в гидродинамике и исчерпывающее обсуждение их в данной книге невозможно.

Влияние выпускной линейки на ориентацию волокон

В течение многих лет бумажники считали, что в движущемся потоке волокна располагаются по направлению движения массы. Однако современные исследования показали, что расположение волокон в движущемся потоке массы почти беспорядочное. Это беспорядочное расположение нарушается как только волокна приобретают ускорение, попадая под выпускную линейку, где они под действием ускорения ориентируются по направлению движения потока . Как только масса проходит под выпускной линейкой, ориентированное расположение волокон нарушается, что, по Моссу и Бриэнту, происходит немедленно за сдвоенной линейкой или на расстоянии порядка 15 см после выхода из-под одинарной линейки. При скорости машин свыше 150 метров в минуту нарушение ориентации волокон происходит немедленно как после сдвоенных, так и после одинарных линеек.

Конструкция выпускных линеек имеет очень важное значение. Губа линейки должна быть гладкой и некоррелированной, для того чтобы свести к минимуму нарушение равномерности движения массы. Изогнутые линейки с закругленными губами предпочтительнее вертикальных с острыми губами, потому что они меньше ориентируют волокна в продольном направлении . После выхода из напускного отверстия масса должна попадать на сетку за центральной линией грудного вала.

Так как ориентированное расположение волокон нарушается вслед за выходом массы на сетку, последующее ориентирование их в направлении движения машины является результатом влияния сетки. В большинстве случаев на сеточной стороне ориентация волокон выражена яснее, чем на противоположной стороне, хотя Бэйли заметил большую ориентацию волокна на этой стороне листа.

Влияние скорости потока массы на формование

Соотношение между скоростью массы после выпускной линейки и скоростью сетки определяет характер образования последующих слоев листа. Если скорость сетки заметно меньше скорости массы, волокна будут вращаться и создавать поперек листа опережающие волны потока. При скорости сетки больше скорости потока поперек листа будут возникать отстающие волны, в результате чего волокна будут подвергаться комбинированному воздействию волны и сетки. Для однородного распределения волокон необходимо соблюдение вполне установленного принципа: скорость массы и скорость сетки должны быть одинаковыми. Имеется и противоположное мнение; например, Бёрс сообщает, что в случае примерно одинаковой скорости массы и сетки волокна располагаются по ходу машины и почти немедленно опускаются на сетку. Виклэнд установил, что лучшее формование достигается при скорости массы после выпускной линейки на 4,57 м/мин меньше скорости сетки. При разности указанных скоростей более 30,5 м/мин качественную бумагу получить трудно.

Отношение скорости сетки к скорости массы должно устанавливаться с учетом желательных свойств готовой бумаги. Если это отношение велико, значительная часть волокон будет располагаться по ходу машины, что для некоторых видов бумаги (например, для прядильной и шпагатной) желательно. Следовательно, выработка таких бумаг производится при относительно низком напоре массы в напорном ящике и относительно высокой скорости сетки. Бумагоделательная машина при выработке, например, шпагатной бумаги, может работать при уровне массы в напорном ящике 686 мм и скорости сетки 253 м/мин, тогда как при выработке мешочной бумаги, для которой желательно более равномерное распределение волокон, машина может работать при уровне массы в напорном ящике 864 мм и скорости сетки 232 м/мин с той же производительностью.

По мере повышения скоростей бумагоделательной машины для подачи массы на сетку стали применять закрытые напорные ящики, оборудованные выходными соплами для выброса массы на сетку. Для расчета скорости выходящей из сопла массы может быть использована приведенная выше формула, но вместо статического напора учитывается соответствующее давление и поправочный коэффициент для сопла. Тихоходные бумагоделательные машины и машины со средними скоростями эффективно работают с открытыми выпускными линейками, но современные быстроходные машины оборудованы закрытыми высоконапорными напускными устройствами, в которых создается необходимое давление без применения высокого статического напора.

