ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ПРОСВЕТ БУМАГИ by T Sh

Химия растительного сырья. 1999. №2. С. 149–153

УДК 676.2.017.27+676.2.07.7

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ПРОСВЕТ БУМАГИ  Ю.Г. Малахова, В.В. Левшина, А.В. Бывшев Сибирский государственный технологический университет, Красноярск (Россия) E-mail: repyakh@sibstu.kts.ru Проведено определение равномерности просвета бумаги гравиметрическим, оптическим и экспертным методами. Полученные данные коррелированы. Установлено, что более равномерный просвет имеют образцы бумаги, состоящие из 30% неразмолотых целлюлоз хвойных пород и 70% целлюлозы лиственных, длина основной части волокон этих образцов – от 0.4 мм до 1.0 мм. В образцах с неудовлетворительным просветом присутствует около 10% волокон длиной более 1 мм.

Просвет бумаги характеризует степень одно-

пересушивают, а это приводит к увеличению пы-

родности ее структуры, то есть степень равно-

лимости, электризации статическим электриче-

мерности распределения в ней волокон. О про-

ством. Сильнооблачная бумага выглядит пятни-

свете судят по наблюдению бумаги в проходя-

стой и обнаруживает пониженное значение пока-

щем свете. При этом бумага просвечивает, и

зателя белизны [1]. Неоднородная структура

можно наблюдать насколько она оптически од-

приводит к неравномерному окрашиванию по-

нородна. Облачность бумаги, то есть наличие в

верхности бумаги, оказывает негативное влияние

ней светлых и темных мест свидетельствует о

на показатели механической прочности, возду-

недостаточно равномерном расположении в бу-

хопроницаемость, впитывающую способность,

маге волокон и неравномерной ее толщине [1].

электроизоляционные свойства.

Однородность просвета – одна из наиболее

Развитие измерительной техники позволило

значимых потребительских характеристик бума-

разработать технические средства для оценки ве-

ги, в частности, писчей. Бумага с неудовлетвори-

личины просвета. Наиболее часто используются

тельным просветом отличается невысокими эс-

оптические методы, сущность которых заключа-

тетическими показателями, плохими печатными

ется в фиксировании фотометрических колеба-

свойствами и при увлажнении становится волни-

ний светопроницаемости бумаги [3–15]. Недос-

стой.

таток этих методов в том, что численные вели-

Р.Э. Рейзиньш [2] указывает, что бумага, не-

чины определений зависят не только от распо-

равномерная по просвету, а следовательно, и по

ложения волокон в бумаге, но и от красящих

толщине, отличается повышенной склонностью к

компонентов, которые из-за неравномерного

короблению поверхности. Каландрирование бу-

расположения в бумаге могут внести некоторую

маги облачного просвета может привести к обра-

погрешность в результаты измерений. Использо-

зованию брака: появляются залощенные пятна,

вание рентгеновских лучей для характеристики

возникающие вследствие повышенного уплотне-

просвета бумаги практически не нашло приме-

ния утолщенных мест бумажного полотна. Об-

нения. Однако, Д.М. Фляте [1] считает, что ме-

лачная бумага обычно имеет и неравномерную

тод использования β-лучей для этой цели себя

влажность, для ее выравнивания бумажный лист

оправдывает. В работах Г.Э. Финкельштейна

150

Ю.Г. МАЛАХОВА, В.В. ЛЕВШИНА, А.В. БЫВШЕВ

[12–13] обоснована практическая пригодность

Объектом исследования были: беленая суль-

оптического метода для контроля структуры бу-

фитная целлюлоза хвойных пород, марка А-1,

маги. Для доказательства им была использована

Красноярского ЦБК; беленая сульфатная целлю-

оценка структурной неоднородности бумаги пу-

лоза хвойных пород, марка ХБ-4 и беленая суль-

тем взвешивания узких ее полосок [13].

