Содержание статьи
Введение в степень помола бумаги
Степень помола бумаги представляет собой один из ключевых технологических параметров, определяющих качественные характеристики готовой продукции. Этот показатель напрямую влияет на прочностные свойства, впитывающую способность, гладкость поверхности и другие важные характеристики бумажного полотна.
В процессе производства бумаги волокнистая масса подвергается размолу - механической обработке, которая изменяет структуру целлюлозных волокон. При этом происходит фибрилляция волокон, увеличивается их удельная поверхность и способность к образованию межволоконных связей. Степень помола измеряется в градусах Шоппер-Риглера (°ШР) и определяет интенсивность данной обработки.
Методы измерения степени помола
Степень помола определяется с помощью специального прибора Шоппер-Риглера, который измеряет скорость обезвоживания волокнистой суспензии определенной концентрации. Принцип работы основан на различной водоотдаче бумажной массы в зависимости от степени размола волокон.
Принцип измерения
Метод заключается в определении количества отфильтрованной воды, прошедшей через центральный и боковой отводы конуса при обезвоживании на сетке прибора волокнистой суспензии. Степень помола выражается в условных градусах Шоппер-Риглера при стандартных условиях окружающей среды.
Формула расчета степени помола:
°ШР = (V₂ / V₁) × 100
где V₂ - объем воды, вытекающей через боковой отвод, мл
V₁ - общий объем воды в суспензии, мл
Основная таблица степени помола по видам бумаги
| Вид бумаги | Степень помола (°ШР) | Плотность (г/м²) | Основное применение | Характер массы |
|---|---|---|---|---|
| Картон упаковочный | 20-35 | 200-500 | Упаковка, коробки | Садкая |
| Картон полиграфический | 40-60 | 250-400 | Визитки, открытки | Средней жирности |
| Газетная бумага | 68-72 | 40-52 | Газеты, листовки | Жирная |
| Офсетная бумага №1 | 70-75 | 65-120 | Книги, документы | Жирная |
| Офсетная бумага №2 | 65-70 | 80-160 | Периодика, блокноты | Средней жирности |
| Типографская бумага | 75-78 | 60-120 | Книги, журналы | Жирная |
| Мелованная бумага основа | 55-65 | 70-150 | Основа для мелования | Средней жирности |
| Бумага для глубокой печати | 80-85 | 70-100 | Высококачественная печать | Очень жирная |
Влияние помола на прочность
Степень помола оказывает критическое влияние на механические свойства бумаги. При увеличении степени помола происходит фибрилляция волокон, что способствует увеличению площади контакта между ними и, соответственно, росту прочности межволоконных связей.
Зависимость разрывной длины от степени помола
| Степень помола (°ШР) | Разрывная длина (км) | Относительное удлинение (%) | Сопротивление излому (число двойных перегибов) |
|---|---|---|---|
| 20-30 | 3,5-4,2 | 1,8-2,2 | 15-25 |
| 40-50 | 5,8-6,8 | 2,5-3,0 | 35-55 |
| 60-70 | 7,2-8,5 | 3,2-3,8 | 50-80 |
| 70-80 | 7,8-8,2 | 3,5-4,0 | 45-70 |
| 80-90 | 7,0-7,8 | 3,8-4,2 | 35-55 |
Расчет оптимальной прочности:
Максимальная разрывная длина достигается при степени помола 60-70 °ШР для большинства видов целлюлозы. При дальнейшем увеличении помола прочность начинает снижаться из-за укорочения волокон и появления дефектов в их структуре.
Влияние помола на впитываемость
Впитывающая способность бумаги находится в обратной зависимости от степени помола. Чем выше степень размола волокнистой массы, тем плотнее структура готового листа и тем ниже его пористость и впитываемость.
Таблица зависимости впитываемости от степени помола
| Степень помола (°ШР) | Пористость (%) | Впитываемость воды (г/м²) | Время впитывания капли (сек) | Применение в печати |
|---|---|---|---|---|
| 20-35 | 65-75 | 180-220 | 2-5 | Упаковка, картон |
| 40-55 | 55-65 | 120-160 | 5-12 | Офсетная печать |
| 60-70 | 45-55 | 80-120 | 12-25 | Книжно-журнальная |
| 70-80 | 35-45 | 50-80 | 25-45 | Высококачественная печать |
| 80-90 | 25-35 | 30-50 | 45-90 | Специальные виды |
Практический пример:
Газетная бумага со степенью помола 70 °ШР имеет пористость около 45% и впитываемость 100 г/м². Это обеспечивает быстрое закрепление типографской краски при высокой скорости печати, что критично для газетного производства.
Практические примеры применения
Правильный выбор степени помола имеет решающее значение для получения бумаги с требуемыми свойствами. Рассмотрим конкретные примеры оптимизации технологических параметров.
Случай 1: Производство офсетной бумаги
Задача: Получить офсетную бумагу плотностью 80 г/м² с оптимальным балансом прочности и впитываемости.
Решение: Целлюлозную массу размалывают до степени помола 68-72 °ШР. При такой обработке достигается:
- Разрывная длина 7,5-8,0 км
- Впитываемость 90-110 г/м²
- Время впитывания краски 15-20 секунд
- Пористость 48-52%
Случай 2: Мелованная бумага для глянцевых журналов
Задача: Создать основу для мелованной бумаги с высокой гладкостью поверхности.
Решение: Основу размалывают до 55-60 °ШР, что обеспечивает:
- Достаточную прочность для нанесения мелового покрытия
- Умеренную пористость для хорошей адгезии покрытия
- Гладкую поверхность базового слоя
Технологические аспекты размола
Процесс размола волокнистой массы является сложным технологическим процессом, требующим точного контроля множества параметров. Характер размола определяется типом размалывающего оборудования, концентрацией массы, температурным режимом и другими факторами.
Типы размалывающего оборудования и их влияние
| Тип оборудования | Характер воздействия | Получаемая степень помола (°ШР) | Особенности применения |
|---|---|---|---|
| Ролл Валлея | Рубящее действие | 30-80 | Лабораторные исследования |
| Дисковая мельница | Размалывающее трение | 20-85 | Промышленное производство |
| Конические мельницы | Интенсивное размалывание | 40-90 | Тонкие виды бумаги |
| Рафинеры высокой консистенции | Контролируемое фибриллирование | 25-70 | Специальные виды бумаги |
Влияние концентрации массы на эффективность размола
Оптимальные параметры размола:
Концентрация массы: 3-6% для достижения равномерного размола
Температура: 40-60°C для предотвращения деструкции волокон
pH среды: 6,5-7,5 для оптимального набухания волокон
Время размола: определяется требуемой степенью помола и характеристиками сырья
Контроль качества и стандарты
Современное производство бумаги требует постоянного контроля степени помола и связанных с ней свойств готовой продукции. Применяются различные стандарты и методики для обеспечения стабильного качества.
Нормативные документы и стандарты
| Стандарт | Область применения | Контролируемые параметры | Допустимые отклонения |
|---|---|---|---|
| ГОСТ 14363.4-89 | Определение степени помола | Градусы Шоппер-Риглера | ±2 °ШР |
| ISO 5267-1:1999 | Международный стандарт | Степень помола по Шоппер-Риглеру | ±3 °ШР |
| ГОСТ 13525.1-79 | Прочность на разрыв | Разрывная длина | ±5% |
| ГОСТ ИСО 1924-1-96 | Прочность при растяжении | Разрушающее усилие | ±5% |
| ГОСТ 12602-93 | Капиллярная впитываемость | Высота подъема жидкости | ±10% |
