Công nghệ sản xuất giấy kraft, kèm file ppt

TOÅNG QUAN Boät Sulfat saûn xuaát giaáy Kraft Boät sulfat laø loaïi boät ñöôïc saûn xuaát baèng caùch naáu goã hay moät soá loaïi thöïc vaät vôùi dung dòch kieàm goàm NaOH vaø Na2S ôû nhieät ñoä cao. Thöïc vaät söû duïng ñeå naáu boät giaáy coù theå laø goã meàm (chöùa 27 ( 33% lignin), goã cöùng (chöùa 16 ( 24% lignin), hay rôm raï, baõ mía, tre nöùa (chöùa 11 ( 20% lignin). Muïc ñích chính cuûa quaù trình naáu boät laø laáy ñi moät löôïng ñuû lôùn lignin ñeå caáu truùc sôïi coù theå taùch ra vaø taïo huyeàn phuø boät giaáy trong nöôùc. Sau quaù trình naáu, seõ thu ñöôïc dung dòch coù maøu raát saãm goïi laø dòch ñen. Vieäc ñoát dòch ñen seõ cung caáp moät löôïng nhieät raát lôùn vaø ñoàng thôøi coøn cho pheùp thu hoài löôïng kieàm taùi söû duïng trong quy trình naáu boät giaáy. Lòch söû cuûa phöông phaùp naáu Sulfat Naêm 1800, rôm raï ñöôïc naáu vôùi dung dòch kieàm soâi ôû noàng ñoä loaõng. Nhöng saûn phaåm coù chaát löôïng thaáp vaø raát baån. Cuõng trong naêm naøy, ngöôøi ta nhaän bieát goã khoù naáu hôn rôm raï vaø caàn nhöõng phöông phaùp xöû lyù khaéc nghieät hôn (naáu voû baøo vôùi vôùi NaOH ôû noàng ñoä cao vaø nhieät ñoä cao). Vaø töø ñaây quaù trình soña laø phöông phaùp naáu boät hoùa hoïc ñöôïc coâng nhaän ñaàu tieân (patent caáp cho Burgess vaø Watt vaøo naêm 1851). Ôû phöông phaùp naøy lignin trong goã seõ ñöôïc hoøa tan trong dung dòch NaOH. Quaù trình naøy ñöôïc xem laø böôùc “môû maøn” cho quaù trình sulfat ñöôïc patent vaøo naêm 1854. Vaøo naêm 1865, coù moät patent ñöôïc caáp cho söï thieâu ñoát dòch ñen töø quaù trình soña ñeå thu hoài kieàm vaø vaøo naêm 1866 söï thaønh coâng cuûa noù ñaõ ñöôïc khaúng ñònh treân quy moâ coâng nghieäp. Dahl (Ñöùc) laø ngöôøi phaùt trieån quaù trình sulfat (hay coøn goïi laø quaù trình Kraft). Naêm 1985, quaù trình sulfat ñöôïc aùp duïng thöïc teá ôû Thuïy Ñieån. Ñeán naêm 1986, phöông phaùp soña haàu nhö khoâng coøn ñöôïc söû duïng nöõa maø phaàn lôùn caùc loaïi boät hoùa ñeàu ñöôïc saûn xuaát theo phöông phaùp sulfat. Coù hai thôøi kyø chính cho söï môû roäng quaù trình saûn xuaát boät sulfat: Thôøi kyø 1: (töø 1934 – 1942) ÔÛ Baéc Myõ, khi yeâu caàu veà bao bì gia taêng boät sulfat khoâng taåy traéng laø vaät lieäu coù giaù traønh phuø hôïp cho yeâu caàu naøy. Töø 1928 – 1934, nhieàu caûi tieán ñaõ ñöôïc aùp duïng ñeå laøm giaûm giaù thaønh cuûa boät sulfat hôn nhö: caûi taïo caùc loø thu hoài hoùa chaát, aùp duïng caùc nguyeân lyù kyõ thuaät cho hoùa chaát, aùp duïng nhöõng thieát bò thích hôïp cho quaù trình saûn xuaát lieân tuïc… Phöông phaùp sulfat ñöôïc söû duïng cho moïi loaïi goã, ñaëc bieät laø vôùi goã thoâng. Ñoái vôùi loaïi goã cöùng, phöông phaùp naøy cuõng caûi thieän tính naêng cuûa boät. Thôøi kyø 2: (sau theá chieán thöù hai) Coâng nghieäp giaáy ñöôïc thuùc ñaåy bôûi söï phaùt trieån cuûa kyõ thuaät taåy traéng – baét ñaàu söû duïng ClO2 – töø ñoù ngöôøi ta coù theå saûn xuaát boät sulfat coù tính beàn cô lyù vaø ñoä traéng cao. QUY TRÌNH NAÁU BOÄT SULFAT VAØ SAÛN XUAÁT GIAÁY KRAFT Quy trình coâng ngheä Hình 1: Sô ñoà quy trình toång quaùt saûn xuaát giaáy Kraft
Hình 2: Sô ñoà nguyeân lyù saûn xuaát giaáy Kraft Chuù thích: Giai ñoaïn 1: nghieàn thoâ, nghieàn tinh thaønh daêm goã. Giai ñoaïn 2: naáu daêm goã thaønh boät trong caùc noài naáu. Giai ñoaïn 3: röûa dung dòch sau khi naáu vaø saøng phaân loaïi. Giai ñoaïn 4: taåy traéng (chæ aùp duïng cho moät soá loaïi giaáy kraft chaát löôïng cao). Giai ñoaïn 5: phoái troän vôùi giaáy taùi cheá. Giai ñoaïn 6: phaân taùn vaø nghieàn boät. Giai ñoaïn 7: bôm huyeàn phuø boät leân thuøng ñaàu. Giai ñoaïn 8: xeo giaáy vaø eùp. Giai ñoaïn 9: saáy, caùn laùng vaø cuoän. Giai ñoaïn 10: naáu coâ ñaëc dòch ñen. Giai ñoaïn 11: kieàm hoùa dòch xanh ñeå thu hoài hoùa chaát. Quy trình coâng ngheä naáu boät sulfat Hình 3: Quy trình coâng ngheä naáu boät sulfat Quaù trình naáu boät Sulfat Hoãn hôïp daêm goã vaø dung dòch naáu ñöôïc gia nhieät trong thieát bò naáu cao aùp. Nhieät ñoä naáu khoaûng 165 ( 170oC. Thôøi gian gia nhieät ñeán Tomax thöôøng daøi hôn thôøi gian giöõ nhieät ñieàu naøy caàn thieát cho quaù trình thaåm thaáu cuûa caùc chaát cuõng nhö söï phaân boá nhieät ñeàu ñaën trong noài naáu. Khi naáu boät ñeå laøm bao bì cactoâng thôøi gian naáu chæ khoaûng 2 giôø. Taùc chaát naáu ñöôïc söû duïng thoâng thöôøng vôùi tyû leä NaOH:Na2S = 1:2. Quaù trình naáu coù theå lieân tuïc hoaëc giaùn ñoaïn. Sau khi naáu daêm goã chín meàm vaø luùc naøy chuùng ñöôïc goïi laø boät giaáy. Boät seõ ñöôïc ñaåy ra ngoaøi thaùp naáu nhôø aùp suaát. Döôùi taùc duïng cuûa aùp löïc, caùc daêm goã meàm naøy ñöôïc ñaùnh vôõ nhôø ñoù caùc sôïi ñöôïc taùch rôøi nhau. Quaù trình taùch sôïi naøy coù khi coøn ñöôïc hoã trôï nhôø taùc ñoäng nghieàn trong thieát bò nghieàn thuûy löïc tieáp theo sau ñoù. Keá ñoù boät ñöôïc qua giai ñoaïn saøng thoâ ñeå loaïi phaàn “boät soáng”, thöôøng laø caùc maét goã coù kích thöôùc lôùn. Keá ñeán boät ñöôïc röûa saïch, saøng tinh ñeå phaân loaïi, laøm ñaëc… tuøy theo töøng yeâu caàu cuï theå. Dieãn bieán quaù trình naáu ñöôïc theo doõi thoâng qua vieäc kieåm tra hai thoâng soá cô baûn laø haøm löôïng lignin coøn laïi trong boät giaáy sau khi naáu (chæ soá kappa) vaø ñoä truøng hôïp cuûa maïch phaân töû xenluloâ (ñaùnh giaù thoâng qua ñoä nhôùt dung dòch xenluloâ trong cuprietylendiamin). Trong quaù trình naáu, phaûn öùng chính laø phaûn öùng caét maïch vaø hoøa tan lignin, coøn phaûn öùng phuï laø phaûn öùng caét maïch xenluloâ laøm giaûm hieäu suaát quaù trình naáu, giaûm ñoä nhôùt vaø gaây aûnh höôûng xaáu ñeán moät soá tính naêng cô lyù quan troïng cuûa boät giaáy nhaát laø khi ñoä nhôùt coù giaù trò döôùi 10mPa.s.