фатная целлюлоза лиственных, марка СБ-1,

Многообразие подходов и методов определе-

Братского ЛПК. Размол целлюлозы проводился в

ния различных параметров, характеризующих

лабораторном ролле при концентрации массы

неравномерность просвета, часто приводит к не-

1%. Были отобраны пробы со степень помола 30

сопостовимости результатов. Вследствие этого

и 40 °ШР. По аналогии с нашими исследования-

однородность просвета на практике определяется

ми [14] были составлены композиционные смеси

визуально, а в стандартах приводятся только ка-

различного состава (табл. 1), в которых была оп-

чественные требования к однородности типа

ределена степень помола.

«просвет бумаги должен быть равномерным». Равномерность просвета бумажного полотна

Таблица 1. Состав и степень помола композиционных смесей

обуславливается целым рядом факторов, описа-

№

ние которых и механизм взаимодействия рас-

сме-

крыты еще далеко не полностью. К ним следует

си

отнести степень и характер помола волокнистой

30% Хн/р(САЦ) + 70%Х32(САЦ)

30% Хн/р(САЦ) + 70%Х40(САЦ)

70% Хн/р(САЦ) + 30%Л38(САЦ)

30% Хн/р(САЦ) + 70%Л38(САЦ)

массы, наличие или отсутствие в массе наполняющих и проклеивающих веществ, величину концентрации массы, поступающей на сетку бу-

Степень Композиционный состав, %

помола, °ШР

30% Хн/р(СИЦ) + 70%Х30(СИЦ)

магоделательной машины постоянство этой кон-

30% Хн/р(СИЦ) + 70%Х42(СИЦ)

центрации, скорость поступления массы на сет-

70% Хн/р(СИЦ) + 30%Л38(САЦ)

ку, относительно скорости самой сетки, условия

30% Хн/р(СИЦ) + 70%Л38(САЦ)

тряски на сеточном столе, температуру бумаж-

где Х – целлюлоза хвойных пород, Л – листвен-

ной массы при ее поступлении на сетку, рН сре-

ных; н/р – неразмолотая; 30, 32, 38, 40 – степень

ды при отливе бумаги, конструктивные особен-

помола, °ШР; САЦ – сульфатная целлюлоза

ности сеточного стола бумагоделательной маши-

хвойных пород, марка ХБ-4; СИЦ – сульфитная

ны и другие.

целлюлоза хвойных пород, марка А-1.

Нами была поставлена задача исследовать

При определении просвета экспертным спосо-

влияние композиционного состава на равномер-

бом был использован метод ранжирования. В экс-

ность просвета бумажного полотна. Для ее реа-

пертном опросе участвовали 10 экспертов, кото-

лизации мы выбрали следующие методы опреде-

рые расставили исследуемые образцы бумаги в

ления просвета:

порядке предпочтения, причем образец с худшим

оптический, заключающийся в фиксировании колебаний белизны бумаги;

просветом получал ранг, равный 0, а с наилучшим – 7. Расчет коэффициента конкордации под-

гравиметрический, основанный на колебани-

твердил согласованность мнений экспертов. Ре-

ях массы небольших участков бумажного полот-

зультаты экспертного опроса представлены в таб-

на;

лице 2, из которой видно, что лучший просвет экспертный, основанный на чувственном вос-

приятии просвета бумаги группой лиц.

имеют образцы № 4 и 8, удовлетворительный – № 2 и 6. Остальные образцы признаны неудовлетворительными по качеству просвета (№ 1, 3, 5, 7).

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ПРОСВЕТ БУМАГИ

151

В основе определения просвета гравиметри-

°ШР. Такую же степень помола имеют образцы

ческим методом лежит взвешивание образцов

№ 2 и 6, которые составлены из 30% неразмоло-

бумаги площадью 1 см и вычисление средне-

той целлюлозы и 70% размолотой до 40%, но

квадратичного отклонения: чем больше эта вели-

просвет бумаги у этих образцов несколько хуже.

чина, тем выше структурная неоднородность бу-

Неудовлетворительным является просвет у об-

маги. Объем выборки – 50.

