Отчет по лабораторной работе по дисциплине Технология бумаги и картона
 Скачать 35.78 Kb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации ФГБОУ ВО «УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (УГЛТУ) Кафедра технологий целлюлозно-бумажных производств и переработки полимеров (ТЦБПиПП) УТВЕРЖДАЮ Доцент кафедры ТЦБиПП, ктн ______________ М. А. Агеев «___» ___________ 2022г. ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ по дисциплине «Технология бумаги и картона» «Получение образцов бумаги и изучение влияния содержания клеящего компонента на их свойства»
Екатеринбург 2022 Цель работы: изучение влияния размола на свойства бумажной массы; изучение влияния содержания клеящего компонента на свойства бумаги. Задачи работы: Определить зависимость степени помола от времени измельчения; Получить массу с удовлетворительным показателем степени помола (СП ≥ 60°ШР); Определить зависимость средней длины волокна от степени помола; Рассчитать коэффициент ужирнения и на основании этого сделать вывод о помоле полученной массы; Получить образцы бумаги из полученной массы – с пропиткой клеевым составом и без нее; Определение прочности на разрыв получившихся образцов; Определение разрывной длины получившихся образцов; Определение капиллярной впитываемости получившихся образцов; Определение поверхностной впитываемости получившихся образцов; Формулировка выводов. Описание методики проведения работы Образцы бумажной массы получены из целлюлозы при 5000 оборотов. Далее полученная целлюлоза помещается в дезинтегратор и разбавляется водой до 5 л, определяется концентрация раствора, степень помола, длина волокна. Определение концентрации массы Тщательно перемешать массу и продолжать перемешивать в процессе отбора пробы. Пробы отбирают с помощью удобного сосуда быстрым движением, чтобы свести к минимуму отделение волокна от водной фазы суспензии. Была взята проба 150 мл суспензии. После ее фильтрации было получено влажное волокно, которое затем было помещено в сушильную камеру. Выход абсолютно сухого волокна из 150 мл суспензии составил 0,98 гр. В переводе на 100 мл концентрация массы равна 0,65 гр. Определение степени помола Степень помола массы в большинстве стран Европы определяют на приборе Шоппер-Риглера. Основные рабочие органы прибора, это стакан, дно которого выполнено из металлической сетки, и конус (на который устанавливается стакан) имеющий два выходных патрубка. Один патрубок расположен в нижней части конуса и имеет калиброванное отверстие диаметром 3,2 мм, второй в боковой части конуса диаметром 12 мм. Для проведения измерений берут 2 г абс. сухого волокна, разбавляют 1 л воды. Сетчатое дно стакана закрывают клапаном. После перемешивания исследуемую массу выливают в стакан, и открывают клапан. Вода, проходит сквозь сетчатое дно и формирующийся на нем слой волокон, и вытекает из патрубков. По объему воды, вытекшей из бокового патрубка, делают вывод о степени помола (СП), которую выражают рассчитывают по формуле  , °ШРгде V – объем воды, вытекшей из бокового патрубка; Исходя из полученной концентрации массы, было взято 306 мл суспензии и добавлено 694 мл воды. Степень помола определялась каждые две минуты. Были получены следующие значения.
