Влияние размола на свойства бумаги

     Вопрос 1. Влияние размола на свойства бумаги.

     При размоле массы с большим удельным давлением сопротивление готовой бумаги разрыву, излому и раздиранию было гораздо ниже, чем при размоле исходного волокна при меньшем удельном давлении. Причина этого заключается в том, что в первом случае процесс размола направлен больше в сторону укорочения волокна, а во втором — в сторону гидратации. Об этом можно судить по кривой изменения средней длины волокна при размоле и по коэффициенту ужирнения.

     При размоле сульфатной целлюлозы наблюдаются те же закономерности, однако бумага получается при этом с большим сопротивлением разрыву, раздиранию и излому; само волокно остается более длинным, хотя приходится применять при размоле более высокое удельное давление.

     Рассмотрим  типичное развитие основных свойств готовой бумаги, происходящее в процессе размола исходной целлюлозы, и выясним закономерности, обусловливающие развитие этих свойств.

     Примерно  также изменяется и кривая сопротивления  бумаги излому, но обычно эта кривая достигает максимума несколько раньше, т.е. при несколько меньшей степени помола целлюлозы, чем кривая разрывной длины. Кривая сопротивления раздиранию также имеет переломную точку, но она достигается раньше в первой стадии размола целлюлозы, а далее кривая снижается, следуя за изменением длины волокна при размоле.

     Следовательно, на показатель разрывной длины бумаги наибольшее влияние оказывают силы связи между волокнами, на показатель сопротивления излому они влияют меньше, а на показатель сопротивления раздиранию еще меньше, преобладающее же влияние на него оказывает длина волокна. Положение точки перегиба кривых прочности может изменяться в зависимости от применяемого удельного давления при размоле и исходной прочности самого волокна.

     Наиболее  важными факторами, определяющими прочность бумаги являются: межволоконные силы связи, зависящие от величины связанной поверхности и от концентрации связей на единице площади контакта, длина волокон и отношение длины волокон к его ширине, прочность волокон, их гибкость и эластичность, ориентация волокон и распределение связей в листе бумаги, т. е. ее однородность.

     Относительное значение перечисленных выше факторов различно для разных показателей прочности бумаги. Так, для сопротивления бумаги разрыву (разрывная длина) первостепенное значение имеют силы связи и прочность волокон, тогда как длина волокна, как и гибкость и эластичность волокон, имеет меньшее значение. Наоборот, для сопротивления бумаги излому первостепенное значение имеет наряду с длиной волокна и его прочностью эластичность волокон, а силы связи между волокнами здесь не играют такой большой роли, так как при испытании на излом бумага не испытывает большого напряжения на растяжение. Для сопротивления раздиранию наибольшее значение имеет длинна волокон и их прочность, значительного же развития сил связи для этого показателя не требуется, и максимальное значение сопротивления раздиранию бумаги достигается уже при относительно небольшой величине межволоконных сил связи. Наоборот, усиление связей за счет размола или введения связующего снижает сопротивление бумаги раздиранию, так как облегчает разрыв волокон в плотной структуре листа.

     При всех видах разрушения бумаги рвутся не только связи между волокнами, но и сами волокна. Количественные соотношения  разрыва связей и разрыва волокон могут быть весьма различными и зависят главным образом от развития сил связи: чем слабее силы связи, тем легче они разрушаются и меньше рвутся сами волокна и, наоборот, чем сильнее развиты межволоконные силы связи и длиннее волокна, тем больше рвутся волокна и меньше разрушаются связи между ними.

     Показатели  объемного веса бумаги, впитывающей  способности и воздухопроницаемости зависят главным образом от сил связи между волокнами. Кривая изменения впитывающей способности бумаги в зависимости от степени помола целлюлозы является как бы обратным изображением кривой соответствующего развития межволоконных связей в бумаге. По мере того, как эти силы связи растут, волокна сближаются между собой, поры в бумаге уменьшаются, что и приводит к понижению впитывающей способности.

     Зависимость деформации бумаги после увлажнения от степени помола исходной целлюлозы носит линейный характер: деформация бумаги увеличивается с повышением степени помола целлюлозы. На этот показатель, кроме сил связи, влияют и другие факторы: ориентация волокон, условия отлива и сушки бумажного полотна и др.

     Из  приведенных данных видно, что процесс  размола целлюлозы оказывает большое влияние на все основные свойства готовой бумаги. Главными определяющими факторами при этом являются изменения размеров волокон и величины межволоконных связей в бумаге.