На быстроходных столовых машинах обычно создают добавочные ускорения на сетке подъемом головной части сеточного стола, вследствие чего увеличивается напор массы и —теоретически — ускоряется движение поверхностного ее слоя, образующего верхний слой влажного волокнистого материала. Создаваемый таким образом уклон колеблется в широких пределах и на некоторых газетных машинах достигает почти 82 мм на 1 пог. м длины сетки.

Влияние тряски на формование

О тряске на столовой бумагоделательной машине уже упоминалось; при этом отмечалось, что она способствует разбиванию сгустков волокон. Практики-бумажники называют этот эффект тряски разравниванием листа, т. е. действием, направленным на более равномерное распределение волокон по сетке. Это — основной эффект тряски, хотя она, очевидно, содействует и несколько более равномерному распределению волокон в продольном и поперечном направлениях. Как уже, однако, сообщалось, при некоторых условиях тряска увеличивает расположение волокон в продольном направлении .

Влияние тряски при выработке разных бумаг различно. Особо следует отметить более эффективное влияние тряски на длинноволокнистую и жирную массу, чем на коротковолокнистую и садкую массу. Влияние тряски также более эффективно при высокой концентрации массы, чем при низкой. Эффект тряски заметен на небольших машинах, работающих при низких и средних скоростях, и практически не обнаруживается на широких быстроходных машинах. Обычно более сильная тряска дает больший эффект, хотя амплитуда и число колебаний в минуту должны изменяться на машине при строгом учете вида изготовляемой бумаги. Степень нарушения тряской ориентированного расположения волокон может-быть довольно точно установлена посредством микроскопического» исследования бумаги.

Формование на круглосеточной машине

Условия работы круглосеточной и длинносеточной машин совершенно различны. На круглосеточных машинах масса поднимается на сетке, покрывающей цилиндр, и затем снимается сукном, которое несет ее к следующему цилиндру. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не будет получен многослойный картон. Следует заметить, что сукно снимает первый слой влажной массы, а затем’ этот слой снимает следующий и т. д. Влажный слой массы может быть поднят таким образом, потому что он всегда прилипает к более плотной поверхности. Так как сукно и волокнистый слой имеют более гладкую и плотную поверхность, чем сетка, покрывающая цилиндр, то влажный материал легко отстает от сетки.

Волокна откладываются на цилиндре вследствие разности напора между массой в ванне цилиндра и оборотной водой внутри цилиндра. Формование определяется указанным статическим напором, величиной поверхности цилиндра, погруженной в массу,, и окружной скоростью сетки. Больший напор дает более компактный слой. Другой фактор, который действует на компактность-слоя, — зазор между цилиндром и переливной перегородкой. Обычно этот зазор составляет 76,2—¡77,8 мм; чем меньше зазор, тем компактнее формуемый слой.

В отдельных ваннах различие в концентрации массы должно быть незначительным. При слишком большом различии возникает разница в толщине элементарных слоев и толстый элементарный слой с высоким содержанием воды будет отделяться или вызывать расслаивание картона. Однако количество массы, наносимое на цилиндр в одной ванне, может превосходить в два раза количество массы, наносимое на цилиндр в другой ванне, без существенного ущерба для структуры картона. В бумагах, вырабатываемых на круглосеточной машине, ориентированность волокна значительна; это объясняется различием в скоростях движения цилиндра и массы. Кроме того, круглосеточная машина работает без тряски, которая способствует более равномерному распределению волокон в листе.