Получен график зависимости СП от времени:  Степень помола, °ШР Время помола, мин Из графика видно, что показатель степени помола увеличивается с ростом времени помола. Определение средней длины волокон Для определения средней длины волокна используют прибор СДВ. Для анализа берут 6 г а.с. размолотого волокна, разбавляют 2 л воды и после перемешивания выливают в сосуд при закрытом клапане. Затем в сосуд устанавливают рамку и открывают клапан. Волокнистая суспензия выливается из аппарата в емкость, а рамку вместе с волокнами, которые задержались на лезвиях, переносят на рычажные весы и взвешивают. Масса сырых волокон, выраженная в дециграммах, дает весовой показатель, который характеризует длину волокна. Исходя из полученной концентрации массы, было взято 918 мл суспензии и добавлено 1082 мл воды. Для расчета средней длины волокна использовалась формула:  М – масса волокон, оставшихся на рамке. Для СП = 27 °ШР: m (сетки) = 50,94 г; m (сетка+волокно) = 67,83 г; М = 16,89 г = 168,9 дг Lср = 0,965 ∙ ln (168,9) – 2,455 = 2,49 мм Для СП = 65 °ШР: m (сетки) = 50,94 г; m (сетка+волокно) = 62,83 г; М = 11,89 г = 118,9 дг Lср = 0,965 ∙ ln (118,9) – 2,455 = 2,16 мм Определение коэффициента ужирнения Чтобы более полно судить о процессе размола массы, необходимо совместно контролировать степень помола и длину волокна. Соотношение в изменении этих двух показателей, называют коэффициентом ужирнения (К). Этот коэффициент позволяет судить о направлении процесса размола: идет ли размол в сторону гидратации (фибриллирования, ужирнения), или в направлении механического укорочения волокон (рубка). Коэффициент определяется как отношение прироста степени помола ΔСП к укорочению волокна ∆l, выраженному в процентах от исходной длины:  Если откладывать величину степени помола (СП °ШР) по оси абсцисс, а длину волокна – по оси ординат, то можно графически изобразить ход процесса размола.  Считают, что при коэффициенте ужирнения К > 1,6 масса очень жирного помола.  Средняя длина волокна, мм Степень помола, °ШР Из графика видно, что с увеличением показателя степени помола средняя длина волокна уменьшается. Из полученной суспензии были получены образцы бумаги с массой квадратного метра – 80 г. Часть образцов была получена с добавлением клеевого состава в количестве 0,2 % сухого клея и 0,4 % сухого клея. Определение прочности на разрыв в машинном направлении  P – предел прочности при растяжении, МПа; F – разрушающая сила, Н; S – площадь поперечного сечения образца, мм Образцы бумаги без пропитки: Ширина образцов: 15 мм Толщина образцов: 110 мкм S = 1,65 мм2
Образцы бумаги с пропиткой 0,2 % масс. сухого клея: Ширина образцов: 15 мм Толщина образцов: 105 мкм S = 1,575 мм2
Образцы бумаги с пропиткой 0,4 % масс. сухого клея: Ширина образцов: 15 мм Толщина образцов: 110 мкм S = 1,65 мм2
Из результатов видно, что содержание клеящего компонента не влияет на прочность на разрыв полученных образцов. Определение разрывной длины образцов Для характеристики сопротивления бумаги разрыву пользуются понятием разрывной длины. Разрывная длина – это длина полоски испытуемой бумаги, которая, будучи подвешена за один конец, оборвалась бы под собственным весом. Для определения сопротивления бумаги разрыву применяются вертикальные разрывные машины (динамометры) с маятниковым силоизмерителем. Для испытаний нарезают образцы бумаги шириной (15±0,1) мм. На маятнике машины устанавливают груз, при котором значение разрушающего усилия при испытании образцов должно быть не ниже 10 % предельного значения шкалы. По шкале скоростей определяют требуемую скорость опускания нижнего зажима, при которой разрыв образца наступает через 15...25 секунд от начала нагружения. Закрепляют в зажимах испытуемый образец, при этом полоску бумаги сначала вставляют в верхний зажим, затем нижний. Образец должен быть закреплен ровно, без перекосов, в слегка натянутом положении. Освобождают верхний зажим и маятник усилия. Нажимают кнопку ВНИЗ. B момент разрыва образца нижний зажим автоматически останавливается, а положение маятника фиксируется храповиком. Записывают показание прибора по шкале