1) Хвойная целлюлоза

Древесина хвойных пород на 90...95 % со­стоит из длинных отмерших волокон трахеид. Различают трахеиды весеннего и осеннего происхождения. На долю первых приходится 20...30 %, вторых - 60...65 %. Весенние трахеиды имеют широкие по­лости, тонкие стенки, тупые концы, отношение ширины трахеид к длине 1:100. Осенние трахеиды обычно более тонкие, имеют заост­ренные концы и узкие полости, отношение ширины трахеид к длине 1:400.

Рисунок 1 – Целлюлоза беленая хвойная сфа увеличение 50х

Рисунок 2 – Целлюлоза беленая хвойная сфа увеличение 200х

Рисунок 3- Целлюлоза беленая хвойная.

Рисунок 4- Целлюлоза беленая хвойная (увеличение 2х)

Рисунок 5- Целлюлоза беленая хвойная (увеличение 4х)

Рисунок 6- Целлюлоза небеленая хвойная сфа

Рисунок 7- Целлюлоза хвойная небеленая сфи

2) Лиственная целлюлоза

В древесине лиственных пород со­держатся волокна либриформа (30...40 %), сосуды (20...40 %), серцевинные лучи (10...20 %), паренхимные клетки (2...12 %). Основная масса лиственной целлюлозы состоит из относительно коротких во­локон либриформа длиной 0,7...0,5 мм и шириной приблизительно 0,025 мм. Волокна имеют веретенообразную форму. Они тонкие, с за­остренными концами. Поры у волокон либриформа очень мелкие, иногда щелевидные, расположенные наклонно к оси волокна. Харак­терными для лиственных пород являются сосуды, находящиеся в цел­люлозе в виде коротких и широких клеток, усеянных большим коли­чеством простых и щелевидных пор, придающих сосудам вид сетки. Волокна лиственной целлюлозы окрашиваются хлор-цинк-йодом в синий цвет.

Рисунок 8 – Целлюлоза лиственная небеленая сфа

Рисунок 9 – Целлюлоза лиственная небеленая сфа

Рисунок 10- Целлюлоза лиственная небеленая сфа (увеличение 2х)

Рисунок 11 – Целлюлоза лиственная беленая сфа

4) Хлопок.

Волокна хлопка представляют собой одноклеточные волоски, покрывающие семена хлопчатника. Естественная длина волокон колеблется в пределах от 10 до 60 мм при ширине 0,02...0.04 мм. Средняя длина волокон в бумаге составляет примерно 1...2 мм. в зависимости от характера и степени помола. При размоле хлопок с трудом разделяется на фибриллы и гораздо легче дает коротковолнистую садкую расу. При рассмотрении в микроскоп препарата, приготовленного из хлопковой полумассы, можно наблюдать, что волокна хлопка имеют широкую, ровную, лентообразную форму с тупозаостренными концами. Посредине волокна проходит канал. При сильном увеличении канал кажется испещренным мелкими косыми штрихами. Поры и утолщения у волокон совершенно отсутствуют. Характерным для волокна хлопка является спиральное расположение фибрилл в клеточной стенке. Хлор-цинк-йодом хлопковое волокно окрашивается в розовый цвет. Фотография хлопка представлена на рисунке 6.

Рисунок 12 – Хлопок

Рисунок 13- Хлопок (увеличение 2х)

5) Целлюлоза высокого выхода.

Целлюлоза высокого выхода изображена на рисунке 14.

Рисунок 14– Целлюлоза высокого выхода

Рисунок 15 - Целлюлоза высокого выхода.

6) Химико- термомеханическая масса.

Для древесной массы характерно наличие тонких и коротких волокон, с оторванными концами, обрывков воло­кон, фибрилл и слизи. Длина волокон древесной массы колеблется от 0,05 до 1,5 мм, ширина нерасщепленных волокон 0,003...0,04 мм. При рассмотрении в микроскоп окрашенных препаратов древесной массы из хвойной древесины наблюдаются окаймленные поры, отчет­ливо выступающие на поверхности волокон. Характерным является также наличие сердцевинных лучей у пучков волокон.

В древесной массе из лиственной древесины волокна с окайм­ленными порами отсутствуют, но встречаются характерные для лист­венной древесины сосуды различной длины и формы в виде коротких толстых трубочек с ситовидным строением. Химическая древесная масса вырабатывается главным образом из лиственной древесины.

Хлор-цинк-йодом волокна химической древесной массы окрашива­ются в сине-желтый цвет, причем одна часть волокон имеет больше синей окраски, другая - больше желтой.

Рисунок 16 – Химико - термомеханическая масса.