разцов №№ 3 и 7, степень помола которых равна

Известно, что показатель белизны (оптиче-

20 °ШР. Высокое содержание (70%) армирующе-

ский метод) может косвенно характеризовать

го компонента – целлюлозы хвойных приводит к

просвет бумаги, его определение в 50 точках бу-

образованию более крупных флокенов, ухуд-

мажного листа и вычисление среднеквадратич-

шающих просвет бумаги. Образцы № 1 и 5 име-

ного отклонения также могут дать количествен-

ют недостаточно развитую структуру наполни-

ную оценку равномерности просвета. Результаты

теля (которым является размолотая целлюлоза

определения просвета гравиметрическим и опти-

хвойных пород), что подтверждает недостаточно

ческим методами представлены в таблице 3.

высокая степень помола смеси – 26 °ШР.

Данные таблиц 2 и 3 были обработаны мето-

Измерение средней длины волокон исследуе-

дом корреляционного анализа. Установлено, что

мых образцов показало, что для лучших образ-

между методами существует положительная

цов № 4 и 8 этот показатель равен 0.8 мм и

корреляционная связь.

0.9 мм соответственно; для неудовлетворитель-

Из этого следует, что исследуемые образцы

ных – от 0.9 мм до 1.4 мм. Между значением

бумаги по качеству просвета можно разделить на

средней длины волокон и просветом существует

три группы: лучшие, удовлетворительные и не-

положительная корреляционная связь (R=0.62).

удовлетворительные (табл. 4). Установлено, что

Анализ фракционного состава показал, что в

лучшим просветом отличаются образцы, со-

лучших образцах имеет место высокое содержа-

стоящие из 30% неразмолотой целлюлозы хвой-

ние мелкой фракции (более 80%), в неудовлетво-

ных пород (сульфатной или сульфитной) и 70%

рительных – от 45% до 65%. Содержание сред-

целлюлозы лиственных. Степень помола компо-

ней фракции в лучших образцах около 20%, в

зиционных смесей № 4 и 8 равна, в среднем, 30

неудовлетворительных – от 30% до 45%.

Таблица 2. Результаты экспертного опроса № образца

Эксперты

Среднее значе-

ние

2.0

4.2

0.9

6.6

1.0

4.0

2.5

6.4

Ю.Г. МАЛАХОВА, В.В. ЛЕВШИНА, А.В. БЫВШЕВ

152

Таблица 3. Определение просвета гравиметрическим и оптическим методами

Таблица 4. Оценка качества просвета исследуемых образцов Номер

Среднеквадратичное отклонение, найденное по методу оптическому, гравиметриче-

Оценка

скому, г, х 10-4

Лучшие

2.24

0.51

2.40

0.29

2.86

0.57

1.92

0.39

3.64

0.41

Неудов-

2.58

0.52

летвори-

3.67

0.69

тельная

2.02

0.26

№ образца

Композиционный состав, %

смеси

Удовлетворительная

30% Хн/р(САЦ) + 70%Л38(САЦ)

30% Хн/р(СИЦ) + 70%Л38(САЦ)

30% Хн/р(САЦ) + 70%Х40(САЦ)

30% Хн/р(СИЦ) + 70%Х42(СИЦ)

30% Хн/р(САЦ) + 70%Х32(САЦ)

70% Хн/р(САЦ) + 30%Л38(САЦ)

30% Хн/р(СИЦ) + 70%Х30(СИЦ)

70% Хн/р(СИЦ) + 30%Л38(САЦ)

№8

Количество волокон

№4 60 50 40 30 20

60 50 40 30 20 10

10 0

0 0,4

0,7

1,3

1,6

1,9

2,2

2,5

2,8

3,1

3,4

3,7

4,3

0,4

0,7

1,3

1,6

Количество волокон

50 40 30 20 10 1,3

1,6

1,9

2,2

2,5

2,8

3,1

3,4

3,7

4,3

30 20 10 1,6

1,9

2,2

2,5

4,6

30 20 10

4,6

Количество волокон

1,3

4,3

0,4

0,7

1,3

1,6

1,9

2,2

2,5

2,8

3,1

3,4

3,7

4,3

4,6

4,3

4,6

№7

Длина волокна, мм

0,7

3,7

№3

0,4

3,4

Длина волокна, мм

3,1

0 1

2,8

№5

0,7

2,5

Длина волокна, мм

№1

0,4

2,2

4,6

Длина волокна, мм

1,9

2,8

3,1

3,4

3,7

4,3

4,6

60 50 40 30 20 10 0

0,4

0,7

1,3

1,6

1,9

2,2

2,5

2,8

3,1

3,4

3,7

Длина волокна, мм Длина волокна, мм Рис. Гистограмма длины волокон в лабораторных образцах: а) лучшие образцы; б) неудовлетворительные

