Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Powiadomienia systemowe

Sesja wygasła!

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: internal fibrillation

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Badanie mechanizmu i kinetyki fibrylacji wewnętrznej włókien celulozowych

Przybysz P.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

2012

Z. 430

1--164

Papier stanowi obecnie jeden z najpowszechniej stosowanych wytworów na świecie. Znajduje on zastosowanie, jako materiał do pisania, do wytwarzania opakowań oraz do celów sanitarno-higienicznych. Odnawialność bazy surowcowej, możliwość odzyskiwania i wielokrotnego wykorzystania włókien do produkcji papieru, a także ich biorozkładalność powodują, że papier znalazł trwałe miejsce wśród wyrobów przemysłowych stosowanych w rozwiniętych społeczeństwach i będzie również masowym i ekologicznym tworzywem w XXI wieku. W ciągu XX wieku i w pierwszej dekadzie XXI wieku zużycie wytworów papierowych ciągle zwiększało się, osiągając poziom 394 min ton w roku 2010, w Polsce 4,072 min ton. W przeliczeniu na jednego mieszkańca stanowi to ok. 107 kg na rok. Jednym z podstawowych procesów wpływających zarówno na jakość wytworów papierowych, jak i koszty ich wytwarzania jest proces mielenia papierniczych mas włóknistych. Jednostkowe zużycie energii w procesie mielenia mas włóknistych wynosi 200÷500 kWh/t, co stanowi 30÷50% ogólnego zużycia energii elektrycznej papierni. Przyczyną tego stanu jest niezmiernie niska sprawność energetyczna procesu mielenia oceniana przez różnych badaczy na poziomie od ułamka do kilku procent. Istniejący stan wynika m.in. z faktu, że pomimo ogromnych nakładów na badania naukowe zasada tego procesu nie uległa zmianie od XVII wieku. O impasie w zakresie badań dotyczących mielenia papierniczych mas włóknistych świadczy fakt, że od lat 70. XX wieku brak jest doniesień literaturowych o kluczowym znaczeniu dla rozwoju wiedzy o mechanizmie procesu mielenia. Opracowane dotychczas teorie procesu mielenia pochodzące z połowy XX wieku, opisują ten proces w sposób fragmentaryczny i jakościowy. Przedmiotem niniejszej pracy są badania dotyczące mechanizmu i przebiegu fibrylacji włókien - jednego z podstawowych efektów mielenia. Bezpośrednim zaś celem tych badań jest matematyczne opisanie kinetyki fibrylacji włókien oraz sprecyzowanie wpływu podstawowych czynników technologicznych na jej przebieg. Przedstawiony w niniejszej pracy przegląd literatury dotyczącej mechanizmu i przebiegu procesu mielenia papierniczych mas włóknistych wskazuje na ogromną złożoność tego procesu, a w szczególności na trudności z matematycznym opisem przebiegu tego procesu. Opierając się na zebranej wiedzy, a szczególnie na wynikach badań i koncepcjach wypracowanych w Politechnice Łódzkiej, podjęto w niniejszej pracy działania zmierzające do opracowania matematycznego modelu przebiegu fibrylacji wewnętrznej włókien - najważniejszego podstawowego efektu mielenia. Według opracowanej hipotezy w trakcie każdego przepływu masy włóknistej przez strefę mielenia określona ilość włókien niemielonych o wskaźniku WRV0 zostaje zmielona do wartości WRV granicznego (WRVlim). W każdym kolejnym przepływie, pomimo, że ilość obrabianej masy w strefie mielenia jest stała, lecz włókna, które osiągnęły w poprzednich cyklach przepływu WRVlim nie ulegają już obróbce. Według tej hipotezy równanie określające zmianę WRV włókien w funkcji czasu ma postać: WRVt=WRVlim-(WRVlim-WRV0)•(1-α) t W równaniu tym wskaźnik α określa stosunek masowy włókien poddanych obróbce do ogólnego strumienia masowego włókien. Wskaźnik WRVlim charakteryzuje zaś intensywność procesu mielenia w danym urządzeniu mielącym. Powyższe równanie zweryfikowano w warunkach laboratoryjnych. Wykonano mielenia masy siarczanowej niebielonej sosnowej w różnych urządzeniach mielących (w młynkach PFI, Jokro oraz holenderze Valleya). Ponadto mielono różne masy włókniste (siarczanowa bielona sosnowa, siarczanowa bielona brzozowa, siarczanowa bielona eukaliptusowa, makulaturowa) w holendrze Valleya. Uzyskane wyniki w pełni potwierdziły słuszność przyjętej hipotezy badań. W celu dodatkowego uogólnienia uzyskanych wyników badań, opracowane równanie zweryfikowano, wykorzystując wyniki innych badaczy analizujących mechanizm i kinetykę procesu mielenia uzyskane w skali półtechnicznej. Badania te potwierdziły poprawność przyjętej hipotezy badań. Pozytywne zweryfikowanie przedstawionego hipotetycznego modelu przebiegu procesu mielenia stanowi istotny wkład w rozwój wiedzy o mechanizmie procesu mielenia i impuls do usprawnienia i optymalizacji tego procesu. Można więc wnioskować, że ogólna postać opracowanego równania może być wykorzystana do kompleksowego opisu przebiegu podstawowych efektów procesu mielenia mas włóknistych. Badania te stanowią podstawę do usprawnienia lub optymalizacji procesu mielenia, a w szczególności zmniejszenie energochłonności tego procesu.

Currently, paper is one of the most commonly used products in the world. It is used as writing, packaging material and for hygienic purposes. Paper has already established a significant position among other industrial materials due to renewability of raw material, possibility of recovery, multiple usages of fibers for production process and biodegradability. It is presently used in developed societies and will be also a mass and ecological material of the XXI century. Paper consumption during the XX century and in the first decade of the XXI century was constantly increasing; reaching level of 394 million metric tons in 2010, in Poland it is 4,072 million metric tons. Consumption of paper per head is 107 kg. Refining is one of the basic specific operations that hasboth great influence on quality of paper products and costs of production process. Specific energy consumption for refining of pulp is approximately 200÷500 kWh/t, that is 30÷50% of general consumption of electrical energy in a paper mill. The reason for such state of affairs is extremely low energy efficiency of refining process. It is estimated by various researchers to be in the range from fraction to few pro cents. Despite vast investments in scientific research, the principle of this process has not changed significantly since XVII century. There is impasse in the field of pulp refining and there is no new fundamental information in scientific literature concerning progress in refining since 70’s of the XX century. All refining theories were elaborated in the 50’s of XX century and described this process only in partial and qualitative way. The topic of the paper is research of mechanism and kinetics of fiber fibrillation - one of the basic refining effects. The direct goal of the work is a mathematical description of fibers fibrillation kinetics and precise estimation of influence of operational conditions. The work contains review of scientific literature concerning mechanism and kinetics of pulp refining process and shows how complex and difficult for mathematical description this process is. Based on the gathered information and especially results and conceptions prepared at the Technical University of Lodz, the work presents actions leading to elaboration of mathematical model of internal fibrillation - the most important refining basic effect. According to the scientific hypothesis presented in the work, during every flow of pulp through refining zone, a specific number of unrefined fibers, that has WRV parameter equal to WRV0, are refined to the maximal value of WRV parameter (WRVlim). In every following cycle the number of fibers going through refining zone is the same, however the fibers that had already reached value WRVlim, cannot be further refined. Based on the hypothesis, equation describing change of fibers WRV as a function of time can be presented by equation: WRVt=WRVlim-(WRVlim-WRV0)•(1-α) t In this equation parameter α describes mass ratio of refined fiber to total mass stream of fibers. Parameter WRVlim characterizes intensity of process in given refiner. The above equation was initially verified for laboratory conditions. Unbleached pine sulfate pulp was refined in different laboratory-scale refiners (Jokro mill, PFI mill, and Valley beater). Furthermore, a series of various pulps (bleached birch sulphate pulp, bleached eucalyptus sulphate pulp, bleached pine sulphate pulp, recovered OCC pulp) were refined in Valley beater. Obtained results fully confirmed Tightness of the assumed scientific hypothesis. In order to further generalize obtained results, the elaborated equation was verified also for results presented by other researchers. They performed experiments in semi-technical scale. In this case, Tightness of the assumed scientific hypothesis was also confirmed. Successful verification of presented hypothetical model of refining process is a significant contribution to development of knowledge in the field of refining mechanism and is an impulse to improve and further optimize refining process. It may be assumed, that general formula of the obtained equation may be used for complex description of kinetics of basic refining effects for pulp. The research performed in the work may be a base for optimization of refining process, with the particular consideration of reduction of energy consumption for refining.

Interfibrillar hydrogen bonds breaking in refining of fibrous pulp

Godlewska K. U., Rawicka A.

Polish Journal of Chemical Technology

2003

Vol. 5, nr 4

44-46

During refining process fibres are subjected to mechanical action to develop their optimal papermaking properties with respect to the product being made. Primary effects of refining (ace. Szwarcsztajn) differs refined fibres from no refined, they will not divide it self in to straighter components, and the effects include internal and external fibrillation as well as fibres shortening. During internal fibrillation water penetrate to areas between fibres structural elements breaking hydrogen bonds. The created connections, called "water-hydrogen bonds" are weaker than hydrogen bonds. Internal fibrillation is qualified as degree of swelling by fibres and is expressed in (%) as a WRV (water retention value). The aim of my research was to see if we could describe by empirical equation relations between some process variables affecting refining time, concentration of beaten pulp, beater lever load and internal fibrillation changes. Developed equation precisely describing dependence of WRV changes on concentrations, charge and time is proposed.