Рисунок 17 - Химико-термомеханическая масса

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОТЛИВОК БУМАГИ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ

1.1 Проведение размола целлюлозы в лабораторных условиях

При изготовлении бумаги в лабораторных условиях размол волокнистых полуфабрикатов может производиться в лабораторном ролле или в центробежном размалывающем аппарате. Предварительно определяют влажность проб полуфабрикатов и замачивают их для набухания. Для набухания, роспуска и размола целлюлозных материалов применяют дистиллированную воду. Пробу с влажностью не менее 12 % подвергают набуханию в течение 30 минут, с меньшей влажностью – в течение 1 часа. Лабораторный ролл имеет вместимость 4 литра. Размол волокнистого материала проводят при концентрации массы 1 %, что соответствует загрузке в него 40 грамм абсолютно сухой целлюлозы (объем суспензии 4 литра). Для составления композиции бумаги после завершения размола отбирают необходимое количество размолотой целлюлозы. Устройство ролла показано на рисунке 1. Лабораторный ролл состоит из металлической ванны 2, разделенной на два канала перегородкой 6, горки 1 с планкой, вылегчивающего устройства 4, размольного барабана 3 и приводного шкива 5 на валу. Привод осуществляется ременной передачей от электродвигателя с частотой вращения 1450 об/мин. Ванна ролла имеет отверстие для слива суспензии 7. Во время работы размольный барабан и горку закрывают металлическим кожухом.

Рисунок 1 – Лабораторный ролл

Целлюлозу перед загруз­кой в ролл тщательно сепари­руют на быстроходной лабора­торной мешалке. Затем волок­нистую массу количественно переносят в ванну ролла так, чтобы общий объем суспензии составил 4 литра. При необходимости цел­люлозную суспензию подвергают дополнительному роспуску, вклю­чая ролл при вылегченном барабане на 5-15 мин. Затем ролл приса­живают вращением вылегчивающего устройства «на себя» (присадку барабана ролла проводят на слух) и ведут размол до заданной степени помола. Контроль процесса размола осуществляют путем периодиче­ского определения степени помола и (или) средней длины волокна. Время между определениями составляет 8-10 мин.

При достижении заданной степени помола обязательно вылегчивают барабан ролла, выключают электродвигатель и массу количе­ственно переносят из ролла через отверстие в ведро, учитывая тре­буемую степень разбавления. Массу разбавляют до концентрации 0,5 %.

1.2 Определение степени помола массы

Лабораторные методы контроля процесса размола основаны на учете скорости удаления воды из массы. Масса различной степени помола при обезвоживании ее на сетке отдает воду с различной ско­ростью. Различают жирный помол, т.е. состояние массы, когда волок­на значительно расщеплены и гидратированы и вследствие этого мед­ленно обезвоживаются, и садкий помол, при котором волокна не рас­щеплены и слабо гидратированы. Такая масса быстро обезвоживается.

Степень помола массы определяется на аппарате СР-2 (рисунок 2) и выражается в градусах Шоппер-Риглера (ШР). Верхняя, снимающаяся часть аппарата представляет собой цилиндр 1, дно которого изготовлено из одинарной миткалевой сетки № 40. Сетчатое дно цилиндра закрывается клапаном 2, края которого обтянуты уплотняющим резиновым кольцом. Неподвижная нижняя часть аппарата выполнена в виде конуса 3, укрепленного на устойчивом штативе 4, и имеет два отверстия: центральное узкое 5 (диаметр 3,1 мм) и боковое широкое 6 (диаметр 12,5 мм). Отверстия расположены так, что вода, стекающая через слой массы и сетку из верхнего цилиндра, может уходить через боковое отверстие лишь тогда, когда скорость стекания ее больше, чем пропускная способность центрального отверстия. Сетка аппарата должна находиться в строго горизонтальном положении, поэтому перед началом работы аппарат выравнивают по уровню, который вмонтирован в основание аппарата. Сетка должна быть ровной, без прогибов, натянута и очищена от остатков волокон. Перед испытанием дно цилиндра закрывается коническим клапаном, который опускается в цилиндр с помощью маховичка с ручкой. Подъем клапана во время испытания производится нажатием рычажка, освобождающего маховичок.

Рисунок 2 - Устройство прибора СР-2 для определения степени помола

Для определения степени помола берут 2 грамма абсолютно сухого волокна. Пробу помещают в мерный цилиндр и затем разбавляют водой до 1 литра. Так как скорость водоотдачи волокни­стой массы в сильной степени зависит от вяз­кости воды, степень помола необходимо оп­ределять при температуре воды в пробе 20 °С. Повышение температуры на 1 °С снижает сте­пень помола на 0,46 °ШР.

Перемешанную массу выливают в цилиндр аппарата, сетка которого за­крыта клапаном. Затем поднимают клапан, масса обезвоживается на сетке, а вода поступает в нижнюю часть аппарата. Жирная масса от­дает воду медленно, и почти вся вода успевает уйти через централь­ную вертикальную трубу с узким отверстием. Садкая масса отдает воду быстро, она не успевает пройти через узкое отверстие централь­ной трубки и, наполнив коническую часть воронки, уходит через ши­рокую боковую трубку.