Важным фактором, влияющим на ориентацию волокон, является направление движения массы в ванне по отношению к направлению вращения цилиндра. Эти направления могут совпадать или быть противоположными. На практике применяются оба эти способа. При совпадении направлений движения массы и цилиндра получается более компактный и более прочный лист. Следовательно, этот метод применяется там, где важна прочность, например в штампованном картоне. При противоположных направлениях движения массы и цилиндра (в противоточной ванне) волокна в листе менее ориентированы по движению машины, поэтому данный метод применяется там, где желательна минимальная ориентация волокон в одном направлении. Большой зазор между цилиндром и ванной устанавливается в машине, работающей с переливом; при этом поступающий на машину большой объем массы при низкой концентрации перетекает с задней стороны ванны, т. е. со стороны, противоположной той, на которой сетка принимает волокно. Этим предотвращается сгущение массы, происходящее на формующей стороне цилиндра. Другие приемы улучшения формования основаны на применении в ванне мешалок или применении приспособлений, заставляющих массу двигаться поперек поверхности цилиндра от одной стороны ванны к другой.

Влияние маркировки сетки и равнителя

При формовании бумаги на бумагоделательной машине тонкий «слой волокна формуется на сетке почти мгновенно. Этот тонкий слой .затем действует как фильтр, задерживая остальные волокна, а также мелочь и наполнители. В набухшем и размолотом состоянии волокна очень пластичны и на них отпечатывается поверхность сетки. Таким образом, бумага сходит с сетки с отпечатком ее на поверхности, прилегавшей к сетке; этот отпечаток называется маркировкой сетки. Чем больше вакуум и чем пластичнее волокна, тем заметнее маркировка. На противоположной стороне влажный лист «соприкасается с сукном, которое оставляет более слабый, но в большинстве случаев достаточно отчетливый отпечаток своей поверхности .

Маркировка от сетки и сукна частично уничтожается при последующем мокром прессовании и каландрировании, но и после этого знаки все еще до некоторой степени заметны. Даже в очень плотных прозрачных бумагах Викер обнаружил нарушения структуры, обусловленные отпечатком сетки, которые представляли собой воздушные пустоты, образованные выпуклыми частями сетки.

В некоторых случаях на бумагу наносится водяной знак посредством дендироля (равнителя), представляющего собой валик, покрытый сеткой с рельефным рисунком, который в виде оттиска воспроизводится на влажном листе бумаги. Выпуклости рисунка на равнителе, воспроизведенные на бумаге, просвечивают лучше остальных участков листа, отчего рисунок становится видимым на просвет. Для получения желательного эффекта бумага должна иметь высокую влажность. Обычно равнитель помещается между сосунными ящиками. Как правило, равнитель улучшает формование, разравнивая верхнюю сторону листа. Между равнителем и бумагой обычно происходит скольжение, которое иногда достигает 4%. Это приводит к проскальзыванию равнителя по массе, что при высоких скоростях работы машины нарушает формование. Этот недостаток устраняется тем, что привод равнителей синхронизируется с движением сетки. В особых случаях для получения специальных водяных знаков привод равнителя может иметь скорость, «отличную ст скорости сетки.

Влияние воздуха и пены, содержащихся в массе

Избыток воздуха в массе влечет за собой ухудшение формования вследствие неоднородности (волнения) потока массы, поступающей на бумагоделательную машину. Эта неоднородность потока приводит к полосатости бумаги и образованию на ней пятен. Воздух в массе адсорбируется на волокнах, вызывая образование сгустков и ворсистости бумаги на сетке. Признано, что присутствие в массе больше 25 частей свободной двуокиси углерода на миллион частей массы серьезно отражается на формовании бумаги.

Пена представляет собой дисперсию газа (обычно воздуха) в жидкости. Пузырьки могут быть от 1 до 100 в диаметре. Если система неустойчива, пузырьки разрушаются, но если она стабильна, пена аккумулируется и вызывает затруднения. Пена получается при условиях, способствующих образованию пузырьков, когда воздух попадает в массу и перемешивается с ней. Применение незагрязненных жидкостей исключает появление затруднений, связанных с пенообразованием. Эти затруднения обычно возникают при наличии поверхностно-активных веществ, которые увеличивают концентрацию растворенных веществ в межфазовой поверхности. Пена из мельчайших пузырьков обычно более стабильна и вызывает наибольшие затруднения.

