Испытание целлюлозы

Категория:
Полуфабрикаты из бумаги


Испытание целлюлозы

О качестве целлюлозы бумажники судят по цвету, чистоте и прочности, которые достаточно характеризуют ее бумагообразующие свойства. Методы определения цвета и чистоты описаны ниже. Способы определения прочности целлюлозы освещаются в нижеследующих разделах.

Пробный размол

Прочность целлюлозы нельзя определить только на основании химических и физических испытаний; необходимо произвести опытный размол в ролле. При испытании путем проведения пробного размола в течение определенного промежутка времени целлюлоза размалывается при тщательно контролируемых условиях в небольшой лабораторной шаровой мельнице или в ролле. В процессе размола периодически отбираются образцы для изготовления ручных отливок. При соблюдении определенных условий изготовляются ручные образцы бумаги путем отлива массы на стандартной листоотливной машине, прессования и сушки. После кондиционирования при температуре 21 и 50%-ной относительной влажности воздуха полученные образцы подвергают испытанию. При этом определяются: основной вес бумаги (вес 1 м2), толщина, сопротивление разрыву, растяжимость, а также сопротивление продавливанию, раздиранию и изгибу.

Степень помола массы определяют во время отбора проб для изготовления ручных отливок. Результаты физических испытаний отливок обычно изображают в виде диаграммы зависимости данного показателя от садкости массы, хотя предпочтительнее выражать зависимость полученных, показателей, включая и степень помола, от продолжительности размола. Прочность целлюлозы оценивается или по максимальной прочности, достигнутой при опытном размоле, или по прочности, полученной при данной степени помола и при данной продолжительности размола. В последнем случае для надежности желательно иметь образец массы, взятой с бумажной фабрики, в качестве эталона степени помола и прочности, которые требуются для данного образца целлюлозы. Для устранения влияния мелочи этот образец лучше брать с мокрого пресса, чем из напорного ящика.

Для определения скорости размола данного образца целлюлозы составить соответствующую диаграмму в системе координат прочности на разрыв и логарифма продолжительности размола. Для такой диаграммы может оказаться полезной полулогарифмическая сетка, так как плотность, сопротивление продавливанию и раздиранию обычно увеличиваются прямо пропорционально логарифму продолжительности размола. Вид кривой характеризует скорость размола. Бэкмэн предлагает оценивать качество целлюлозы по соотношению, названному им «омега В», которое получают путем сопоставления прочности на разрыв ручных отливок с продолжительностью размола целлюлозы и вычисления показателя «омега В» по наклону кривой в данной точке.

«Омега В» принята за 100 в точке, где кривая берет свое начало. Величина поверхности и площадь потенциального возникновения связей волокон обычно изменяются в прямой зависимости от продолжительности размола.

Требования, предъявляемые к данной целлюлозе, зависят от сорта бумаги, для которого она применяется. Целлюлоза, предназначенная для изготовления мешков, должна обеспечивать получение прочной бумаги. С другой стороны, от целлюлоз, применяемых для изготовления типографских бумаг, не требуется высокой прочности, но они должны давать бумаги, хорошо воспринимающие краску и обладающие высокой непрозрачностью.

Определение длины волокна

Волокна могут иметь различную длину, ширину и толщину клеточной стенки; эти размеры зависят от вида древесины, расположения волокна в дереве и условий произрастания. Размеры волокон важны для бумажного производства, так как они влияют на свойства бумаги: плотность, прочность, мягкость, гладкость, проклейку и способность окрашиваться. Следовательно, определение длины волокон целлюлозы имеет важное значение. Однако, как будет показано в следующей главе, длина волокна является только одним из многих факторов, определяющих прочность бумаги.

Короткие волокна для бумажного производства менее пригодны, чем длинные. Это особенно справедливо в отношении «мелочи». Мелочь состоит в основном из лучевых клеток и по составу резко отличается от либриформа и трахеид. Например, мелочь в беленой сульфитной целлюлозе содержит примерно в десять Раз больше смолистых веществ и значительно больше золы, чем Вся целлюлоза в целом. Однако мелочь в древесной массе содержит меньше лигнина и больше пентозанов, чем более длиные волокна. По сравнению с более длинными волокнами ‘ елочь во всех полуфабрикатах обычно содержит больший процент деструктированной целлюлозы и гемицеллюлозы, что приводит к увеличению растворимости ее в щелочи, повышению медного числа и понижению вязкости. Как показано в следующей главе, наличие мелочи желательно в древесной массе, но слишком большое количество ее в целлюлозах очень нежелательно, так как это приводит к понижению белизны и прочности целлюлозы и вызывает смоляные затруднения на бумагоделательной машине. Типовые сульфитные целлюлозы могут содержать до 15—20% мелочи. Количество мелочи в целлюлозе зависит от метода приготовления щепы и условий варки, отбелки и промывки целлюлозы.

Как правило, ширина древесных волокон возрастает до определенных границ по мере увеличения их длины; затем она остается постоянной независимо от дальнейшего увеличения длины. Влажность заметно влияет на размеры волокна, увеличивая длину его на 1—2% и ширину примерно на 10%. Хорошо очищенные, т. е. делигнифицированные, волокна набухают сильнее неочищенных и, следовательно, имеют несколько большие размеры. Примерная средняя длина и диаметр некоторых общеупотребительных древесных волокон получены в Лесном колледже университета штата Нью-Йорк на основании анализа большого числа различных образцов:

Приведенные средние данные получены на основании статистического метода обработки результатов анализа; при этом учитывались только элементы волокон и не учитывались лучевые клетки и сосуды.