Hình 4: Thieát bò naáu boät sulfat Caùc loaïi dung dòch trong phöông phaùp sulfat Dòch traéng Dòch traéng laø dung dòch ban ñaãu ñöôïc naïp vaøo noài naáu. Ñaây laø dung dòch maø thaønh phaàn chuû yeáu laø Na2S 0,2M vaø NaOH 1M. pH cuûa dung dòch traéng khoaûng 13,5 ( 14. Dòch ñen Dòch ñen laø dòch thoaùt ra töø thieát bò naáu cuøng vôùi caùc daêm goã meàm ôû cuoái quaù trình naáu, noù coù maàu raát saãm. Thaønh phaàn cuûa dòch ñen coù chöùa caùc chaát voâ cô vaø höõu cô: Sau khi naáu veát cuûa moät soá kim loaïi coù theå gia taêng (ví duï nhö Ca2+ coù theå gaây ra nhöõng vaán ñeà veà xæ boät). Söï khaùc bieät cuûa dòch ñen so vôùi dòch traéng laø moät löôïng löu huyønh bò oxy hoùa thaønh SO42- vaø S2O32-. Ngoaøi ra, trong dòch ñen coøn coù chöùa nhöõng thaønh phaàn höõu cô chuû yeáu laø caùc axit höõu cô vaø metanol. Moät vaøi chaát höõu cô coù theå ñöôïc thu hoài ôû phaân ñoaïn thu hoài hoùa chaát nhö hoãn hôïp nhöïa vaø axit beùo, daàu thoâng. Tuy nhieân, phaàn lôùn caùc chaát höõu cô ñöôïc ñoát ôû loø. Dòch xanh Dòch xanh laø dung dòch ñöôïc sinh ra töø nhöõng chaát voâ cô noùng chaûy (töø loø ñoát). Dòch naøy sau ñoù ñöôïc hoøa tan vaøo trong nöôùc. Trong dòch xanh thì noàng ñoä muoái cacbonat cao vaø cuûa hydroxyt thaáp. Söï keát hôïp naøy khoâng theå cung caáp moät pH caàn thieát cho quaù trình naáu boät sulfat. Do vaäy maø caàn phaûi chuyeån qua dòch traéng baèng moät giai ñoaïn kieàm hoùa. Chuù yù raèng hieäu quaû cuûa giai ñoaïn kieàm hoùa giaûm khi noàng ñoä cuûa NaOH taêng. Ñoä hieäu quaû naøy quy ñònh moät “giôùi haïn treân” cho noàng ñoä NaOH vaø Na2S trong dòch traéng naïp vaøo thieát bò naáu. Baûng 1: Thaønh phaàn caùc loaïi dòch Loaïi dòch  Haøm löôïng caùc chaát (%)    NaOH  Na2S  Na2CO3  Na2SO4  Na2S2O3   Dòch traéng  53  21  15  5  3   Dòch ñen  6 ( 7  19  36  13  16   Dòch xanh  8  20  60  6  3   Phaûn öùng hoùa hoïc trong quaù trình naáu boät Sulfat Trong quaù trình naáu daêm goã, caùc hôïp chaát voâ cô seõ phaûn öùng vôùi caùc phaàn töû cuûa goã. Ñoù laø phaûn öùng cuûa lignin, cuûa nhöõng polysaccarit coù troïng löôïng phaân töû thaáp hoøa tan trong dòch naáu, caùc chaát höõu cô trong nhoùm caùc chaát trích ly (axit nhöïa) vaø keá ñoù laø phaûn öùng cuûa caùc hôïp chaát voâ cô. Lignin cuûa goã trong quaù trình naáu bò caét maïch thaønh nhöõng phaàn töû nhoû coù khaû naêng hoøa tan. Xenluloâ coù beàn hôn trong moâi tröôøng kieàm tuy nhieân chieàu daøi maïch cuûa noù bò giaûm ñi (gaàn 50%). Moät caùch lyù töôûng, söï taùch lôùp sôïi xaûy ra töø caùc lôùp töôøng trung gian (M) vaø lôùp töôøng sô caáp (P) cuûa teá baøo caàn ñöôïc giöõ nguyeân veïn. Ñeå hoaøn thaønh quaù trình taùch sôïi, caùc caáu töû cuûa lôùp (M) phaûi ñöôïc laáy ñi baèng caùc phaûn öùng hoùa hoïc. Söï taán coâng vaøo caùc thaønh phaàn cuûa töôøng teá baøo, chuû yeáu lôùp thöù caáp (S) phaûi ñöôïc kieåm tra ñeå baûo veä caáu truùc sôïi vaø nhö vaäy boät sinh ra coù tính naêng lyù hoùa ñaït yeâu caàu. Vaán ñeà laø moät phaàn khaù quan troïng cuûa lignin coøn hieän dieän ôû lôùp töôøng thöù caáp (S). Chính ñaây laø nguyeân nhaân gaây ra nhöõng vaán ñeà veà hieäu suaát, veà tính naêng cuûa sôïi khi muoán coù moät löôïng lignin hoøa tan ñuû lôùn cho quaù trình taùch sôïi (vì khi caùc hoùa chaát phaûn öùng vôùi phaàn lignin naøy chuùng seõ taán coâng xenluloâ). Muïc tieâu cuoái cuøng cuûa quaù trình naáu laø taùch caùc sôïi xenluloâ töø goã nhôø phaûn öùng hoøa tan lignin maø khoâng laøm caét maïch hyñroâ cacbon. Nhöng ñaùng tieác laø dung dòch naáu vôùi ñoä kieàm cao khoâng cho nhöõng phaûn öùng choïn loïc giöõa lignin vaø hyñrat cacbon. Ñoä truøng hôïp cuûa hyñrat cacbon bò giaûm. Trong quaù trình naáu , pectin vaø tinh boät hoøa tan hoaøn toaøn, moät löôïng ñaùng keå cuûa heâmixenluloâ chöùa mannose vaø xylose seõ hoøa tan vaø keá ñoù phaân raõ trong dòch naáu. Vôùi quaù trình sulfat, ngöôøi ta thaáy raèng coù hôn 20% löôïng goã ban ñaàu bò maát maùt, do söï maát maùt cuûa heâmixenluloâ vaø xenluloâ, trong ñoù phaàn xenluloâ chieám khoaûng 5%. Nhöõng phaûn öùng chính xaûy ra trong quaù trình naáu laø: Xaø phoøng hoùa nhoùm axetyl cuûa caùc heâmixenluloâ axetyl hoùa. Maát maùt cuûa nhöõng phaàn töû ñöôøng do coù nhoùm khöû ñaàu maïch hyñrat cacbon (phaûn öùng peeling). Söï caét maïch ngaãu nhieân cuûa caùc phaân töû polysaccarit. Caùc quaù trình sulfat bieán tính Vôùi quy trình sulfat, ngöôøi ta ñaõ coù theå saûn xuaát ñöôïc nhöõng loaïi boät giaáy coù tính naêng cao. Söï bieán tính coù khaû naêng laøm taêng hôn nöõa tính naêng kyõ thuaät boät giaáy vaø quaù trình hoøa tan lignin. Tuy nhieân, yù nghóa quan troïng cuûa vieäc bieán tính laø laøm taêng hieäu suaát hay tính kinh teá cuûa quaù trình naáu. Caàn löu yù raèng, khi gia taêng hieäu suaát nghóa laø laøm giaûm söï hoøa tan cuûa heâmixenluloâ, ñoä khaùng xeù cuûa giaáy ít nhieàu seõ giaûm vaø giôùi haïn cuûa caùc bieän phaùp caûi tieán laø khoâng ñöôïc laøm giaûm tính naêng cuûa boät quaù 10%. Ngöôøi ta coù theå caûi thieän hieäu suaát baèng caùch laøm giaûm phaûn öùng hoøa tan hyñrat cacbon hoaëc phaûn öùng hoøa tan lignin. Caùch ñôn giaûn nhaát ñeå taêng hieäu suaát laø laøm “giaûm” quaù trình naáu nghóa laø chaáp nhaän boät ôû chæ soá kappa cao hôn (khi chæ soá kappa taêng 10 ñôn vò thì hieäu suaát coù theå taêng 1,5%). Nhöng luùc ñoù phaûi hy sinh moät soá tính naêng cô lyù (khi chæ soá kappa taêng, ñoä beàn giaáy giaûm vaø thôøi gian nghieàn taêng, ñoä beàn coù theå ñöôïc caûi thieän phaàn naøo baèng quaù trình nghieàn nhöng luùc ñoù phaûi toán naêng löôïng). Khi giaûm noàng ñoä kieàm, coù theå giaûm ñöôïc söï hoøa tan cuûa heâmixenluloâ vaø laøm taêng hieäu suaát. Caùc heâmixenluloâ bò phaân huûy chuû yeáu laø do phaûn öùng peeling xaûy ra töø caùc nhoùm khöû ôû ñaàu maïch. Vaán ñeà laø tìm caùch beàn hoùa nhöõng nhoùm chöùc naøy trong ñieàu kieän kieàm, nhö phaûn öùng oxy hoùa caùc nhoùm khöû ñaàu maïch thaønh caùc nhoùm axit hoaëc khöû chuùng thaønh caùc anditol. Phöông phaùp naáu baèng caùc polysunfua Vôùi caùch naøy hieäu suaát coù theå taêng ñöôïc 1,2 ( 4% baèng caùch söû duïng 0,8 ( 1% polysunfua. Polysunfua phaûn öùng vôùi nhoùm khöû