Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
3. Методическая часть
3.1 Характеристика применяемых материалов и химикатов
В качестве исходного волокнистого сырья для изготовления лабораторных образцов бумаги была выбрана сульфатная беленая хвойная целлюлоза марки BOTNIA (производства OY METSА-BOTNIA AB, Финляндия), и целлюлоза из хлопкового линта марки CLP (производства СП «Global Komsco Daewoo», Узбекистан).
Техническая характеристика использованных волокнистых полуфабрикатов представлена в таблице 3.1.1.
Таблица 3.1.1 – Техническая характеристика хвойной и хлопковой целлюлозы
|
Наименование показателя |
Значение показателя по паспорту для целлюлозы марки |
|
BOTNIA |
CLP |
|
|
Влажность, % не более |
11 |
5 |
|
Сорность, мм2/кг, не более |
5,9 |
5 |
|
Белизна, % не менее |
89,5 |
87 |
|
Длина волокна, мм, не менее |
2,1 |
1,7–2,0 |
|
рН водной вытяжки |
6,3 |
– |
|
Продолжение Вязкость, сП |
– |
45 |
|
Зольность %, не более |
– |
0,1 |
|
Степень помола, оШР |
– |
16–18 |
|
Разрывная длина при степени помола 16ºШР, км, не менее |
– |
3,5 |
|
Прочность на излом при многократных перегибах при степени помола 16оШР, ч.д.п., не менее |
– |
60 |
При изготовлении лабораторных образцов бумаги по каждому из опытных вариантов применялись следующие химические вспомогательные вещества: природный карбонатный наполнитель в виде молотого мрамора марки «Hydrocarb 40 UR», упрочняющая и удерживающая добавка – катионный крахмал марки «Нi-Cat C 323 А», влагопрочная добавка – водный раствор полиамидоаминэпихлоргидриновой смолы марки «Melapret PAE/A», гидрофобизирующая добавка – клей на основе алкилкетен димера (АКД) марки «Dymar 700 P», добавки для повышения степени удержания и скорости обезвоживания бумажной массы – коагулянт на основе полиоксихлорида алюминия марки «Mareclean 110», полимерный флокулянт на основе анионного полиакриламида марки «Lyсrid № 1».
Техническая характеристика использованных вспомогательных химикатов представлена в таблице 3.1.2.
Таблица 3.1.2 – Техническая характеристика химических вспомогательных веществ
|
Наименование вещества |
Наименование показателей |
Значение показателей |
|
Мраморный кальцит «Hydrocarb 40UR» |
Белизна, % |
95 |
|
Содержание СаСО3,%, не менее |
98 |
|
|
Содержание Fe2O3, %, не более |
0,05 |
|
|
Содержание остатка, не растворимого в соляной кислоте, %, не более |
0,2 |
|
|
Влажность, % |
0,2 |
|
|
Катионный крахмал «Hi-Cat C 323 A» |
Внешний вид |
Белый порошок |
|
Активный азот в сухом виде, % |
0,30−0,35 |
|
|
рН в 20% растворе |
4,0−6,0 |
|
|
Влажность, % |
Не более 10 |
|
|
Влагопрочная смола «Melapret PAE/A» |
Внешний вид |
Прозрачный с желтоватым оттенком |
|
Характер заряда |
Катионный |
|
|
Концентрация, % |
13 |
|
|
рН раствора |
3,0−3,5 |
|
|
Плотность, кг/м3 |
1030−1040 |
|
|
Клей «Dymar 700 P» |
Внешний вид |
Дисперсия |
|
Концентрация, % |
18±1 |
|
|
Характер заряда |
Катионный |
|
|
рН раствора |
4,0±0,5 |
|
|
Активный ингредиент (АКД), % |
14,5−15,5 |
|
|
Плотность, кг/см3 |
1,007±0,005 |
|
|
Коагулянт «Mareclean 110» |
Массовая доля алюминия, % |
9,0 |
|
Массовая доля хлора, % |
20 |
|
|
рН раствора |
1–4 |
|
|
Плотность, кг/дм3 |
1,3−1,4 |
|
|
Флокулянт полиакриламид «Lycrid №1» |
Вязкость раствора, мПа |
20−25 |
|
Внешний вид |
Белый порошок |
|
|
Растворимость в воде |
Полная |
|
|
Остаточный акриламид |
Не более 750 |
|
|
Плотность, кг/дм3 |
0,6−0,9 |
|
|
Ионный характер |
Анионный |
|
|
Влажность, % |
Не более 12 |
3.2 Роспуск и размол волокнистых полуфабрикатов
Волокнистые полуфабрикаты подвергали раздельному размолу на лабораторном размалывающем комплекте ЛКР-1. Параметры размола целлюлозы по ступеням и показатели волокнистой массы после размола представлены в таблице 3.2.1.
