Введение
1 Аналитический обзор литературы 11
1.1 Структура и химическая композиция целлюлозного волокна 11
1.2 Размол 14
1.2.1 Влияние процесса размола на целлюлозные волокна 15
1.2.2 Оптимальный помол 17
1.2.3 Фибрилляция
1.2.3.1 Внутренняя фибрилляция 18
1.2.3.2 Внешняя фибрилляция 18
1.2.4 Теории процесса размола 19
1.2.4.1 Удельная нагрузка на кромку ножа (теория Брехта, Вулча, Флюхер и Сиверта) 20
1.2.4.2 Теория удельной поверхностной нагрузки УПН (теория Лумиайнена) 23
1.2.4.3 Теория частоты и интенсивности (Теория Денфорта) 25
1.2.4.4 С-фактор (теория Ричарда Керекеса) 26
1.2.4.5 Теория флокуляции волокон во время процесса размола 28
1.2.5 Параметры, влияющие на результат размола 29
1.2.5.1 Способность волокна разной природы и разного химического состава размалываться 29
1.2.5.2 Температура массы 30
1.2.5.3 Кислотность массы 32
1.2.5.4 Концентрация волокна 33
1.2.5.5 Влияние содержания электролитов на процесс размола 34
1.2.5.6 Влияние химических добавок на скорость процесса размола (гидрофильные добавки) 34
1.3 Электрокинетические свойства волокнистой суспензии 36
1.3.1 Заряд волокна 36
1.3.2 Влияние процесса размола на электрокинетические свойства волокон
1.4 Мелкая фракция (фракция волокнистой мелочи) 44
1.5 Флокуляция волокнистой суспензии 48
1.5.1 Механические факторы, определяющие флокуляцию 49
1.5.1.1 Характеристическое отношение L/D, концепция краудинг-фактора N 50
1.5.1.2 Грубость/крупность волокнистой массы 52
1.5.1.3 Скручиваемость волокон 52
1.5.1.4 Жесткость волокна
1.5.2 Концентрация суспензии 54
1.5.3 Градиент скорости 54
1.5.4 Скорость потока суспензии 54
1.5.5 Вязкость волокнистой суспензии 55
1.5.6 Влияние температуры массы на флокуляцию 55
1.5.7 Турбулентность волокнистой суспензии 56
1.5.8 Влияние процесса размола на флокуляцию волокон 56
1.5.9 Химические факторы, определяющие флокуляцию 1.5.9.1 Влияние pH на флокуляцию 57
1.5.9.2 Дефлокулянты, улучшающие формовочные свойства бумаги 58
1.5.9.3 Комплексные критерии, определяющие тенденцию волокон флокулироваться 59
1.5.9.4 Оптимальное значение степени флокуляции волокнистой суспензии 60
1.6 Макроструктура бумаги 61
1.6.1 Колебания массы м2 62
1.6.2 Методы оценки колебаний массы м2 63
1.6.3 Явление «гидродинамическое выравнивание» – распределение волокнистой массы во время отлива (hydrodynamic smoothness self healing) 65
1.6.4 Влияние размола на формование 66
1.7 Выводы по обзору литературы. Постановка цели и задач экспериментов 66
2 Методическая часть 68
2.1 Волокнистые полуфабрикаты, используемые в эксперименте 68
2.2 Определение концентрации волокна в суспензии (ISO 4119:1995(E), SCAN-M1:64) и определение содержания абсолютно сухого вещества (ISO 638, SCAN-C 3:78) 68
2.3 Роспуск волокнистой массы (SCAN-C 18:65) 68
2.4 Размол волокнистой массы (SCAN-C 25:76) 69
2.5 Определение степени помола массы
2.5.1 Определение степени помола в градусах Шоппер-Риглера (SR) (SCAN-C 19:65) 69
2.5.2 Определение степени помола массы по Канадскому методу Freeness (CF) (SCAN-C 21:65) 2.6 Определение размеров волокон и фракционного состава по длине волокна 70
2.7 Определение водоудерживающей способности WRV (ISO 23714, SCAN-C 62:00) 71
2.8 Измерение гибкости волокон во влажном состоянии 72
2.9 Измерение дзета-потенциала волокнистой суспензии 73
2.10 Измерение внешнего и внутреннего зарядов волокон 73
2.11 Фракционирование волокнистой массы
2.11.1 Фракционирование на установке Bauer McNett classifier (SCAN M6:05, TAPPI T 233) 76
2.11.2 Удаление мелкой фракции на установке DDJ (Britt Dynamic Drainage) 77
2.12 Изготовление отливок 79
2.12.1 Изготовление отливок на аппарате Dynamic Drainage Analyzer (DDA) 79
2.12.2 Изменение времени дренажа (обезвоживания) суспензии на листоотливном аппарате KLC 80
2.12.3 Задержка дренажа (обезвоживания) при отливе на аппарате KLC 81
2.12.4 Изменение концентрации отлива на листоотливном аппарате KLC 81
2.12.5 Добавка полиакриламида во время изготовления отливок на аппарате KLC 82
2.12.6 Добавка хлорида натрия NaCl, при отливе на аппарате KLC и DDA 83
2.12.7 Добавка картофельного крахмала и карбоксиметилцеллюлозы 83
2.13 Измерение показателя формования на приборе Ambertec Beta Formation Tester 83
2.14 Испытания прочности при растяжении на приборе L & W tensile tester (ISO 1924 2) 84
2.14.1 Метод нестандартных образцов для измерения прочности при растяжении на
приборе L & W 84
2.15 Определение усилия раздирания (сопротивление надрыву кромки по методу Эльмендорфа) SCAN-P 11:96 85
2.16 Стандартные свойства лабораторных отливок (толщина, плотность, пухлость и масса м2) 2.17 Измерение вязкости волокнистой суспензии на вискозиметре Брукфильда 86
2.18 Расчет критериев флокуляции и потенциала формования 2.18.1 Расчет критической концентрации волокна по Майзону 86
2.18.2 Расчет краудинг-фактора N 86
2.18.3 Расчет потенциала формования FP 86
2.18.4 Расчет критерия флокуляции «Линейный заряд» 87
2.18.5 Расчет критерия флокуляции «Удельное водоудержание Wуд» 87
2.19 Расчет толщины клеточной стенки волокна 88
3 Экспериментальная часть 88
3.1 Водоудерживающая способность WRV 88
3.1.2 Водоудерживающая способность WRV композиций на основе смесей целлюлоз 90
3.2 Гибкость волокон во влажном состоянии 93
3.2.1 Гибкость волокон во влажном состоянии композиций на основе смесей целлюлоз 95
3.3 Влияние частичного удаления мелочи промывкой на аппарате DDJ на заряд волокна 98
3.4 Влияния частичного удаления мелочи промывкой на аппарате DDJ на ЭКП волокон 99
3.4.1 Влияние содержания количества мелкой фракции на значение – потенциала волокон суспензии ТММ 100
3.5 Дзета-потенциал и заряд волокон композиции на основе смеси волокон эвкалипта и сосны 101
3.6 Изучение заряда фракций суспензий небеленой ХТММ и сосны 40SR 108
3.7 Влияние процесса размола на электрокинетические свойства волокон 112
3.8 Влияние процесса размола на однородность структуры и прочностные свойства лабораторных отливок 118
3.9 Влияние волокнистой мелочи на однородность макроструктуры бумажных отливок 1 3.10 Влияние добавления катионного полиакриламида и изменения содержания мелкой фракции на однородность структуры отливок, изготовленных из целлюлозы берзы размолотой до степени 40SR 132
3.11 Влияние варьирования времени дренажа на формование отливок, изготовленных из сосны 40SR с добавкой флокулянта ПАА 0,03% 134
3.12 Влияние концентрации отлива и задержки при отливе на формование отливок 135
3.13 Влияние задержки при отливе на однородность отливок из сосны 40SR 140
3.14 Влияние увеличения содержания волокон сосны в композиции на основе смеси волокон сосны и берзы на однородность структуры отливок 141
3.15 Прочностные свойства лабораторных отливок
3.15.1 Влияние содержания волокнистой мелочи на показатель прочности на растяжение 142
3.15.2 Влияние изменения времени дренажа на показатель прочности на растяжение 143
3.15.3 Влияние концентрации суспензии при отливе на показатель прочности на растяжение 145
3.15.4 Влияние изменения времени задержки при отливе на показатель прочности на растяжение 146
3.16 Потенциал формования отливок, изготовленных из различных фракций ХТММ
небеленая, ель 147
3.17 Однородность структуры и прочностные свойства отливок, изготовленных из смесей
волокон различных пород древесины и термомеханической массы 150
3.17.1 Прочностные показатели отливок, изготовленных из смеси волокон 152
3.18 Влияние изменения температуры и вязкости волокнистой суспензии при отливе на однородность структуры лабораторных отливок 154
3.19 Влияние изменения -потенциала и проводимости волокнистой суспензии посредством добавления раствора NaCl на однородность структуры лабораторных отливок 158
3.20 Влияние добавления крахмала, карбоксиметилцеллюлозы и смеси данных добавок на
однородность структуры лабораторных отливок с массой м2 = 60г/м2 из целлюлозы сосны 20SR и 35SR 161
Общие выводы 165
Список литературы 167
