Свойства изготавливаемой бумаги зависит от вида используемых волокон, химических вспомогательных веществ, а также от качества размола. Поэтому размол – наиболее важная операция в технологии приготовления бумажной массы. В процессе размола волокна полуфабриката под действием механических сил укорачивается, фибриллиризуется и набухает в водной среде массы.
Под понятием «фибриллирование» понимают расщепление волокон целлюлозы в продольном направлении. Как известно целлюлозное волокно полое тело, стенки которого состоит из многих слоев, так называемых ламелей. Эти ламели в свою очередь построены из большого числа фибрилл. В процессе размола под действием рабочих органов размольного аппарата разрушаются связи между отдельными фибриллами и микрофибриллами волокна. Часть фибрилл при этом полностью отделяется от волокна, а большое количество их остается висеть на волокне в виде бахромы. Фибриллирование способствует значительному увеличению активной поверхности волокна. Такие волокна плотно сближаются и легче связываются при бумагообразовании.
Размол волокнистого материала производится в размольных аппаратах периодического и непрерывного действия. В современных предприятиях, хотя размольные аппараты периодического действия не устанавливают, однако они находят применение в лабораториях и малых предприятиях.
Массный ролл был изобретен в Голландии в XVII веке. Он в течение двух с половиной столетий являлся основным размалывающим аппаратом. Как периодический аппарат роль имеют следующие недостатки: низкий коэффициент полезного действия (15 - 30%); периодичность работы, что не дает возможность воспроизводить результаты предыдущих размолов.
На рис. 1. приведена схема массного ролла периодического действия.
Рис. 1. Массный ролл периодического действия
1 – ванна; 2 – средняя разделительная стенка; 3 – рабочий канал; 4 – планка неподвижных ножей; 5 – колпак рольного барабана; 6 – обратный канал; 7 – механизм прижима рольного барабана; 8 – горка; 9 – отражатель (шабер); 10 – рольный барабан; 11 – ограничитель механизма прижима; 12 – песочница; 13 – массовыпускной клапан; 14 – грязевой клапан.
Ванна 1 овальной формы, изготовляется из железобетона. Ее внутренние стенки с целью уменьшения трения цементируется или облицовывается глазурованными плитками. Ванна разделяется продольной средней стенкой 2 на два неравных по ширине канала: рабочий канал 3 и обратный канал 6. В рабочем канала размещены горка 8, которая возвышается над осью барабана на 70-250 мм, планка 4, и размалывающий барабан 10. Благодаря горке создается напор массы, необходимый для движения массы.
На планке 4 размещаются неподвижные ножи, а на поверхности барабана устанавливаются подвижные ножи. При вращении размалывающего барабана с окружной скоростью 10-12 м/сек масса с концентрацией 8 % проходит через зазор между неподвижными и подвижными ножами и перебрасывается через горку. Далее она по обратному каналу возвращается в рабочую часть и вновь размалывается между ножами. Циклы повторяются до получения требуемой степени помола массы. При движении массы по рабочему каналу песок оседает в песочнице 12. По окончании процесса масса выпускается из ванны через массовыпускной клапан 13.
Размалывающими конструктивными элементами ролла являются барабан 10 с ножами и планка 4 с закрепленными неподвижными ножами. На рис.2 приведена конструкция рольного барабана.
Рис. 2. Конструкция барабана
1 – стальной вал; 2 – чугунные шайбы; 3 – деревянные бруски; 4 – ножи; 5 – стягивающее кольцо; 6 – пластины (скребки).
Конструкция барабана включает вал 1, на который насажены чугунные шайбы 2, на поверхности которых прорезаны канавки для установки ножей 4. В канавках ножи закрепляются деревянными брусками 3, которые при замачивании набухают и зажимают ножи. С обоих торцов в прорезы барабана и ножей вставляют в горячем состоянии стальные стягивающие кольца 5. После остывания кольца крепко притягивают ножи к шайбам барабана. Ножи на барабане устанавливают параллельно оси на расстоянии 35-40 мм друг от друга.
Прежде чем перейти к описанию конструкции размольных аппаратов непрерывного действия остановимся в механизме их действия.