Таблица 3.2.1 – Параметры размола целлюлозы и показатели волокнистой массы после размола
|
Параметры размола по ступеням, показатели волокнистой массы после размола |
Значение параметров размола и показателей волокнистой суспензии из целлюлозы |
|
хвойной |
хлопковой |
|
|
Первая ступень |
||
|
Концентрация, % |
3,0 |
4,0 |
|
Скорость вращения ротора мельницы, мин-1 |
1450 |
1450 |
|
Величина межножевого зазора, мм |
0,1 |
0,6 |
|
Продолжительность размола, мин |
17 |
15 |
|
Вторая ступень |
||
|
Концентрация, % |
– |
4,0 |
|
Скорость вращения ротора мельницы, мин-1 |
– |
1600 |
|
Величина межножевого зазора, мм |
– |
0,45 |
|
Продолжительность размола, мин |
– |
10 |
|
Показатели волокнистой массы после размола |
||
|
Степень помола, оШР |
60 |
51 |
|
Показатель средневзвешенной длины волокна, дг |
43 |
54 |
3.3 Определение свойств волокнистой массы
Определение степени помола массы. Определение степени помола массы, степень помола массы определяли на приборе СР-2 типа Шоппер-Риглера, изображенном на рисунке 1.
Принцип работы прибора основан на разной скорости отдачи воды массой различного помола при обезвоживании ее на сетке.
Верхняя, снимающаяся часть прибора представляет собой цилиндр 1, дно которого обтянуто одинарной сеткой № 40. Сетчатое дно цилиндра закрывается клапаном 2, края которого обтянуты резиновым кольцом, чтобы он плотно закрывал снизу цилиндр. Нижняя часть прибора 3 представляет конус, укрепленный на устойчивом штативе 4, и имеет два отверстия: центральное 6 узкое и боковое 5, более широкое Расположение этих отверстий выбрано 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. В этом случае вся вода не успевает уйти через нижнее отверстие и скапливается в конусе, а остальная часть будет вытекать через боковое переливное отверстие.
С повышением степени помола скорость водоотдачи убывала. При низкой степени помола вода стекала быстро, и большая ее часть уходила через широкое боковое отверстие в градуированный сосуд. При высокой степени помола вода настолько медленно стекала, что почти вся проходила через центральное узкое отверстие в другой сосуд. Степень помола выражали в градусах Шоппер-Риглера.
Для измерения степени помола отбирали пробу волокнистой суспензии, содержащую 2 г абсолютно сухого волокна (а.с.в.), помещали в мерный сосуд, разбавляли водой с температурой 18–20оС до объема 1000 см3 и тщательно перемешивали.
Прибор Шоппер-Риглера устанавливали в исходное положение, для чего с помощью маховичка плотно закрывали коническим клапаном отверстие с ситом. В приемный цилиндрический сосуд переливали из мерного сосуда 1000 см3 приготовленной волокнистой суспензии. Под сливные трубки устанавливали градуированные сосуды. Для начала процесса обезвоживания массы конический клапан поднимали с помощью рукоятки. Дождавшись окончания спуска воды через боковую сливную трубу, по мензурке со шкалой отмеряли уровень наполнения, величина которого равнялась градусу помола.
Степень помола определяли по следующей формуле:
СП = 1000–V/10,
где V – объем воды, вытекший через боковое отверстие.
Определение скорости обезвоживания. Определение скорости обезвоживания массы проводили по канадской методике на аппарате СР-2 типа Шоппер-Риглера с закрытым центральным отверстием. Данная методика основана на определении времени, необходимого для отделения заданного количества фильтрата (700 мл) при свободном обезвоживании бумажной массы на сетке аппарата.
Для измерения скорости обезвоживания отбирали пробу волокнистой суспензии, содержащей 3 г а.с.в., помещали в мерный сосуд, разбавляли водой с температурой 18–20оС до объема 1000 см3 и тщательно перемешивали.
Прибор Шоппер-Риглера устанавливали в исходное положение, для чего плотно закрывали коническим клапаном отверстие с ситом. В приемный цилиндрический сосуд из мерного сосуда переливали 1000 см3 приготовленной волокнистой суспензии. Центральное отверстие плотно закрывали. Под боковую сливную трубку устанавливали мерный сосуд и начинали процесс обезвоживания массы, одновременно засекая с помощью секундомера время истечения 700 мл фильтрата.
Скорость обезвоживания рассчитывают по формуле
V=700/t,
(3.2)
где V − скорость обезвоживания, мл/с;
t – время истечения 700 мл фильтрата через слой массы, с.
Определение средневзвешенной длины волокон. Длину волокон определяли с помощью прибора Иванова, представленного на рис. 3.3.2.
Прибор Иванова состоит из воронкообразного сосуда 1 с нижним отверстием диаметром 40 мм, закрываемым откидным клапаном 2. Между конической и цилиндрической частями воронки помещается проволочное горизонтально установленное кольцо, на которое ставится рамка 3 – основной рабочий орган прибора. Рамка представляет собой решетку, набранную из тонких металлических лезвий обтекаемой формы. Размеры нормальной рамки – 100 мм на 100 мм, расстояние между лезвиями – 10 мм. Для облегчения стока воды рамке придана форма двускатной кровли.
Перед началом определения взвешивали сухую рамку. Для анализа отбирали пробу волокнистой суспензии, содержащую 6 г а.с.в., разбавляли водой с температурой 18–20оС до объема 2000 см3 и после тщательного перемешивания выливали в сосуд при закрытом клапане. Затем в сосуд устанавливали рамку и открывают клапан. Волокнистую массу спускали в кружку 4, а рамку вместе с волокнами, которые задержались на линейках, выдерживают 3 минуты, переносили на сухой лист бумаги и выдерживали 1 минуту, меняя через 30 с местоположение рамки. Затем ее взвешивали. Вес сырых волокон, выраженный в дециграммах, дал весовой показатель, который характеризовал длину волокна.
3.4 Изготовление лабораторных образцов бумаги
После размола хвойной и хлопковой целлюлозы осуществлялось составление композиции бумажной массы по волокнистым полуфабрикатам, при этом использовано 4 опытных варианта соотношения хвойная целлюлоза/хлопковая целлюлоза, %:
– 1 –ый опытный вариант – 100/0;
– 2 –ой опытный вариант – 75/25;
– 3 –ий опытный вариант – 50/50;
– 4 –ый опытный вариант – 0/100.
Значения расходов и последовательность введения химикатов в волокнистую массу представлены в таблице 4.
Таблица 3.4 – Расходные параметры химических вспомогательных веществ
|
Последовательность введения в бумажную массу |
Наименование химического вспомогательного вещества |
Расход (по товарному продукту), кг/т бумаги |
Массовая концентрация рабочей дисперсии или раствора, % |
|
1 |
карбонатный наполнитель |
180 |
20,0 |
|
2 |
катионный крахмал |
8 |
1,0 |
|
3 |
влагопрочная добавка |
5 |
1,0 |
|
4 |
клей на основе АКД |
8 |
2,0 |
|
5 |
полиоксихлорид алюминия |
3 |
2,0 |
|
6 |
полиакриламид |
0,1 |
0,05 |
Бумажную массу для изготовления лабораторных образцов бумаги получали путем последовательного введения в 4000 мл 1 %-ной целлюлозной суспензии различного композиционного состава необходимого количества рабочих дисперсий и растворов химических вспомогательных веществ исходя из выше перечисленных значений их расходов.
По каждому из вышеперечисленных опытных вариантов на листоотливном аппарате марки «Rapid-Kоtten» («Ernst Haage», Германия) было изготовлено 12 лабораторных образцов бумаги с расчетной массой 100 г/м2.
3.5 Определение свойств бумаги
Полученные образцы бумаги подвергали испытаниям до и после искусственного старения при температуре 150°C в течение 24 ч (в соответствии с ГОСТ 29331-92) по следующим показателям:
– белизна (по ГОСТ 30113-94);
– непрозрачность (по ГОСТ 8874-80, ISO 2471:2008);
– координаты цветности.
енкин А.А.
Пров.
Гончарова В.А.
Разраб.
ИР 00 00 03 ПЗ
1
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
1 – воронкообразный сосуд; 2 – откидной клапан; 3 – рамка;
4 – кружка
Рисунок 3.2 – Прибор Иванова для определения средневзвешенной длины волокон:
2
6
5
4
3
1
1 – цилиндр с сеткой; 2 – клапан; 3 – конус; 4 – штатив;
5 – боковое отверстие;
6 – центральное отверстие
Рисунок 3.1 – Прибор СР 2 для
определения градуса помола:
Утв.
Пенкин А.А.
Методическая часть
Лит.
Листов
6
БГТУ313071413