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ПРОСВЕТ БУМАГИ

Были построены гистограммы длины волокон для лучших и неудовлетворительных образцов, полученных лабораторным способом (см рис.). Гистограммы для лучших образцов имеют пик, сдвинутый влево, основная часть волокон имеет длину (0.4–1.0) мм; в неудовлетворительных об-

153

на хлопьеобразование волокон при изготовлении бумаги: Автореф. дис. ... канд. тех. наук. Л., 1973. 12 с. 6. Пузырев С.А., Иншаков М.Д., Балмасов Е.Я., Зотова-Спановская Н.Ф. Испытание бумаги и картона. М., 1966. 386 с. 7. Исследование коэффициента вариации и среднего размера неоднородности для различных типов бума-

разцах достаточно много волокон длиной более

ги с разным качеством просвета. Анненков А.М., Галак-

1 мм.

тионов Б.В., Иванова Е.И. Бумажная пром-сть. 1990.

Такие же гистограммы были построены нами для лучших (№6 и №10) и худших (№1 и №7) образцов писчей бумаги), полученной промышленным способом. Лучшие по равномерности просвета и по качеству в целом промышленные образцы (№6 и №10) состоят на 20–30% из целлюлозы хвойных пород и на 70–80% – лиственных, имеют

№9. С. 13–14. 8. Кейси Д.М. Свойства бумаги и ее переработка. М., 1960. Т. 2. 650 с. 9. Глобус Ф.Е. Методика исследования хлопьеобразования в потоке волокнистой суспензии и просвета бумаги // Химическая переработка древесины: Сб. тр. ЛТА им. С.М. Кирова. Л., 1972. С. 97–99. 10. Галактионов Б.В., Иванова Е.И., Сырников Ю.П.

среднюю длину около 1.0 мм, содержание мелкой

и др. Объективная оценка просвета бумаги // Известия

фракции около 60%. Худшие образцы (№1 и №7)

С-П ЛТА, С-Пб., 1995. С. 117–131.

состоят на 90–95% из целлюлозы хвойных, сред-

11. Пузырев С.С., Савицкий Е.Е., Смолин А.С., Фо-

няя длина – 1.2–1.6 мм, содержание мелкой фрак-

мина М.Л. Факторы, влияющие на просвет бумажного

ции 30–40%.

листа // Химия и технология бумаги: Межвуз. Сб. Л., 1978. Вып. 6. С. 116–121.

Список литературы 1. Фляте Д.М. Свойства бумаги. М., 1976. 648 с. 2. Рейзиньш Р.Э. Неравномерность листа бумаги и ее влияние на остальные качественные показатели продукции // Бумажная пром-сть. 1963. №12. С. 4–6. 3. Балмасов Е.Я. Измерение просвета бумаги // Бумажная пром-сть. 1960. №5. С. 12. 4. Вайсман Л.М. Структура бумаги и методы ее контроля. М., 1973. 150 с. 5. Глобус Ф.Е. Исследование факторов, влияющих

12. Финкельштейн Г.Э. Неоднородность бумаги и потребительские свойства // Бумажная пром-сть. 1972. №10. С. 21–22. 13. Финкельштейн Г.Э. Исследование неравномерности просвета бумаги и ее связи с прочностью и электрическими свойствами. Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Л., 1970. 16 с. 14. Бывшев А.В., Левшина В.В., Мельничук Н.М. Влияние композиционного состава бумаги на когезию ее листа // Целлюлоза, бумага, картон. 1995. №7–8. С. 18–19. Поступило в редакцию 31.05.1999