Наряду со средней длиной волокон также важно и распределение их по длине. Целлюлоза, содержащая много длинных и коротких волокон, совершенно отлична по своим свойствам от целлюлозы, содержащей волокна примерно одинаковой длины, если даже средняя длина волокон в обоих случаях одинакова.

При распределении волокон по длине в виде средневзвешенных Данных по весу показатель содержания коротких волокон сводится ,к минимуму. Этот метод выражения распределения волокон по Длине становится общеупотребительным. Если дается среднее значение по числовому основанию, то оказывается неизвестным, включены ли самые короткие волокна, которые, согласно Кларку, имеют длину свыше 0,1 мм и площадь предположительно свыше и X 0,01 мм.

Микроскопический метод. Одним из методов измерения длины волокон является микроскопический. По этому методу приготовляют разбавленную суспензию волокон и несколько капель ее наносят на предметное стекло: после этого воде дают испариться, затем волокна закрашивают раствором йода в йодистом кали и выпрямляют их при помощи анатомических игл под анатомическим микроскопом. При помощи калиброванного окуляра замеряют длину каждого волокна. Измерить следует не менее двухсот волокон. На основании полученных данных определяют среднюю длину волокна. Она является средней длиной, полученной по числовому основанию. Для перехода к показателю по весовому основанию используют соответствующие переводные коэффициенты, которые, однако, не всегда надежны, что является недостатком микроскопического метода измерения длины волокна.

Классификация путем сортирования. Другим методом измерения длины волокна является метод сортирования. Классификация волокон путем сортирования основана на механическом разделении их по длине на определенные классы и взвешивании волокон каждого класса. Имеется два основных классификатора: Бауэра—Макнетта и Кларка.

Классификатор Бауэра—Макнетта состоит из ряда баков, каждый из которых снабжен ситом с последовательно уменьшающимися отверстиями. В каждом баке имеется мешалка и перегородки, параллельные поверхности сортировочных пластин, которые помогают установлению однородной скорости протекания массы по ситу

ю ориентации волокон примерно параллельно поверхности сит и сохранения в то же время этой поверхности в чистоте.

При определении длины волокон по методу сортирования разбавленная суспензия массы прибавляется к воде в первом баке, и испытание продолжается в течение определенного периода времени. По окончании этого определения волокна собирают на фильтры, высушивают и взвешивают.

Классификатор Кларка представляет собой трубу полукруглого течения, состоящую из отделений, в которых на общем валу укреплены четыре открытых сита диаметром 330 мм. Для испытания в классификатор вводят 5 г массы и через классификатор пропускают воду так, чтобы волокна поступали на поверхность сит. Через эти сита волокна проходят при условии, если длина их меньше Двойной величины отверстий сита. После сортирования за-9ппЖаННЫе в каждом отделении волокна обезвоживаются на сите 0 меш. Такие сита имеются в каждом отделении; они помещены в ящичках, имеющихся у каждого отделения. Собранный на сите слои целлюлозы прессуется, высушивается и взвешивается. с Слученные данные весового распределения волокон по ситам Различной величиной отверстий выражаются в процентах. При Дсчете средней длины волокон на основе фракционного состава Ределенного сита должно быть сделано допущение, что все волокна имеют один и тот же удельный вес и диаметр и что каждая весовая единица содержит волокна одной и той же длины, или должно быть принято, что процентное отношение фракции по весу соответственно представляет относительное число волокон в этой фракции. Полученные данные пересчитывают на средние длины по переводным коэффициентам, полученным при помощи измерений волокон под микроскопом; средние длины показывают соотношение между величиной отверстий и средневзвешенной длиной волокна. Средняя длина волокна фракции, собранной на самом грубом сите, изменяется в зависимости от вида массы. Следовательно, переводные показатели должны быть определены отдельно для каждого вида целлюлозы. Однако переводные показатели средних фракций для целлюлоз разного вида и разных степеней помола отличаются друг от друга незначительно. Переводные коэффициенты должны быть определены применительно к конкретным условиям сортирования. Самая тонкая фракция, которая проходит через все сита и теряется с отходящей водой, должна быть включена в полученные данные.

Результаты, выраженные показателями среднеарифметической длины волокна, могут быть переведены в более характерные показатели средневзвешенной длины волокна по весу. Этот пересчет производится при помощи переводных коэффициентов, установленных Кларком и равных +12,5% для классификатора Бауэра—Макнетта и +8%—для классификатора Кларка.

Классификация при помощи решетки. Примерную длину волокна можно определить по методу Монтиньи при помощи решетки. Этот метод, подобно методу сортирования на классификаторе, не дает истинной длины волокна и служит лишь для косвенного указания длины волокон. Решетка Монтиньи состоит из 27 вертикальных пластинок, установленных на равных расстояниях друг от друга. Через эти пластинки при испытании пропускают разбавленную массу. Пластинки укреплены на раме и образуют решетку, которую при испытании помещают в стандартную британскую листоотливную машину. Листо-отливную форму наполняют массой, которая затем обезвоживается; удержанные на пластинках волокна собирают. Эта операция производится три раза, после чего все собранные волокна высушивают н взвешивают.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум