Теория размолаа щепы на волокна

Категория:
Производство древесноволокнистых плит


Теория размолаа щепы на волокна

Критический обзор существующих теорий размола волокнистых материалов, а также собственные исследования, выполненные в этой области, привели нас к так называемой «релаксационной» теории размола, сущность которой вкратце состоит в следующем.

Основным фактором, влияющим на скорость размола целлюлозных, а также древесных волокон, является их фракционный (в коллоидно-химическом умысле) состав. Низкомолекулярные фракции (со СП до 200) ускоряют, а высокомолекулярные (СП свыше 1200) замедляют процесс размола. В состав низкомолекулярных фракций входят гемицеллюлозы, а также продукты частичного гидролиза и окисления целлюлозы. Влияние фракционного состава целлюлозы на скорость ее размола обусловлено зависимостью от фракционного состава ее упруго-вязких свойств: модулей упругости 1-го и 2-го рода, вязкости и скорости релаксации. Нами экспериментально установлена зависимость скорости размола целлюлозы от скорости релаксации ее в чисто упругой области при динамическом изгибе, а также в области высокоэластичной деформации при статическом сжатии.

Под влиянием ударной переменной нагрузки размалывающей гарнитуры волокна деформируются, поддаваясь постепенно усилиям сжатия, сдвига, удара и т. п. Способность волокна противодействовать указанным воздействиям и не разрушаться будет зависеть, кроме величины удельного давления, от соотношения скоростей приложения нагрузок и скорости релаксации волокон, попадающих в промежутки между рабочими элементами (ножами, насечкой дисков и т. п.) размалывающих машин. Если скорость релаксации волокон будет меньшей, чем скорость приложения нагрузок, то размол пойдет быстро потому, что волокна не будут успевать восстанавливать свою форму и размер («релакси-ровать») в промежутках между ударами ножей и станут быстро фибриллироваться.

Ввиду того, что чередование насечки дисков рафинеров в производстве древесно-волокнистых плит происходит со скоростью, соответствующей низкой звуковой частоте, здесь будет иметь значение скорость релаксации в чисто упругой области при ударной нагрузке. При работе в аппаратах периодического действия, а также в роллах непрерывного действия, но с неполным охватом ножей шара ножами планки, будет иметь значение (ввиду более длительного пребывания волокон вне размалывающей гарнитуры, т. е. в промежутках между ножами) для скорости размола релаксация волокон не только в области чисто упругой, но и высокоэластической деформации.

Изложенная теория дает, по нашему мнению, возможность правильно оценивать известные из производственной практики факты, а также совершенствовать и правильно использовать размалывающую аппаратуру. Так, зависимостью скорости размола от упруго-вязких свойств объясняется меньшая затрата энергии при размоле на базальтовых гарнитурах по сравнению с металлическими, снижение удельных расходов энергии на размол щепы при повышении окружной скорости рафинеров (на чем, собственно говоря, и базируется внедрение в производство быстроходных рафинеров и дальнейшее развитие конструкций рафинеров и дефибраторов). Этой же теорией логично объясняется эффективность применения непрерывного размола по сравнению с периодическим (в роллах). Теория объясняет также необходимость пропаривания щепы перед размолом в присутствии воды, что ведет к снижению степени полимеризации целлюлозы и накоплению низкомолекулярных фракций, присутствие которых придает волокнам повышенную пластичность, а следовательно, замедленную способность к релаксации и повышенную способность к размолу с меньшей затратой энергии.

В первый период развития производства древесно-волокнистых плит (приблизительно до 1926 г.) в качестве волокнистого полуфабриката использовали рафинерную массу, непровар, сучки, скоп, макулатуру и другие отходы древесно-массного, целлюлозного и бумажного производства. Эти волокнистые полуфабрикаты, естественно, подвергали размолу на том же оборудовании, что и продукцию основного предприятия. Однако по мере развития производства древоплит и расширения областей их применения выяснилось, что у древоплитного производства имеется своя специфика, которая вызвала к жизни ряд изобретений машин, специализированных для размола волокнистой массы, идущей на изготовление плит.

Специфика данного производства, а также свойства плит, отличающие их от бумаги и картона, состоят в следующем. Твердые и полутвердые плиты проходят сушку под давлением, доходящим до 50 кг/см2. При этом происходит сближение волокон, достаточное для развития сил сцепления, обеспечивающих необходимую механическую прочность плитам. В древоплитном производстве наиболее плотные, твердые плиты требуют минимальной степени размола, так как они при сушке подвергаются максимальному прессованию.

Плиты пористые и многопористые, которые при сушке не прессуются, требуют для получения надлежащей механической прочности повышенного по сравнению с твердыми плитами градуса размола с целью увеличения поверхности соприкосновения волокон в плитах за счет «развертывания» их внутренней поверхности при размоле. В бумажном же и картонном производствах, как известно, пористые материалы требуют минимального размола.

Большая толщина отливаемого на сетку слоя лри производстве древесно-волокнистых плит (толщина сухих ультрапористых плит достигает 80 мм) обусловливает необходимость применения для улучшения процесса обезвоживания тощей, малофибрилли-рованной массы, однако способной достаточно хорошо свойлачиваться. Для изготовления такой массы неэкономично использовать .неприспособленное для этой цели старое оборудование целлюлозно-бумажной и картонной промышленности из-за большого расхода энергии на размол.

С другой стороны, из практики строительства известно, что плиты, изготовленные из более тощей массы, меньше деформируются в условиях переменной влажности воздуха, чем плиты, сделанные из жирной массы. Особенно это заметно при работе с твердыми плитами, обладающими максимальными деформациями при увлажнении и су.шке.

Повышение градуса помола отрицательно влияет на процесс сушки плит, удлиняет его.

Все изложенное и явилось причиной появления нового размалывающего оборудования, приспособленного к производству древесно-волокнистых плит и их свойствам, а также привело к разработке специальных схем и режимов размола. Действующие предприятия применяют для производства твердых древесно-волокнистых плит массу со степенью помола 8—10° по ШР, для полутвердых 10—14° ШР и для пористых 14—20° по ШР. Самый процесс размола ведут или в одну ступень или подвергают массу, прошедшую через размол первой ступени, дополнительному размолу на размалывающих аппаратах второй ступени. Для производства твердых и полутвердых плит обычно пользуются одной ступенью размола, так как жирность до 10—12° можно получить, ведя размол в одну ступень. Для этого в настоящее время используются в основном дефибраторы и быстроходные рафинеры, гораздо реже — прутковые мельницы и метод «взрывов» («пушки»).

Для получения размола более высокой степени (свыше 10— 12° по ШР) необходимо при дефибраторном размоле применять размалывающие аппараты второй ступени, т. е. быстроходные рафинеры, спиральные роллы и конические мельницы непрерывного действия. Для рафинирования грубой массы с сортирующих сит можно использовать рафинеры, крестовые мельницы и т. д. Для этих целей целесообразно применять базальтовую гарнитуру взамен металлической. Далее нами приводится описание устройства и методов работы размалывающего оборудования для производства древесно-волокнистых плит.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум