Jak odmierzać masę papierniczą, aby uzyskać równe arkusze w formie z wysoką ramką

Ręczna forma do wlewania masy składa się z wysokiej ramki, wewnątrz której wlewa się masę papierniczą. Forma stoi w kuwecie wypełnionej wodą. W poradniku Arnolda Grummera Jak zrobić papier opisano taki układ i odróżniono go od zanurzania płytkiej ramki w kadzi z masą papierniczą. Montuj sprzęt i ustalaj poziom wody zgodnie z instrukcjami producenta.

Rozróżniaj trzy pomiary:

• Dawka suchego włókna: ilość materiału papierniczego przeznaczona na jeden arkusz.
• Objętość zawiesiny: ilość mieszanki włókna i wody, którą wlewasz.
• Gramatura gotowego arkusza: masa wysuszonego arkusza podzielona przez jego powierzchnię, wyrażona w gramach na metr kwadratowy, czyli GSM.

Objętość zawiesiny jest użytecznym sposobem odmierzania dawki tylko wtedy, gdy jej stężenie włókna jest znane i jednorodne. Kubek zawiesiny bogatej w wodę i kubek zawiesiny o dużym stężeniu włókien oznaczają różne receptury. Ważenie wyciśniętej garści mokrej masy również nie pozwala ustalić, ile waży w niej woda.

Do wstępnej kalibracji użyj jednego materiału i pomiń ozdobne dodatki. Zapisz początkową masę suchego materiału jako praktyczny pomiar do receptury; nie opisuj jej jako laboratoryjnego pomiaru włókna całkowicie pozbawionego wilgoci. Dokumentacja Magnolia PaperWeight wydawnictwa Magnolia Editions opisuje obliczanie zapotrzebowania na włókno na podstawie wymiarów arkusza i docelowej gramatury.

Wybierz docelowy rozmiar i gramaturę arkusza. Jeśli chcesz po prostu powtórzyć arkusz, który już Ci się podoba, jego masa po całkowitym wysuszeniu może posłużyć jako początkowa wartość docelowa dla kolejnego arkusza o takich samych wymiarach.

W przypadku prostokątnego arkusza użyj wzorów:

Powierzchnia w m² = szerokość w cm × wysokość w cm ÷ 10 000

Docelowa masa arkusza w gramach = powierzchnia w m² × docelowa gramatura GSM

W Magnolia PaperWeight wydawnictwo Magnolia Editions wyjaśnia odpowiadające temu obliczenie masy na podstawie powierzchni.

Oto przykładowe obliczenie, a nie uniwersalna receptura na masę papierniczą. Dla arkusza o wymiarach 20 × 25 cm i gramaturze 120 GSM:

• Powierzchnia = 20 × 25 ÷ 10 000 = 0,05 m².
• Docelowa masa gotowego arkusza = 0,05 × 120 = 6 g.
• Na pierwszą próbę użyj 6 g suchego materiału wyjściowego na arkusz.

Przy wstępnych obliczeniach zmierz rzeczywisty otwór formujący ramki. Po wysuszeniu zmierz gotowy arkusz, jeśli zależy Ci na dokładnej gramaturze GSM. Oblicz jego rzeczywistą gramaturę na podstawie gotowych wymiarów, zamiast zakładać, że są one równe wymiarom otworu.

Potraktuj obliczoną dawkę jako wartość początkową. Przykład wylewania masy w materiałach Magnolii podkreśla, że trzeba przenieść całą masę papierniczą, i zwraca uwagę, że wilgotność wpływa na masę gotowego arkusza. Zanim zmienisz recepturę, sprawdź arkusze próbne w porównywalnych warunkach. Magnolia PaperWeight

Poniższa tabela pomocnicza to praktyczne zastosowanie metody opartej na suchym włóknie. Wybierz sposób, który ułatwi Ci uwzględnienie całego materiału trafiającego do każdego arkusza.

Twoja sytuacja	Zalecana metoda	Główna zasada kontroli
Kilka arkuszy i dostępny suchy materiał	Przygotuj osobną dawkę na każdy arkusz	Przenieś całą porcję
Kilka arkuszy z jednej przygotowanej partii	Odmierzaj zawiesinę o znanym stężeniu	Wymieszaj przed każdą porcją
Już mokra masa o nieznanym stężeniu	Skalibruj odmierzoną porcję, sprawdzając wysuszone arkusze	Nie zmieniaj składu tej partii

Aby przygotować osobne dawki, wyzeruj pojemnik na wadze z dokładnością do grama, odważ suchy materiał na jeden arkusz i przygotuj tę porcję według stałej procedury rozdrabniania. Przenieś całą porcję do ramki. Wypłucz włókna pozostałe w pojemniku, w którym przygotowywałeś masę, i dodaj je do tego samego zalewu.

Aby odmierzać porcje z partii, przygotuj cały materiał razem i ustal zmierzoną końcową objętość zawiesiny po rozdrobnieniu i przelaniu. Samo dodanie określonej ilości wody do suchego materiału nie oznacza, że uzyskasz taką samą końcową objętość zawiesiny.

Trzymaj obok zwykle używanego sprzętu do formy z wysoką ramką linijkę, wagę z dokładnością do grama, dzbanek z podziałką, pojemnik do mieszania i notes. Wybierz wagę o rozdzielczości pozwalającej wychwycić różnice, które chcesz śledzić; wyświetlacz zaokrąglający wynik do całych gramów niewiele mówi przy porównywaniu arkuszy ważących zaledwie kilka gramów.

Zastosuj następujące obliczenia stężenia:

Stężenie w g/l = masa suchego materiału wyjściowego w gramach ÷ końcowa objętość zawiesiny w litrach

Objętość zalewu w litrach = docelowa dawka suchego materiału w gramach ÷ stężenie w g/l

Kontynuując przykład, załóżmy, że przygotowujesz 30 g suchego materiału i uzyskujesz końcową objętość zawiesiny równą 3 l. Nominalne stężenie wynosi 10 g/l. Do uzyskania dawki 6 g potrzeba zatem 0,6 l, czyli 600 ml, równomiernie wymieszanej zawiesiny.

Przed uwzględnieniem strat przy przenoszeniu z tej partii można uzyskać pięć teoretycznych porcji po 6 g. Nie dolewaj wody, aby doprowadzić ostatnią porcję do kreski na miarce, jeśli część planowanej masy pozostała gdzie indziej. Uwzględnij pozostały materiał albo przeznacz go na osobną próbę.

Przed każdym pomiarem wymieszaj zawiesinę, sięgając na całą głębokość pojemnika, a następnie od razu odmierz porcję. W artykule Hand Papermaking Formowanie arkusza i równomierność wyjaśniono, dlaczego mieszanie pomaga równomiernie rozprowadzić włókna oraz jak ich grudki prowadzą do nierównego uformowania arkusza. Zastosowanie tej zasady w pojemniku pomiarowym pomaga uzyskać bardziej reprezentatywne kolejne porcje.

Nie uwzględniaj wody do płukania w obliczeniach stężenia. Po odmierzeniu dawki do dzbanka, z którego przelejesz masę, użyj za każdym razem takiej samej niewielkiej ilości wody do wypłukania pozostałych włókien do ramki. Jeśli dolejesz wody do głównego pojemnika z masą, przed odmierzeniem kolejnej dawki zaktualizuj obliczone stężenie.

Do arkuszy kalibracyjnych stosuj zawsze tę samą kolejność czynności:

1. Złóż formę i ramkę zgodnie z instrukcją, a następnie ustaw je poziomo w kuwecie.
2. Przed każdą próbą uzupełnij wodę w kuwecie do tego samego poziomu.
3. Ponownie wymieszaj masę i odmierz wybraną dawkę.
4. Wlej masę na całą powierzchnię formującą arkusz i przenieś pozostałe włókna z dzbanka.
5. Rozprowadź włókna, gdy są jeszcze zawieszone w wodzie, a następnie podnieś formę poziomo i pozwól wodzie odpływać w taki sam sposób.
6. Każdą próbę odciśnij na bibule, sprasuj i wysusz według tej samej procedury.

Nawet przy równych dawkach włókna trzeba równomiernie rozprowadzić na całej powierzchni formy. W Hand Papermaking opisano krótkie ruchy w obu kierunkach podczas odsączania, które pomagają rozproszyć grudki. Wyjaśniono też, że dalsze potrząsanie nie poprawi formowania, gdy z powierzchni zniknie wolna woda. Stosuj tę zasadę, wyczuwając właściwy moment podczas formowania arkuszy metodą wlewania masy. Formowanie arkusza i równomierność

Przy pierwszej próbie najważniejsze są powtarzalne wlewanie i poziome podnoszenie formy. Nie zmieniaj jednocześnie dawki, sposobu mieszania i metody suszenia, bo inaczej nie dowiesz się, która zmiana przyniosła poprawę.

Wykonaj trzy próbne arkusze z taką samą dawką. Pozostaw je do całkowitego wyschnięcia i zważ w porównywalnych warunkach pokojowych. Zapisz masę i wymiary każdego arkusza, a następnie obejrzyj ich strukturę, podświetlając je od tyłu. Światło przechodzące przez arkusz ujawnia nierównomierny rozkład włókien, jak opisano w artykule Formowanie arkusza i równomierność.

Zastosuj następującą praktyczną kolejność diagnozowania:

• Masy są podobne, ale wszystkie poniżej wartości docelowej: sprawdź, czy cała masa została przeniesiona, a następnie wypróbuj większą dawkę.
• Masy są podobne, ale wszystkie powyżej wartości docelowej: wypróbuj mniejszą dawkę.
• Masy znacznie się różnią: powtórz procedurę mieszania i odmierzania, zanim zmienisz nominalną dawkę.
• Masy są podobne, ale struktura jest nierówna: skup się na sposobie rozprowadzania włókien i odsączania.

Przykład korekty: załóżmy, że zalew o objętości 600 ml daje średnią masę gotowego arkusza 5,4 g, a wartość docelowa wynosi 6 g. Przy założeniu, że masa papiernicza, przenoszenie i sposób formowania pozostają takie same:

Objętość kolejnej próby = 600 × 6 ÷ 5,4 ≈ 667 ml

Ta proporcjonalna korekta to wartość szacunkowa na kolejną próbę. Przygotuj następną niewielką serię i sprawdź wyniki. Jeśli używasz mokrej masy o nieznanym stężeniu, ta sama metoda pozwoli ustalić przydatną recepturę dla konkretnej partii, bez przypisywania jej znanego stężenia suchego włókna.

Zapisz krótką recepturę, uwzględniając materiał, początkową masę suchego materiału, jeśli jest znana, końcową objętość zawiesiny, otwór ramki, objętość zalewu, sposób mieszania oraz metodę prasowania i suszenia. Dodaj masę i wymiary każdego próbnego arkusza. Wyraźnie oznacz nieznane wartości, zamiast wpisywać szacunki.

Przeprowadź ponowną kalibrację po zmianie materiału lub sposobu jego przygotowania. Zachowaj udany arkusz obok receptury, aby móc porównać zarówno jego zmierzoną masę, jak i wygląd. Powtarzalny rezultat zapewniają odmierzona dawka, przeniesienie całej masy i powtarzalny sposób formowania. Na koniec sprawdź gotowy arkusz, aby ocenić, czy receptura wymaga korekty.

• Arnold Grummer’s Paper Making — Jak zrobić papier
• Magnolia Editions — Magnolia PaperWeight
• Hand Papermaking — Formowanie arkusza i równomierność