Объем воды в боковом цилиндре замеряют с точностью до 10 мл и определяют степень помола массы, °ШР:

, (1)

где V – количество воды, которое вытекло через боковое отверстие, мл.

ШР.

Следует провести два параллельных определения.

1.3 Расчеты и составление композиционного состава бумаги

По заданию необходимо приготовить бумагу, обладающую следующими свойствами: масса 1 м² 75 г; степень проклейки 1,3 мм; зольность 7 %; влажность 7 %, в составе волокна 100 % беленой сульфатной целлюлозы, степень помола целлюлозы 28-30. Общее количество волокнистых материалов должно составлять 30...40 г в пересчете на абсолютно сухую массу. Тогда для приготовления вычерпки необходимо взять абсолютно сухой целлюлозы:

г .

Расход проклеивающих веществ ведут на 40 грамм абсолютно сухого волокнистого материала. Различают слабую (0,25...0,5 мм), среднюю (0,75...1,25 мм) и высокую степень проклейки (1,5 мм). Расход канифольного клея устанавливается в зависимости от требуемой степени проклейки бумаги.

В нашем случае для получения степени проклейки 1,3 мм можно ввести в массу 3 % клея. Тогда количество клея составит:

.

При концентрации клея 20,05 г/л объем клея:

Расход сернокислого алюминия (глинозема), как правило, задается в 1,5–2 раза больше, чем клея (чем больше свободной смолы в клее, тем меньше вводится сернокислого алюминия) тогда его количество составит:

При концентрации сернокислого алюминия 36,4 г/л потребуется раствора:

Для получения зольности бумаги 7 % нужно ввести каолина (с учетом степени удержания каолина в лабораторных условиях 50 % и потерь при прокаливании каолина 14 %):

При концентрации каолиновой суспензии 122 г/л для наполнения бумажной массы нужно взять суспензии:

Краситель растворяют до концентрации 5 г/л и вводят его в количестве 0,005...0,05% (от массы волокна) для подцветки и 0,2...1,0% для крашения массы.

1.4 Изготовление отливок

Лабораторные образцы из предварительно подготовленной бумажной массы изготовляют на листоотливном аппарате (приборе) ЛА-3, схема которого представлена на рисунках 3 и 4. Аппарат состоит из сле­дующих основных частей: станины, предназначенной для размеще­ния основных узлов аппарата; отливного устройства 2 для получения отливки на сетке № 40 диаметром 200 мм при вакууме 26,6 кПа; двух сушильных камер 3 и 11 для сушки влажных отливок при температуре 100 °С и вакууме 95 кПа; вакуум-насоса 20, расположенного внизу аппарата слева; парообразователя 13 для нагрева сушильных камер, рас­положенного внизу аппарата справа; панелей управления 4 и 12.

На панели управления 4, расположенной над сушильными каме­рами находятся: два реле времени 5 и 6 для установки продолжитель­ности сушки в сушилках; вакуумметр сушильных камер 7; тумблер включения двигателя вакуум-насоса 8; тумблер включения электрона­гревателя парообразователя 9; общее пусковое устройство аппарата 10.

Рисунок 3 – Схема аппарата ЛА-3 для изготовле­ния лабораторных

образцов бумаги,вид спереди

Рисунок 4 – Схема аппарата ЛА-3 для изготовле­ния лабораторных образцов

бумаги, вид сверху

На наклонной панели управления 12 расположены: краны 14 и 15 для подключения вакуума к сушилкам; кран 16 для подключения вакуума к отсасывающей камере; кран 17 для подачи воды в фор­мующую камеру аппарата; вакуумметр 18 для контроля за вакуумом в листоотливной камере; шарнирный клапан 19 для опорожнения отса куума к сушилкам. Краны 14-17 имеют два положения: «О» - откры­то; «З» - закрыто.

Перед началом отлива необходимо подготовить аппарат к рабо­те. При этом краны должны быть в положении «З», а электроприборы отключены.

После подготовки и проверки аппарата приступают к изготовле­нию отливок бумаги.

Приготовленную бумажную массу размешивают, затем отби­рают порцию массы предварительно рассчитанного объема, необ­ходимую для получения отливок с заданной массой 1 м². Площадь поверхности сетки листоотливного аппарата составляет 0,0314 м². При изготовлении отливок массой 1 м² 75 г на одну отливку требуется абсолютно сухого волокна (при влажности готовой бумаги 7 %):

При концентрации массы 0,5% объем суспензии составит

Если масса готовой отливки не соответствует заданной, то вво­дится поправка к объему отмеряемой волокнистой суспензии. При фактической массе отливки 2,9 г следует уменьшить объем волокнистой суспензии на одну отливку до:

.