разрывного усилия. При нажатии кнопки ВВЕРХ нижний зажим возвращается в исходное положение. Придерживая маятник, нажимают на храповики, возвращают его в исходное положение и фиксируют. Винтом фиксируют положение верхнего зажима. Срезают куски разорванной полоски у самых оснований зажимов и откладывают их в сторону, сохраняя до конца испытаний серии образцов. Затем ослабляют верхний и нижний зажимы и вынимают оставшиеся концы полоски. Для расчета разрывной длины бумаги все отложенные разорванные полоски взвешивают с точностью до 0,001 г и определяют среднюю массу одной полоски. Разрушающее усилие (F) определяют, как среднее арифметическое результатов десяти измерений в машинном или поперечном направлении, либо среднее арифметическое измерений в обоих направлениях. Разрывную длину (L) в метрах вычисляют по формуле:  где F – разрушающее усилие, Н (кгс); lо – длина полоски между зажимами, м (мм); m – средняя масса полоски, кг (г). Образцы бумаги без пропитки:
Образцы бумаги с пропиткой 0,2 % масс. сухого клея:
Образцы бумаги с пропиткой 0,4 % масс. сухого клея:
Из результатов видно, что содержание клеящего компонента не влияет на разрывную длину полученных образцов. Определение поверхностной впитываемости образцов Сущность метода Кобба заключается в определении массы воды в граммах поглощенной поверхностью бумаги или картона при смачивании одной стороны испытуемого образца при определенных условиях в течение установленного времени, по разности взвешивания до и после смачивания. При использовании прибора с опрокидывающимся цилиндром сначала заливают воду в цилиндр, затем помещают образец на его торцовую поверхность испытуемой стороной к воде. Цилиндр закрывают герметически крышкой, переворачивают на 180°±1° и включают секундомер. Продолжительность контакта с водой выбирают в зависимости от впитываемости бумаги и картона. Если площадь испытуемой поверхности образца равна 100 см2, поверхностную впитываемость воды при одностороннем смачивании, Кобб, г/м, для каждого испытуемого образца бумаги или картона вычисляют по формуле:  m2 – масса образца после испытания, г; m1 – масса образца до испытания, г Образцы бумаги без пропитки: m1 = 1,19 г; m2 = 2,26 г, Кобб = 107 г/м2 Образцы бумаги с пропиткой 0,2 % масс. сухого клея: m1 = 1,24 г; m2 = 1,46 г, Кобб = 22 г/м2 Образцы бумаги с пропиткой 0,4 % масс. сухого клея: m1 = 1,31 г; m2 = 1,48 г, Кобб = 17 г/м2 Из результатов видно, что повышение содержания клеящего компонента уменьшает показатель поглощения воды поверхностью бумаги. Определение капиллярной впитываемости образцов Сущность метода заключается в определении высоты впитывания воды по капиллярам полоски бумаги, подвешенной вертикально и опущенной в воду нижним концом. Определение проводится на приборе В-2. Ванночку ставят на основании прибора и поворотом рукоятки опускают горизонтальную планку вниз до упора. В ванночку наливают столько воды, чтобы концы измерительных линеек касались ее. Затем планку поднимают и закрепляют предварительно нарезанные полоски бумаги размером 200 х 15 мм так, чтобы они были расположены вертикально и находились на расстоянии 1…2 мм от измерительных линеек. Планку осторожно опускают вниз до упора и включают секундомер. По истечении 10 мин определяют высоту впитывания по шкале. При неровной границе впитывания отсчет проводят по средней высоте. Дистиллированная вода при испытании должна иметь температуру (20±1) 0С. На приборе одновременно испытывают пять полосок. Проводят пять определений для каждого направления. Результат выражается как среднее арифметическое из пяти определений для каждого направления, округленное до 1 мм. Образцы бумаги без пропитки: h1 = 8 мм; h2 = 8 мм; Нср = 8 мм. Образцы бумаги с пропиткой 0,2 % масс. сухого клея: h1 = 5 мм; h2 = 3 мм; Нср = 4 мм. Образцы бумаги с пропиткой 0,4 % масс. сухого клея: h1 = 3 мм; h2 = 0 мм; Нср = 2 мм. Вывод: проделав данную работу, мы изучили влияние размола на свойства бумажной массы, а именно на степень помола и длину волокна. Сравнили свойства бумаги из полученной массы с добавлением клеящего компонента в различных пропорциях. |
