Наружная поверхность - волокно
Cтраница 2
Физическую природу происходящих при сушке необратимых изменений свойств волокон связывают с тем, что вначале при сушке сжимается внутренний канал и поры волокон. Трубчатая форма волокон переходит в ленточную. Затем к наружной поверхности волокон прилипают отдельные фибриллы и мелкие волоконца. Наконец, десорбируется вода из стенок волокон, что особенно сказывается на необратимости свойств высушенных растительных волокон. [16]
 |
Конструкция конической мельницы. [17] |
Необходимость размола в процессе изготовления бумажных диффузоров обусловлена следующими основными причинами. Для получения прочной и равномерной отливки необходимо, чтобы наряду с длинноволокнистой фракцией в ней присутствовали и мелкие волокна, которые уменьшают хлопьеобразование при отливе и заполняют просветы между длинными волокнами, поэтому в процессе размола производится укорочение волокон. Кроме того, при размоле волокна расщепляются на фибриллы, при этом происходит развертывание наружной поверхности волокна, что создает условия для установления межволоконных связей и повышает механическую прочность бумаги. При размоле происходят два вида явлений: чисто механическое воздействие размалывающей гарнитуры на растительные волокна с изменением их формы и размеров и коллоидно-химическое воздействие, проявляемое в виде так называемой гидратации волокон. [18]
Этот условный показатель выражает в километрах ( метрах) длину полоски бумаги, при которой она порвется под влиянием собственной тяжести, когда она будет подвешена за один конец. Из самого определения этого понятия видны его условность и несовершенство. Однако этот показатель прочности бумаги другим пока не заменен и является общепринятым в практике мировой бумажной промышленности. Из рис. 6 видно, что в результате процесса размола увеличиваются силы связи между волокнами. Это объясняется увеличением наружной поверхности волокон, главным образом за счет их фибриллирования. Этот фактор в большинстве случаев способствует увеличению основных показателей механической прочности бумаги. [19]
Однако волокна при этом не отрываются друг от друга, во-первых, потому, что их длина обеспечивает большую поверхность соприкосновения, а закручивание создает трение вследствие бокового давления волокон друг на друга, и, во-вторых, потому, что пластификация необработанных водой волокон целлюлозы сравнительно мала. Если волокна пропитаны бензолом и выставлены на воздух перед испытанием, то испарение влаги из них вызывает дегидратацию волокон, отвердевание их и, несмотря на некоторое смазывающее действие бензола, приводит к уменьшению скольжения и нарушению равномерного распределения нагрузки между волокнами, что понижает прочность. На то, что уменьшение прочности вызвано именно удалением воды из волокон, указывает тот факт, что такое же уменьшение получается от обычной просушки. Еще недостаточно ясно, почему вымачивание в абсолютном спирте снижает прочность нитки примерно настолько же, как сушка или вымачивание в бензоле. Может быть-потому, что спирт, в противоположность воде, обладает совсем малым пла-стицирующим действием на наружную поверхность естественного волокна или совсем не имеет его, несмотря на то, что спирт может пластицировать поверхность фибрилл за счет наличия в них полярных связей, освобождающихся при разрушении первичных волокон при размоле. [20]
Высокие гигроскопические свойства газетной бумаги объясняются не только ее пористой структурой, но также высоким содержанием в древесной массе гемицеллюлоз, обладающих повышенной способностью к абсорбции водяных паров. Отсутствие гемицеллюлоз в растительных волокнах или их незначительное количество резко снижает равновесную влажность подобных волокон. В этом легко убедиться на примере хлопка, содержащего наиболее низкое равновесное влагосодержание. С увеличением относительной влажности от 30 до 60 % показатель степени проклейки бумаги, выражаемый по штриховому методу определения, непрерывно снижается, а с понижением в тех же пределах относительной влажности воздуха величина этого показателя повышается. Установлено, что с увеличением степени помола волокнистой массы величина равновесной влажности изготовляемой бумаги несколько повышается. Это может быть связано с тем, что при увеличении степени помола массы развертывается наружная поверхность волокон и увеличивается адсорбция влаги на этой поверхности. Возможно, что при высокой относительной влажности окружающего воздуха играет роль и усиление капиллярных сил. [21]
Известно, что натуральные и синтетические волокна неоднородны, так как наряду с аморфными участками они содержат высокоориентированные кристаллические области. Молекулы красителя имеют довольно большие размеры ( минимальный молекулярный вес около 200), и трудно представить, чтобы они могли проникнуть в кристаллические области волокна. Следовательно, диффузия красителя должна происходить через аморфные области волокна. Натуральные целлюлозные и белковые волокна содержат очень большое число гидрофильных групп и при погружении в красильную ванну поглощают воду, значительно набухая. Набухание ограничивается аморфными областями; молекулы волокна в этих участках удаляются друг от друга и получают большую свободу движения. В некоторых случаях могут образоваться каналы или трещины, по которым будет диффундировать краситель. Результаты подобных исследований весьма неопределенны, поскольку при вычислениях, основанных на измерении набухания и проницаемости, необходимо предполагать наличие каналов цилиндрической формы с одинаковыми диаметрами и резко обозначенными стенками; в действительности же форма каналов неправильная, четких границ не наблюдается, и их размеры, по-видимому, самые различные. Как бы то ни было, данные, имеющиеся для хлопка, вискозного волокна и шерсти, указывают на достаточный размер пор для проникновения молекул красителя. Проникновение красителя через аморфные области механически замедляется переплетенными молекулами волокна. Оно может происходить только при условии, что в результате случайных тепловых колебаний, перед молекулой красителя появляется свободное пространство или что молекула красителя приобретает энергию, достаточную для того, чтобы сдвинуть препятствующие ее движению молекулы волокна. Другое значительное препятствие диффузии-это силы адсорбции между красителем и волокном, которые заставляют молекулы красителя соединяться с молекулами волокна или адсорбироваться на них на наружной поверхности волокна. Диффузия может протекать только при разрыве связей между волокном и красителем. Таким образом, диффузия красителя в волокно является ступенчатым процессом, требующим значительной энергии активации, которая определяется, с одной стороны, чисто механическим препятствием со стороны молекул волокна, а с другой-силами притяжения между красителем и волокном. Иными словами, диффузия будет тем медленнее, чем более компактными и менее набухшими будут аморфные части волокна; кроме того, высокое сродство красителя к волокну также замедляет диффузию. Если процесс крашения продолжается достаточно долго, то между красителем, адсорбированным на волокне, и красителем, остающимся в растворе, устанавливается определенное равновесие. Распределение красителя между этими двумя фазами определяется химическим сродством красителя к волокну, которое зависит от изменения свободной энергии при адсорбции молекулы красителя и количественно может быть оценено при помощи описанных в литературе методов. [22]
Страницы: 1 2