На столовых бумагоделательных машинах пена собирается в напорном ящике, где она часто отрывается и проходит вместе с массой на сетку. На круглосеточных машинах пена собирается в ваннах. Пена также собирается на узлоловителях и в регулирующих ящиках. Наличие пены в узлоловителях и в системах, подводящих поток, обычно приводит к образованию пятен и плохому формованию; в многослойных картонах часто происходит разделение слоев. Когда пузырьки пены лопаются, в полувысушенной бумаге остаются характерные круглые просвечивающие пятна. В бумаге с наполнителем пятна пены обычно содержат больше наполнителя, чем окружающая бумага, так как пена суспендирует пигменты и затем при своем разрушении откладывает их в бумаге. При использовании светлых или цветных пигментов это проявляется в образовании на бумаге соответственно светлых или цветных пятен.

Пена может быть вызвана многими причинами, например: неполным оводнением волокон, чрезмерным количеством водорастворимых веществ в добавляемых к массе материалах или сильной турбулентностью, приводящей к попаданию воздуха. Воздух обычно попадает в массу там, где имеется перепад потока через препятствие, или внутри смесительных ящиков. Пена также образуется при прохождении массы через насос. В очень пенящихся растворах образующееся вначале количество пены эквивалентно количеству воздуха, попавшего в систему, но в дальнейшем пена разрушается и наступает состояние равновесия. Трудности, вызываемые образованием пены в закрытой системе потока, иногда преодолеваются применением вакуума. Пена в массных суспензиях вызывается

Такими веществами, как красители, окисленный крахмал, казеин, содержащийся в макулатуре, варочный щелок при плохо промытой массе, остатки отбеливающих веществ, карбонат кальция и сульфит кальция. Пенообразование может явиться следствием чрезмерной щелочности массы в ролле и неполного осаждения канифольного клея. Ферментация в массной системе также вызывает пену. Хлорированные фенолы в водной системе создают устойчивую пену, если рН не установлен в надлежащих пределах .

Пена может быть разрушена смещением равновесия системы путем изменения поверхностного натяжения или посредством некоторых поверхностно активных веществ, вытесняющих пенообра-зующее вещество из поверхностной пленки. Антипенные реагенты в большинстве случаев не являются вполне водорастворимыми, поэтому они должны вводиться таким образом, чтобы не вызывать пятен в готовой бумаге. Как правило, вещества, уничтожающие пену, должны прибавляться, по возможности, ближе к тому месту, где образование пены вызывает затруднения. Например, если пена вызывает плохое формование на сетке, вещества, уничтожающие пену, должны вводиться в виде разбавленного раствора в узлоловитель, или в напорный ящик, или в центробежный насос. Для предотвращения образования пены в бумажном производстве применяются : керосин, сосновое масло, парафиновое масло, сульфонированное масло, спирты (октиловый, дизобутиловый, амиловый и каприловый), жирные кислоты, эфиры жирных кислот, амиды жирных кислот, эфиры, органические фосфаты, металлические мыла жирных кислот и силикаты. Обычно количество противопенного вещества составляет 0,01—1% от веса воздушно-сухой массы. Нерастворимые в воде антипенные вещества должны прибавляться очень медленно, в количестве 2—10 частей на миллион частей массы. Выбор этих веществ должен быть тщательным; они не должны понижать проклейку бумаги и вызывать появление пятен. Для снижения количества пены в напорном ящике устанавливаются иногда водяные пеногасители, гасящие пену тонкодисперсными каплями воды.

Читать далее:

Обезвоживание на сетке бумагоделательной машины

• Очистка воды
• Свойства воды
• Вода в бумажном производстве
• Биохимическое поглощение кислорода (бпк) фабричными сточными водами
• Микроорганизмы в неволокнистых материалах