ñaàu maïch hyñrat cacbon vaø chuyeån thaønh nhoùm axit aldonic beàn vôùi kieàm, nhö vaäy laøm giaûm ñöôïc phaûn öùng peeling. Söû duïng antraquinon (AQ) trong dòch naáu Vöøa ñeå caûi thieän hieäu suaát, vöøa laøm taêng toác ñoä phaûn öùng hoøa tan lignin. AQ laøm beàn hoùa ñöôïc hyñrat cacbon trong moâi tröôøng kieàm noùng vaø nhö vaäy haïn cheá ñöôïc phaûn öùng peeling. Aùp duïng phöông phaùp naáu keùo daøi Chuû yeáu thuùc ñaåy saâu hôn quaù trình hoøa tan lignin, taïo ra boät coù chæ soá kappa thaáp. Nguyeân lyù cuûa phöông phaùp laø söï kieåm tra vaø ñieàu chænh chaët cheõ noàng ñoä cuûa ion OH- vaø HS-. Thieát bò naáu Thieát bò naáu giaùn ñoaïn. Thaùp naáu giaùn ñoaïn gia nhieät tröïc tieáp Loaïi gia nhieät tröïc tieáp cho pheùp gia taêng nhieät ñoä naáu nhanh, quy trình ñôn giaûn hôn. Nhöng coù nhöôïc ñieåm laø dòch naáu bò pha loaõng bôûi doøng hôi ngöng tuï vaø söï phaân boá nhieät khoâng ñöôïc ñoàng ñeàu, trong caùc thieát bò lôùn coù theå gaây ra söï cheânh leäch ñeán 10oC vaø ñieàu naøy laøm cho chaát löôïng boät giaáy khoâng ñoàng nhaát. Thaùp naáu giaùn ñoaïn gia nhieät giaùn tieáp
Hình 5: Moâ hình thieát bò naáu giaùn ñoaïn gia nhieät giaùn tieáp Vôùi caùch gia nhieät giaùn tieáp, söï löu chuyeån cuûa dòch naáu seõ laøm caûi thieän ñoä ñoàng nhaát veà nhieät vaø traùnh ñöôïc söï pha loaõng dòch naáu. Ñieàu naøy giuùp tieát kieäm moät phaàn naêng löôïng ôû giai ñoaïn boác hôi dòch ñen sau naøy. Thieát bò naáu lieân tuïc Thaùp naáu lieân tuïc laø moät buoàng chòu aùp ñöôïc gia nhieät. Daêm goã vaø caùc hoùa chaát ñöôïc naïp vaøo ñoù. Sau ñoù hoãn hôïp ñöôïc chuyeån vaøo caùc oáng ñeå cung caáp ñuû thôøi gian löu cho phaûn öùng naáu boät.
Hình 6: Moâ hình thieát bò naáu lieân tuïc naèm ngang Phaïm vi söû duïng boät sulfat Boät sulfat coù theå ñöôïc söû duïng ôû daïng chöa taåy traéng, taåy traéng moät phaàn hay taåy traéng toaøn phaàn, hoaëc tuøy theo töøng yeâu caàu cuï theå maø caàn loaïi boät sulfat goã meàm hay goã cöùng. Boät sulfat loaïi khoâng taåy laø nguyeân lieäu chuû yeáu ñeå saûn xuaát caùc loaïi bìa cactoâng, bao bì chòu löïc cao. Quy trình coâng ngheä saûn xuaát giaáy Kraft Hình 7: Quy trình saûn xuaát giaáy Kraft Chuaån bò huyeàn phuø boät cho maùy xeo Chuaån bò huyeàn phuø boät cho maùy xeo laø giai ñoaïn chuyeån tieáp giöõa khaâu saûn xuaát boät giaáy vaø xeo giaáy. Trong moät nhaø maùy lieân hôïp, vieäc chuaån bò huyeàn phuø boät cho maùy xeo baét ñaàu baèng söï pha loaõng huyeàn phuø boät noàng ñoä cao ñöôïc bôm ñeán töø caùc beå chöùa boät vaø keát thuùc laø vieäc phoái troän ñeå coù ñöôïc huyeàn phuø cuûa boät giaáy vôùi caùc phuï gia caàn thieát. Muïc ñích cuûa quaù trình chuaån bò boät laø xöû lyù sôïi vaø phoái troän boät vôùi nhöõng hoùa chaát nhaèm ñaït ñöôïc nhöõng tính naêng kyõ thuaät phuø hôïp vôùi quaù trình vaän haønh vaø yeâu caàu söû duïng. Quaù trình chuaån bò boät goàm hai phaàn: Xöû lyù cô hoïc: taùc ñoäng cô hoïc seõ laøm phaùt trieån moät soá tính naêng quan troïng cho sôïi. Xöû lyù hoùa hoïc: söï phaùt trieån tính naêng sôïi ñöôïc thöïc hieän nhôø moät soá hoùa chaát ñaëc tröng. Quaù trình chuaån bò boät bao goàm nhöõng coâng ñoaïn sau: Phaân taùn boät: boät giaáy (daïng öôùt hoaëc khoâ) ñöôïc phaân taùn trong nöôùc. Giai ñoaïn naøy coù theå laø giaùn ñoaïn hay lieân tuïc keát hôïp vôùi taùc ñoäng cô hoïc (khuaáy ñaûo). Nghieàn boät: laø giai ñoaïn cho sôïi chòu taùc ñoäng cô hoïc ñeå laøm phaùt trieån moät soá tính naêng vaät lyù cho saûn phaåm giaáy. Thöôøng giai ñoaïn naøy ñöôïc thöïc hieän trong thieát bò vaän haønh lieân tuïc, nhöng vôùi moät soá loaïi boät ñaëc bieät quaù trình laø giaùn ñoaïn. Phoái troän phuï gia cho phaàn öôùt: nhieàu hoùa chaát nhö boät ñoän voâ cô, moät soá hoùa chaát… ñöôïc theâm vaøo huyeàn phuø boät vöøa ñeå ñaùp öùng yeâu caàu kyõ thuaät cho saûn phaåm giaáy sau naøy vöøa giaûm giaù thaønh saûn xuaát giaáy. Giai ñoaïn phaân taùn boät (nghieàn thuûy löïc) Muïc ñích: Ñaây laø quaù trình duøng taùc ñoäng cô hoïc ñeå taïo heä phaân taùn boät giaáy trong nöôùc töø nguyeân lieäu laø boät giaáy coù ñoä khoâ vaø ñoä neùn cao (ñoä aåm < 10%). Baèng caùch laøm loûng leûo caùc lieân keát trong caáu truùc boät giaáy khoâ, quaù trình phaân taùn laøm giaûm kích thöôùc maûnh boät vaø laøm xô sôïi taùch rôøi nhau, huyeàn phuø boät ñöôïc hình thaønh vaø coù theå bôm ñöôïc trong heä thoáng vaän chuyeån cuûa nhaø maùy. Giai ñoaïn phaân taùn boät ñöôïc thöïc hieän trong ba coâng ñoaïn: Coâng ñoaïn phaân taùn. Coâng ñoaïn toàn tröõ öôùt. Coâng ñoaïn ñaùnh tôi hay taùch sôïi. Coâng ñoaïn phaân taùn Vôùi thieát bò giaùn ñoaïn, quaù trình phaân taùn boät ñöôïc hoaøn taát trong töøng meû. Coøn trong caùc thieát bò lieân tuïc, seõ coù boå sung moät soá xöû lyù ñeå baûo ñaûm söï phaân taùn hoaøn toaøn nhö quaù trình ñaùnh tôi. Moãi loaïi boät giaáy seõ coù möùc tieâu toán naêng löôïng khaùc nhau vaø loaïi boät khoù phaân taùn nhaát laø boät sulfat khoâng taåy traéng, ñaëc bieät laø loaïi ñaõ qua saáy vaø ñöôïc toàn tröõ trong thôøi gian khaù laâu. Boät loaïi goã meàm deã phaân taùn hôn boät loaïi goã cöùng, boät giaáy ñöùt thì phaân taùn deã daøng neáu nhö khoâng coù söû duïng chaát gia cöôøng öôùt. Thöôøng ñeå laøm giaûm tieâu toán naêng löôïng quaù trình phaân taùn ñöôïc thöïc hieän ôû nhieät ñoä > 50oC vaø noàng ñoä boät > 18%. Thieát bò phaân taùn boät: Thieát bò phaân taùn boät phoå bieán hieän nay coù caáu taïo goàm moät hay nhieàu cô caáu quay, taïo chuyeån ñoäng chaûy roái caàn thieát ñeå ñaùnh tôi nhöõng ñaùm sôïi. Tuøy theo thieát keá cuûa thuøng chöùa vaø moâtô coù theå vaän haønh ôû nhöõng noàng ñoä boät khaùc nhau. Khi noàng ñoä boät taêng hieäu quaû phaân taùn seõ taêng vì löïc ma saùt giöõa sôïi vaø sôïi ñöôïc gia taêng ñoàng thôøi tieâu toán naêng löôïng laïi giaûm. Caùc thieát bò phaân taùn giaùn ñoaïn coù naêng suaát thaáp nhöng cho huyeàn phuø boät ñoàng nhaát hôn thieát bò lieân tuïc vì ôû thieát bò giaùn ñoaïn moïi sôïi ñeàu cuøng nhaän moät naêng löôïng. Coøn trong thieát bò lieân tuïc moät soá sôïi coù thôøi gian löu ngaén thì nhaän ñöôïc naêng löôïng thaáp hôn nhöõng sôïi coù thôøi gian löu trong thieát bò daøi.
Hình 8: Thieát bò phaân taùn boät Thoâng thöôøng caùc thieát bò kieåu thaúng ñöùng vaän haønh giaùn ñoaïn ñöôïc söû duïng ñeå phaân taùn loaïi boät giaáy ñaõ qua saáy khoâ, coøn thieát bò kieåu naèm ngang vaän haønh lieân tuïc ñöôïc boá trí döôùi maùy xeo ñeå phaân taùn boät giaáy ñöùt. Coâng ñoaïn toàn tröõ öôùt Söï ngaâm boät sau coâng ñoaïn phaân taùn trong nöôùc seõ thuaän lôïi cho quaù trình phaân taùn boät hôn vì sôïi ñöôïc haáp phuï nöôùc nhieàu hôn, caùc lieân keát giöõa chuùng seõ loûng leûo hôn. Vieäc taêng nhieät ñoä ngaâm boät cuõng laøm caûi thieän quaù trình. Caùc beå ngaâm boät coù khuaáy toát nhöng xaùo troän keùm coù theå gaây ra nhöõng aûnh höôûng baát lôïi. Coâng ñoaïn ñaùnh tôi sôïi Ñoù laø quaù trình taùc ñoäng leân nhöõng maûnh giaáy nhoû chöa ñöôïc phaân taùn hoaøn toaøn trong thieát bò nghieàn thuûy löïc (nhöõng ñaùm sôïi coù theå ñaõ ñöôïc phaân taùn moät phaàn nhöng vaãn coøn khoâ vaø cöùng) ñeå chuyeån chuùng thaønh daïng caùc sôïi ñöôïc thaám öôùt vaø phaân taùn hoaøn toaøn trong nöôùc. Taùc ñoäng naøy nhaèm hoaøn taát quaù trình phaân taùn boät. Thieát bò Maùy ñaùnh tôi sôïi veà cô baûn gioáng nhö moät maùy nghieàn toác ñoä cao nhöng vôùi heä thoáng naïp lieäu thoâ hôn vaø khoaûng caùch giöõa hai ñóa nghieàn roäng hôn. Caùc maùy ñaùnh tôi boät thoâng duïng laø maùy ñaùnh tôi daïng ñóa vaø maùy ñaùnh tôi daïng coân. Tính chaát cô baûn cuûa boät ñöôïc caûi thieän laø ñoä beàn keùo, vì quaù trình ñaùnh tôi boät laøm cho sôïi ñaøn hoài cao hôn vaø taïo ra söï choåi hoùa noäi vi hay laøm caûi thieän khaû naêng lieân keát cuûa sôïi. Xöû lyù naøy khoâng aûnh höôûng ñaùng keå ñoái vôùi söï thoaùt nöôùc cuûa giaáy sau naøy. Giai ñoaïn nghieàn boät (thuûy hoùa vaø choåi hoùa sôïi) Muïc ñích Quaù trình nghieàn coù moät vai troø raát quan troïng ñoái vôùi boät hoùa: Noù caûi thieän tính chaát cô lyù cuûa sôïi nhaèm ñaït ñöôïc nhöõng tính naêng phuø hôïp cho quaù trình cheá bieán vaø söû duïng (ví duï caûi thieän ñoä beàn keùo seõ laøm giaûm hieän töôïng ñöùt giaáy ôû caùc truïc maùy in). Sôïi seõ ñöôïc tröông nôû trong moâi tröôøng nöôùc vaø lieân keát giöõa caùc sôïi seõ taêng leân. Trong thieát bò nghieàn, löïc ma saùt giöõa sôïi – sôïi, giöõa sôïi – nöôùc vaø giöõa sôïi – thaønh thieát bò seõ laøm caáu truùc sôïi bôùt chaët cheõ ñeå nöôùc deã thaám vaøo. Hieän töôïng Hai hieän töôïng quan troïng xaûy ra ñoái vôùi sôïi laø: Hyñrat hoùa. Taïo nhöõng sôïi con treân truïc sôïi chính. Do ñoù quaù trình nghieàn naøy thöïc chaát laø quaù trình thuûy hoùa vaø choåi hoùa sôïi. Nghieàn nhaèm caûi thieän tính naêng cô lyù cuûa giaáy, nhöng tieâu toán nhieàu naêng löôïng. Hôn theá nöõa, moät quaù trình nghieàn quaù möùc coù theå laøm giaûm moät vaøi tính naêng khaùc cuûa giaáy nhö giaûm ñoä khaùng xeù. Vì vaäy caàn coù moät söï kieåm tra chaët cheõ ñeå coù theå ñaït ñöôïc moät keát quaû toái öu. Thieát bò nghieàn Trong thieát bò nghieàn, huyeàn phuø boät coù noàng ñoä hoaëc khoaûng 10% hoaëc treân 30% ñöôïc di chuyeån trong khoaûng hôû giöõa hai ñóa nghieàn. Quaù trình nghieàn giaùn ñoaïn ñöôïc thöïc hieän phoå bieán trong maùy nghieàn Haø Lan. Quaù trình nghieàn lieân tuïc ñöôïc thöïc hieän ôû maùy nghieàn coân hay nghieàn ñóa vaø sôïi ñöôïc chuyeån ñoäng song song vôùi dao nghieàn. Quaù trình nghieàn gaây aûnh höôûng leân sôïi theo nhieàu caùch: Söï caét ngaén sôïi. Söï taïo ra thaønh phaàn mòn, söï taùch hoaøn toaøn cuûa caùc lôùp töôøng teá baøo sôïi laøm xuaát hieän nhöõng sôïi con trong huyeàn phuø boät. Söï choåi hoùa ngoaïi vi: söï taùch khoâng hoaøn toaøn lôùp töôøng teá baøo sôïi, moät phaàn vaãn coøn gaén vaøo sôïi vaø ñaây ñöôïc xem laø nhöõng sôïi nhaùnh. Thay ñoåi noäi vi trong caáu truùc töôøng teá baøo: nhö söï boùc lôùp, söï tröông. Söï uoán quaên vaø söï duoãi sôïi. Söï taïo nuùt xoaén, nhöõng choã neùn cuïc boä trong lôùp töôøng teá baøo. Söï hoøa tan cuûa moät soá thaønh phaàn trong dung dòch. Söï phaân boá laïi thaønh phaàn heâmixenluloâ töø beân trong ra beân ngoaøi sôïi. Söï maøi moøn beà maët ôû möùc ñoä phaân töû ñeå taïo ra beà maët nhôùt hôn. Do nhöõng aûnh höôûng treân maø sôïi sau khi nghieàn nhö ñöôïc daùt phaúng hôn, laøm cho noù ñaøn hoài hôn vaø dieàn tích beà maët coù lieân keát ñöôïc gia taêng. Caùc yeáu toá aûnh höôûng quaù trình nghieàn Veà nguyeân lieäu Tính chaát sôïi. Phöông phaùp saûn xuaát boät giaáy. Quaù trình taåy traéng boät giaáy. Caùc xöû lyù tröôùc khi nghieàn. Phaân boá chieàu daøi sôïi. Ñoä thoâ raùp cuûa sôïi. Tæ leä goã ñaàu muøa/goã cuoái muøa. Thaønh phaàn hoùa hoïc (lignin, xenluloâ, heâmixenluloâ). Veà thieát bò Kích thöôùc vaø hình daïng dao nghieàn. Dieän tích dao vaø raõnh nghieàn. Chieàu saâu raõnh nghieàn. Khoaûng caùch giöõa hai ñóa nghieàn. Vaät lieäu cheá taïo ñóa nghieàn. Toác ñoä quay cuûa ñóa nghieàn. Goùc vaùt dao nghieàn. Thoâng soá vaän haønh Nhieät ñoä. PH. Noàng ñoä boät. Phuï gia. Caùc giai ñoaïn tieàn xöû lyù. Naêng suaát. Naêng löôïng söû duïng. Giai ñoaïn xeo giaáy Toång quan veà xeo giaáy
Hình 9: Daây chuyeàn heä thoáng xeo giaáy Xeo giaáy laø coâng ñoaïn taïo hình tôø giaáy. Coâng vieäc naøy ñöôïc thöïc hieän treân moät thieát bò ñaëc tröng goïi laø maùy xeo. Bìa coù theå coù caáu truùc moät lôùp hoaëc nhieàu lôùp ñöôïc taïo hình treân maùy xeo daøi nhieàu löôùi, xeo troøn, hoaëc maùy xeo daøi nhieàu thuøng phun boät. Vaøo naêm 1930, moät vaøi nhaø maùy ôû chaâu AÂu saûn xuaát bìa cactoâng vôùi söï boá trí nhieàu maùy xeo löôùi daøi, caùc baêng giaáy treân töøng löôùi coù theå ñöôïc keát hôïp vôùi nhau ngay khi coøn öôùt. Duø ñaàu tö coù töông ñoái cao nhöng phöông phaùp naøy cho pheùp saûn xuaát bìa cactoâng nhieàu lôùp chaát löôïng cao vaø coù toác ñoä taêng ñaùng keå. Töø nhöõng naêm 1980 trôû ñi, maùy xeo daøi nhieàu löôùi ñöôïc laép ñaët phoå bieán. Maùy xeo coù nhöõng thaønh phaàn cô baûn nhö sau:
Hình 10: Sô ñoà nguyeân lyù cuûa heä thoáng maùy xeo giaáy Phaàn cung caáp boät (goàm heä thoáng phaân phoái boät vaø thuøng ñaàu). Phaàn taïo hình (goàm löôùi taïo hình hay coøn goïi laø löôùi xeo vaø caùc chi tieát huùt nöôùc). Phaàn saáy (coù khi trong phaàn naøy coøn boá trí caû phaàn xöû lyù beà maët).
Hình 11: Cô caáu phaân phoái boät Caáu taïo maùy xeo daøi goàm:
Hình 12: Sô ñoà caáu taïo cuûa heä thoáng maùy xeo daøi Heä thoáng phaân phoái giöõ nhieäm vuï cung caáp huyeàn phuø boät töø heä thoáng oáng daãn moät caùch ñoàng ñeàu ñeán tröôùc maùy xeo. Thuøng ñaàu: seõ cung caáp nhöõng tia boät ñoàng nhaát cho moät löôùi taïo hình chuyeån ñoäng lieân tuïc (löôùi xeo). Löôùi xeo daøi: laø moät baêng löôùi chuyeån ñoäng voâ taän (khoâng coù ñieåm keát thuùc) vaø treân ñoù lôùp ñeäm sôïi seõ ñöôïc hình thaønh khi nöôùc thoaùt qua löôùi. Baêng giaáy sau khi ñöôïc taïo hình seõ ñi qua moät daõy nhöõng truïc eùp ñeå taùch bôùt nöôùc vaø laøm cho lôùp ñeäm sôïi trôû neân vöõng chaéc hôn (do luùc naøy caùc sôïi tieáp xuùc deã hôn). Phaàn nöôùc coøn laïi trong lôùp ñeäm sôïi keá ñoù ñöôïc cho bay hôi, lieân keát sôïi ñöôïc phaùt trieån khi baêng giaáy ñöôïc tieáp xuùc vôùi moät chuoãi nhieàu oáng hình truï coù gia nhieät trong moät buoàng saáy. Giaáy ñöôïc caùn laùng qua nhöõng khe eùp truïc ñeå giaûm beà daøy vaø laøm cho tôø giaáy phaúng hôn. Giaáy sau khi saáy khoâ vaø caùn laùng ñöôïc cuoän thaønh cuoän lôùn. Heä thoáng phuï trôï ñi keøm bao goàm: Bôm, quaït ñeå chuyeån vaän. Thieát bò ñong ño, pha loaõng, phoái troän. Heä thoáng thieát bò saøng, tinh cheá boät tröôùc khi ñöa vaøo maùy xeo. Thuøng ñaàu Vai troø cuûa thuøng ñaàu laø naïp lieäu huyeàn phuø boät vaøo löôùi xeo nhôø heä thoáng bôm. Vì söï taïo hình vaø ñoä ñoàng nhaát cuûa saûn phaåm giaáy sau cuøng phuï thuoäc vaøo söï phaân taùn ñoàng ñeàu cuûa sôïi vaø chaát ñoän do ñoù thieát keá vaø ñieàu khieån vaän haønh cuûa thuøng ñaàu laø moät böôùc quyeát ñònh ñeán khaû naêng laøm vieäc cuûa maùy xeo. Nhöõng nhieäm vuï chính cuûa thuøng ñaàu caàn phaûi ñaït ñöôïc laø: Ñöa huyeàn phuø boät leân maùy xeo moät caùch ñoàng ñeàu treân suoát chieàu ngang cuûa maùy. Ñoàng nhaát ñöôïc caùc doøng chaûy vaø noàng ñoä huyeàn phuø boät. Ñoàng nhaát ñöôïc toác ñoä doøng boät theo höôùng chaïy cuûa maùy. Taïo vaø kieåm tra ñöôïc cheá ñoä chaûy roái, loaïi boû ñöôïc hieän töôïng keát tuï sôïi trong huyeàn phuø. Naïp huyeàn phuø boät cho löôùi xeo qua heä thoáng caùc moâi phun vôùi ñoä môû vaø ñoä nghieâng thích hôïp cuûa moâi.
Hình 13: Sô ñoà caáu taïo thuøng ñaàu thuûy löïc Ngoaøi ra, nhöõng thoâng soá veà thieát keá cuõng raát quan troïng ñoái vôùi söï vaän haønh maùy nhö: Khaû naêng laøm saïch. Tính deã vaän haønh. Tính chính xaùc trong kieåm tra caùc hoaït ñoäng cuûa thuøng ñaàu. Tính oån ñònh veà hình daïng, ñoä môû cuûa moâi phun. Phaân loaïi thuøng ñaàu theo toác ñoä naïp huyeàn phuø boät cho löôùi xeo: Thuøng ñaàu hôû. Thuøng ñaàu kín: thuøng kín ñeäm khí (thuøng kín coù möïc huyeàn phuø boät thay ñoåi), thuøng kín thuûy löïc (thuøng ñöôïc naïp lieäu ñaày hoaøn toaøn). Löôùi xeo daøi Löôùi xeo laø moät baêng löôùi chaïy voâ taän ñöôïc deät raát mòn. Ngaøy nay phaàn lôùn caùc löôùi xeo ñöôïc laøm baèng chaát deûo thay theá cho löôùi kim loaïi vì thôøi gian soáng cuûa chuùng keùo daøi hôn raát nhieàu laàn (cao hôn khoaûng 10 laàn so vôùi löôùi kim loaïi). Caáu taïo: Löôùi xeo chuyeån ñoäng giöõa hai truïc lôùn: truïc ngöïc boá trí ngay caïnh thuøng ñaàu vaøtruïc buïng ôû ñaàu beân kia löôùi. Truïc ngöïc laø truïc ñaëc, raát ñanh cöùng vaø giöõ vai troø laø choã ñôõ löôùi treân maùy xeo daøi. Truïc buïng laø truïc roãng coù ñuïc loã chöùa moät hay hai hoäp chaân khoâng ñeå huùt nöôùc töø lôùp ñeäm sôïi. Phaàn lôùn trong caùc tröôøng hôïp, löïc taùc duïng ñeå laøm chaïy phaàn löôùi ñöôïc truyeàn ñoäng vaøo truïc buïng vaø truïc ngöïc. Coù nhieàu chi tieát ñöôïc laép ñaët giöõa truïc ngöïc vaø truïc buïng laøm nhieäm vuï ñôõ löôùi vaø taùch nöôùc. Caùc chi tieát naøy ñöôïc boá trí theo nhieàu kieåu khaùc nhau phuï thuoäc vaøo töøng yeâu caàu cuï theå. Phaàn lôùn caùc maùy xeo daøi ngaøy nay ñeàu coù moät taám ñònh hình ñaët döôùi löôùi ngay sau truïc ngöïc, tieáp theo ñoù laø moät taäp hôïp nhöõng dao gaït nöôùc, nhöõng truïc ñôõ vaø taám chaën. Löôùi xeo keá ñeán seõ qua nhöõng chi tieát coù ñoä chaân khoâng taêng daàn, nhö töø nhöõng hoäp huùt öôùt ñeán hoäp huùt chaân khoâng khoâ vaø sau cuøng laø qua truïc eùp coù ñoä chaân khoâng cao. Ngoaøi ra, coøn coù truïc chuyeån höôùng ñeå daãn löôùi quay veà phía truïc ngöïc. Truïc caêng, truïc daãn ñeå keùo caêng löôùi vaø duy trì löôùi ôû ñuùng vò trí. Moät soá voøi nöôùc ñöôïc boá trí ñeå röûa saïch löôùi traùnh hieän töôïng löôùi bò bít loã. Treân nhöõng maùy toác ñoä chaäm (< 400m/phuùt) coù theå laép ñaët theâm nhöõng heä thoáng “trôï taïo hình” ñeå coù khaû naêng gaây ra söï dao ñoäng cho löôùi xeo theo chieàu ngang. Hoaëc coøn boá trí gôø cao su ôû hai beân meùp löôùi xeo ñeå giöõ huyeàn phuø boät khoâng bò chaûy traøn ra hai beân löôùi. Tuy nhieân caùc heä thoáng trôï taïo hình naøy khoâng theå hieän roõ vai troø treân maùy xeo toác ñoä cao vì söï taïo hình gaàn nhö töùc thôøi.
Hình 14: Boä phaän löôùi xeo Giai ñoaïn eùp
Hình 15: Giai ñoaïn eùp giaáy treân maùy xeo Muïc ñích Muïc ñích cô baûn cuûa quaù trình eùp treân maùy xeo laø taùch nöôùc vaø laøm taêng ñoä beàn cho baêng giaáy öôùt. Ngoaøi ra, coøn coù nhöõng muïc ñích khaùc nhö taêng ñoä nhaün, giaûm ñoä khoái hay taêng ñoä chaët: Vieäc taêng ñoä beàn cho baêng giaáy öôùt baûo ñaûm ñöôïc söï vaän haønh cuûa buoàng saáy. Taêng ñoä vöõng chaéc cho baêng giaáy laø moät yeáu toá raát quan troïng, sau eùp söï tieáp xuùc giöõa caùc sôïi seõ ñöôïc gia taêng vaø nhö vaäy lieân keát sôïi seõ ñöôïc phaùt trieån trong quaù trình saáy. Dieãn tieán quaù trình trong khe eùp Baêng giaáy ñöôïc ñi vaøo khe eùp giöõa hai truïc, noù ñöôïc ñôõ trong quaù trình eùp nhôø moät chaên eùp. Coù theå xem quaù trình eùp goàm boán giai ñoaïn: Giai ñoaïn 1: baét ñaàu quaù trình neùn cuûa baêng giaáy vaø chaên. Khoâng khí ñöôïc ñaåy ra khoûi baêng giaáy vaø chaên, khoâng coù söï phaùt trieån cuûa aùp suaát thuûy löïc vaø do vaäy khoâng coù ñoäng löïc cho söï thoaùt nöôùc. Giai ñoaïn 2: baêng giaáy baõo hoøa vaø aùp suaát thuûy löïc beân trong caáu truùc baêng giaáy laøm cho nöôùc di chuyeån töø giaáy sang chaên. Giai ñoaïn naøy tieáp tuïc cho ñeán giöõa khe eùp, khi maø aùp suaát toång gaàn nhö ñaït cöïc ñaïi. Giai ñoaïn 3: khe eùp tieáp tuïc nôùi roäng cho ñeán khi löïc eùp thuûy löïc trong baêng giaáy baèng khoâng, töông öùng vôùi ñoä khoâ cöïc ñaïi cuûa baêng giaáy. Giai ñoaïn 4: caû baêng giaáy vaø chaên ñeàu ñöôïc “nôùi roäng” ra vaø baêng giaáy trôû neân khoâng baõo hoøa. Maëc daàu luùc naøy coù hình thaønh moät “aùp suaát aâm” (taïo chaân khoâng) trong caû hai caáu truùc, moät soá yeáu toá laøm cho nöôùc quay ngöôïc töø chaên veà baêng giaáy. Söï haáp phuï nöôùc naøy laø moät haïn cheá cô baûn cuûa quaù trình eùp vaø taùch nöôùc. Hai yeáu toá giôùi haïn quaù trình eùp Moät lieân quan tôùi toác ñoä taùch nöôùc (goïi laø giôùi haïn veà doøng chaûy). Vaø moät lieân quan ñeán möùc ñoä chòu neùn coù theå cuûa baêng giaáy (goïi laø giôùi haïn veà löïc neùn). Nhö vaäy neáu muoán baêng giaáy taùch nöôùc caøng deã, aùp löïc maø ta coù theå taùc ñoäng leân lôùp ñeäm sôïi seõ caøng cao. Neáu nhö taùc ñoäng moät aùp löïc khaù dö trong tröôøng hôïp coù giôùi haïn veà doøng chaûy, baêng giaáy seõ bò ñeø naùt hay traàm troïng hôn, baêng giaáy coù theå bò raùch. Moät soá kieåu eùp EÙp phaúng. EÙp chaân khoâng. EÙp vôùi truïc khaéc raõnh. EÙp coù löôùi. Vôùi loaïi bìa cactoâng nhieàu lôùp, ñaëc bieät laø loaïi ñònh löôïng cao, quaù trình eùp caàn ñöôïc thöïc hieän töø töø, eâm dòu ñeå traùnh hieän töôïng neùn giaáy (eùp naùt) hay taïo tuùi khí giöõa caùc lôùp giaáy. Ñoàng thôøi cuõng baûo veä ñöôïc ñoä khoái vaø löïc lieân keát giöõa caùc lôùp giaáy. Yeâu caàu cô baûn laø taùc ñoäng cuûa öùng suaát keùo treân baêng giaáy caàn ñöôïc giaûm thieåu vaø moãi khe eùp coù thieát keá ñaëc bieät töông öùng vôùi löôïng nöôùc ñöôïc taùch ra ôû moãi khe eùp. Giai ñoaïn saáy
Hình 16: Quaù trình saáy giaáy Sau khi eùp phaàn nöôùc coøn laïi trong baêng giaáy seõ ñöôïc laáy ñi baèng quaù trình boác hôi trong buoàng saáy. Naêng löôïng cung caáp cho buoàng saáy laø hôi quaù nhieät. Yeáu toá quan troïng laø caàn coù beà maët truyeàn nhieät lôùn. Maùy saáy laø phaàn ñoøi hoûi chi phí cao nhaát töø ñaàu tö laép ñaët ñeán vaän haønh baûo döôõng neân vieäc taêng toác ñoä boác hôi nöôùc, giaûm tieâu toán hôi trong quaù trình saáy vaø vieäc baûo oân nhieät laø nhöõng yeáu toá caàn quan taâm. Nhieät cung caáp cho quaù trình saáy ñöôïc chuyeån ñeán baêng giaáy qua heä thoáng nhieàu truïc saáy coù ñöôøng kính lôùn, coù lôùp voû baèng gang, quay vaø ñöôïc naïp hôi quaù nhieät ôû beân trong. Caùc truïc saáy coù ñöôøng kính ñaëc tröng laø 1,2m; 1,5m vaø 1,8m. Loaïi 1,8m laø loaïi phoå bieán nhaát. Caùc chaên saáy laøm baèng vaät lieäu toång hôïp ñöôïc söû duïng ñeå eùp chaët baêng giaáy vaøo truïc saáy nhaèm caûi thieän hieäu quaû truyeàn nhieät. Caùc chæ tieâu ñaùnh giaù hieäu quaû quaù trình saáy Ñaùnh giaù naêng suaát saáy laø kieåm tra soá kiloâgam giaáy ñöôïc saáy khoâ trong moät giôø treân moät meùt vuoâng beà maët tieáp xuùc vôùi truïc saáy. Hieäu suaát boác hôi: laø soá kiloâgam nöôùc boác hôi trong moät giôø treân moä meùt vuoâng beà maët tieáp xuùc vôùi truïc saáy. Thoâng soá naøy phuï thuoäc raát nhieàu vaøo aùp suaát cuûa hôi quaù nhieät beân trong truïc saáy. Tieâu toán hôi saáy: laø soá kiloâjun (hay kiloâgam hôi quaù nhieät) caàn cho moät kiloâgam nöôùc boác hôi. Vôùi moät heä thoáng saáy hieän ñaïi, giaù trò phoå bieán khoaûng 1,3kg hôi saáy/kg nöôùc boác hôi. Ñoä doàng ñeàu cuûa quaù trình saáy coù theå kieåm tra baèng löôïng aåm theo chieàu ngang cuûa maùy töø ñaàu ra choã boä phaän eùp cuûa baêng giaáy cho ñeán cuoái buoàng saáy. Hôi saáy, nöôùc ngöng tuï vaø heä thoáng xöû lyù khí cuõng coù nhöõng aûnh höôûng ñoái vôùi söï tieâu toán naêng löôïng. Moâ taû quaù trình saáy Baêng giaáy öôùt töø phaàn eùp chöùa khoaûng 55 ( 60% aåm seõ ñöôïc ñöa vaøo heä thoáng caùc truïc saáy. Taïi caùc truïc saáy nöôùc ñöôïc boác hôi roài ñöôïc laáy ñi nhôø heä thoáng quaït gioù. Baêng giaáy öôùt tì chaët vaøo truïc saáy qua lôùp chaên saáy coù tính thaám nöôùc. Chaên saáy cuõng coù nhieäm vuï ñôõ vaø daãn baêng giaáy ñi qua caùc truïc saáy. Ña phaàn caùc maùy xeo coù 3 ( 5 phaàn saáy coù söû duïng chaên saáy, moãi phaàn coù toác ñoä ñoäc laäp nhau vaø coù theå ñöôïc kieåm soaùt ñeå duy trì öùng suaát cuûa baêng giaáy giöõa caùc phaàn vaø ñieàu chænh hieän töôïng co ruùt giaáy. Chöùc naêng cuûa chaên saáy Chaên saáy coù chöùc naêng cô baûn laø taïo ra söï tieáp xuùc toát giöõa tôø giaáy vaø truïc saáy ñeå goùp phaàn: Taêng quaù trình truyeàn nhieät giöõa beà maët truïc saáy vaø tôø giaáy ñaûm baûo tæ soá boác hôi cao. Taïo cho tôø giaáy coù ñoä phaúng vaø ñoä nhaün. Taïo ra moät traïng thaùi oån ñònh veà ñoä khoâ theo chieàu ngang cuûa khoå giaáy. Taïo ra trôû löïc nhoû nhaát cho vieäc vaän chuyeån hôi boác ra töø tôø giaáy. Taïo ra moâi tröôøng thoâng gioù toát cho vieäc saáy baèng khí noùng maø khoâng gaây ra söï rung giaáy vaø laøm giaûm nhieät ñoä khí saáy. Saáy bìa cactoâng coù caáu truùc nhieàu lôùp doøi hoûi nhöõng yeâu caàu ñaëc bieät vì noù coù beà daøy cao vaø caáu truùc cuõng ñaëc bieät. Hai yeáu toá naøy coù aûnh höôûng raát lôùn ñoái vôùi toác ñoä truyeàn nhieät töø beà maët ñeán taâm cuûa baêng giaáy hay toác ñoä khueách taùn nhieät töø taâm ñeán beà maët. Thöôøng soá truïc saáy khaù lôùn. Giai ñoaïn caùn laùng
Hình 17: Maùy caùn laùng beà maët giaáy Caùn laùng laø thuaät ngöõ toång quaùt chæ quaù trình eùp vôùi moät truïc. Khoâng phaûi taát caû nhöng phaàn lôùn caùc loaïi giaáy ñeàu ñöôïc caùn laùng ñeå coù ñoä phaúng thích hôïp vôùi moät soá coâng ngheä in. Caùn laùng thöôøng ñöôïc thöïc hieän treân giaáy ñaõ saáy khoâ nhöng moät soá tröôøng hôïp cuõng coù theå thöïc hieän treân giaáy chöa saáy khoâ hoaøn toaøn). Moät muïc ñích cuûa quaù trình caùn laùng laø caûi thieän tính ñoàng nhaát cuûa moät soá tính chaát theo höôùng ngang cuûa maùy xeo, ñaëc bieät laø beà daøy giaáy. Moâ taû quaù trình Baêng giaáy ñöôïc ñi qua moät hay nhieàu khe eùp giöõa caùc caëp truïc vaø caùc truïc naøy coù theå coù ñoä cöùng khaùc nhau. AÙp suaát raát cao vaø thôøi gian löu thöïc söï cuûa baêng giaáy taïi khe eùp laø raát nhoû. Taùc ñoäng chính laø eùp giaáy vaøo beà maët thaät phaúng cuûa moät truïc vôùi löïc ñuû lôùn ñeå laøm bieán daïng deûo baêng giaáy vaø laøm cho maët giaáy phaúng nhö maët truïc caùn. Quaù trình “sao cheùp” naøy coù theå ñöôïc taêng baèng caùch söû duïng moät aùp löïc hay löïc chuyeån dòch cao hôn vaø baèng söï gia nhieät hay söï laøm aåm sôïi ñeå taêng tính chòu gaáp cho chuùng. Giai ñoaïn cuoän giaáy
Hình 18: Maùy cuoän giaáy Sau khi saáy vaø caùn laùng, giaáy ñöôïc ñöa veà daïng cuoän, thoâng thöôøng ôû maùy xeo coù laép ñaët moät troáng cuoän. Troáng cuoän ñöôïc truyeàn ñoäng töø moät moâtô vôùi coâng suaát thích hôïp ñeå ñaûm baûo ñuû löïc caêng cho baêng giaáy ñi ra töø heä thoáng caùn laùng.
Hình 19: Caáu taïo maùy cuoän giaáy Vaän haønh: Baêng giaáy seõ quay quanh troáng cuoän vaø ñi vaøo khe ñöôïc taïo neân giöõa troáng vaø cuoän giaáy, cuoän giaáy naøy ñöôïc giöõ bôûi caùnh tay ñoøn thöù caáp. Trong khi cuoän giaáy taêng daàn beà daøy cuûa noù thì moät truïc gaù môùi (truïc chöa coù giaáy) seõ ñöôïc ñaët vaøo vò trí cuûa caùnh tay ñoøn sô caáp. Khi cuoän giaáy ôû tay ñoøn thöù caáp ñaït ñöôøng kính theo yeâu caàu, ngöôøi ta seõ taêng toác cho truïc gaù nhôø moät baùnh cao su cho ñeán khi noù ñaït ñöôïc vaïn toác baèng vôùi vaän toác cuûa maùy thì cho noù tì vaøo troáng cuoän nhôø ñieàu chænh caùnh tay ñoøn sô caáp. Khi cuoän giaáy thöù nhaát hoaøn thaønh, seõ xaû aùp cuûa caùnh tay ñoøn thöù caáp töïa vaøo troáng, ñieàu naøy laøm giaûm vaän toác cuûa cuoän giaáy vaø do vaäy luùc ñoù baêng giaáy chaïy töø maùy ra seõ taïo ra nhöõng ñuïn giaáy daâng leân ôû phía giöõa cuoän giaáy vaø troáng cuoän. Ngöôøi vaän haønh maùy seõ caét phaàn giaáy roái naøy vaø baêng giaáy seõ ñöôïc quaán vaøo truïc gaù môùi. Coøn cuoän giaáy hoaøn taát seõ ñöôïc nhaác leân töø töø theo ñöôøng daây cuûa maùy cuoän baèng moät caàn truïc. Giai ñoaïn caét giaáy Ñaây laø quaù trình caét cuoän giaáy lôùn thaønh nhöõng cuoän giaáy nhoû. Maéy caét coù vai troø xeû doïc khoå giaáy lôùn sang khoå giaáy nhoû hôn vaø cuoän chuùng laïi thaønh caùc cuoän nhoû. Vaän haønh: Cuoän giaáy lôùn laáy ra töø maùy xeo seõ ñöôïc ñöa ñeán moät guoàng quay nhôø moät caàn truïc. Töø guoàng quay, giaáy ñöôïc ñöa qua nhöõng truïc caêng vaø gaëp caùc dao caét. Söï boá trí caùc dao caét ñöôïc ñieàu chænh theo khoå giaáy yeâu caàu. Keá ñoù baêng giaáy (ñaõ caét khoå nhoû hôn) gaëp caùc thanh khöû nhaên roài ñöôïc cuoän laïi quanh truïc gaù baèng cactoâng hay baèng chaát deûo. Caáu taïo thieát bò: Guoàng quay: ñeå ñôõ cuoän giaáy lôùn, coù laép boä phaän phanh haõm ñeå ñieàu chænh söï taêng toác vaø söï giaûm toác. Truïc caêng: ñieàu chænh löïc caêng cho baêng giaáy. Dao caét (vôùi truïc daãn): caét baêng giaáy theo chieàu doïc. Thanh khöû nhaên: cho pheùp loaïi nhöõng neáp nhaên ôû hai ñaàu khoå giaáy vöøa ñöôïc caét. Cuoän giaáy. Giai ñoaïn hoaøn taát ñoái vôùi coâng ngheä saûn xuaát bìa cöùng Hai phöông phaùp cô baûn ñeå coù ñöôïc moät beà maët hoaøn taát cuûa saûn phaåm bìa cactoâng nhieàu lôùp laø traùng keo baèng dao gaït vaø caùn baèng truïc maøi laùng.
Hình 20: Nhöõng giai ñoaïn hoaøn taát ñoái vôùi coâng ngheä saûn xuaát bìa cactoâng Traùng keo baèng dao gaït Söï laøm phaúng vaø laøm vöõng chaéc beà maët giaáy ñöôïc thöïc hieän baèng vieäc söû duïng 2 hay 3 truïc eùp keo ñöôïc trang bò vôùi 3 hoaëc 4 hoäp nöôùc ñeå ñöa dung dòch tinh boät (hay dung dòch keo thích hôïp khaùc) leân beà maët giaáy. Ñieàu naøy laøm taêng tính khaùng xuø loâng cho maët giaáy. Trong quaù trình xöû lyù naøy, ñoä aåm ban ñaàu cuûa saûn phaåm giaáy bìa khoaûng 3% vaø sau xöû lyù khoaûng 6%. Neáu ñoä aåm tröôùc xöû lyù cao hôn, ñoä khoái cuûa saûn phaåm seõ giaûm ñaùng keå. Khaû naêng baét aåm cuûa giaáy bìa phuï thuoäc vaøo toác ñoä maùy vaø söï gia keo beà maët vaø thöôøng ñöôïc giôùi haïn trong khoaûng 1% cho moãi dao gaït.
Hình 21: Heä thoáng traùng keo baèng dao gaït Truïc maøi laùng Ñeå coù ñöôïc beà maët phaúng vaø boùng, bìa cactoâng seõ ñöôïc saáy khoâ moät phaàn roài ñöôïc eùp treân moät truïc boùng ñöôøng kính lôùn. Phöông phaùp naøy giuùp duy trì ñöôïc ñoä khoái cho giaáy bìa vaø beà maët coù ñöôïc seõ ñaëc bieät thích hôïp cho nhöõng quaù trình traùng phaán sau naøy. Phöông phaùp naøy aùp duïng haïn cheá vôùi loaïi giaáy töông ñoái xoáp vaø ñònh löôïng khoâng quaù 450g/m2 vì luùc naøy hôi aåm taùch ra seõ phaûi khueách taùn qua moät taäp hôïp nhieàu lôùp giaáy khaù daày. Lieân keát giöõa caùc lôùp trong caáu truùc bìa cactoâng Löïc lieân keát giöõa caùc lôùp cuûa bìa cactoâng laø moät thoâng soá raát quan troïng, nhaát laø ñoái vôùi nhöõng loaïi hoäp cactoâng. Löïc lieân keát laø chæ soá lieân keát lieân quan ñeán khaû naêng choáng laïi söï taùch lôùp trong caáu truùc bìa nhieàu lôùp döôùi taùc duïng cuûa löïc keùo aùp duïng theo phöông thaúng goùc vôùi maët phaúng giaáy. Lieân keát naøy phuï thuoäc vaøo töông taùc cô hoïc cuûa thaønh phaàn mòn vaø caùc sôïi con coù taïi beà maët tieáp giaùp giöõa caùc lôùp vaø söï phaùt trieån cuûa lieân keát hyñroâ giöõa caùc sôïi khi tieáp xuùc vôùi nhau. Ñeå ñaït ñöôïc möùc ñoä lieân keát cao nhaát, caàn phaûi coù moät soá ñieàu kieän sau: Thaønh phaàn mòn taïi beà maët tieáp xuùc seõ laáp ñaày loã troáng vaø laøm taêng cöôøng hôn beà maët tieáp xuùc giöõa caùc lôùp. Nhö vaäy neáu caùc lôùp coù tính hai maët (tính khoâng ñoàng nhaát giöõa maët treân vaø maët döôùi cuûa baêng giaáy) khaù lôùn, seõ gaây nhöõng aûnh höôûng baát lôïi cho lieân keát lôùp. Nöôùc töï do phaûi ñöôïc hieän dieän taïi khe eùp ñeå hoã trôï cho söï di chuyeån cuûa thaønh phaàn mòn. Noàng ñoä boät thaáp do vaäy laø moät yeáu toá thuaän lôïi. Quaù trình thuûy hoùa vaø choåi hoùa sôïi cuõng laøm phaùt trieån lieân keát. Khi caùc lôùp giaáy caøng moûng, löïc lieân keát giöõa chuùng caøng lôùn (khi so saùnh hai tôø bìa cuøng moät beà daøy). Vôùi caùc lôùp moûng söï ñònh höôùng cuûa sôïi taïi beà maët tieáp xuùc ñöôïc xem laø töông ñöông nhö söï ñònh höôùng trong khoái sôïi vaø khi caùc lôùp moûng thì löïc lieân keát giöõa chuùng seõ gaàn töông ñöông nhö löïc lieân keát trong töøng lôùp thaønh phaàn. Khi aùp suaát eùp giöõa truïc buïng vaø truïc eùp taêng thì löïc lieân keát giöõa caùc lôùp cuõng taêng. Tuy nhieân, aùp suaát naøy chòu giôùi haïn nghieâm ngaët cuûa löôïng nöôùc hieän dieän. Chæ taïi hai hoaëc ba khe eùp sau cuøng thì môùi coù theå giöõ ñöôïc moät taûi troïng ñuû lôùn vì söï phaân boá taûi troïng khe eùp roäng hôn. Vieäc thaønh laäp lieân keát giöõa caùc lôùp thöôøng deã daøng hôn vieäc duy trì ñöôïc noù. Tính chaát bìa cactoâng Chæ tieâu ñaùnh giaù chuû yeáu cuûa bìa cactoâng chính laø beà daøy. Do vaäy ngöôøi saûn xuaát seõ coù lôïi khi söû duïng nhöõng loaïi boät cho ñoä khoái cao (tæ troïng thaáp) ñeå laøm giaûm troïng löôïng baêng giaáy vaø giaûm giaù thaønh. Thöôøng loaïi boät giaáy thu hoài maø thaønh phaàn chính laø giaáy baùo ñöôïc söû duïng chuû yeáu laøm nhöõng lôùp phía trong cuûa bìa cactoâng. Trong quaù trình taïo hình, ñieàu mong muoán laø coù ñöôïc nhieàu sôïi maø truïc cuûa chuùng song song vôùi maët phaúng baêng giaáy vaø ñöôïc ñònh höôùng moät caùch ngaãu nhieân. Neáu ñieàu kieän naøy ñöôïc ñaùp öùng, tôø giaáy seõ raát vöõng chaéc vaø ñoä beàn löïc ôû moïi höôùng laø nhö nhau. Tuy nhieân, khi saûn phaåm giaáy caàn coù ñoä khoái, thì caàn phaûi coù moät thaønh phaàn sôïi ñöôïc ñònh höôùng theo phöông vuoâng goùc vôùi maët phaúng giaáy. Tính chaát quan troïng nhaát ñoái vôùi phaàn lôùn caùc loaïi bìa cactoâng laø ñoä cöùng (hay coøn ñöôïc hieåu laø ñoä khaùng beû cong). Nhöõng lôùp ôû maët ngoaøi (lôùp treân vaø lôùp döôùi) laø lôùp ñoùng goùp cho ñoä cöùng nhieàu nhaát, coøn caùc lôùp phía trong seõ ñoùng goùp cho ñoä khoái. Caùc loaïi bìa cactoâng Cactoâng soùng Loaïi naøy ñeå laøm thuøng chöùa vaän chuyeån haøng hoùa. Caáu truùc cuûa loaïi naøy laø söï luaân phieân cuûa hai hay nhieàu lôùp phaúng vaø giaáy soùng ñöôïc daùn laïi vôùi nhau treân maùy taïo soùng. Maët ngoaøi cuøng laø lôùp maët, ñöôïc laøm töø boät sulfat goã meàm khoâng taåy traéng (hoaëc ñoâi khi coù taåy). Boät giaáy söû duïng laøm lôùp soùng coù hieäu suaát cao hôn lôùp maët vaø noù ñöôïc nghieàn ít hôn, cung caáp ñoä khoái vaø ñoä cöùng cho saûn phaåm, thöôøng laø boät cô vaø boät baùn hoùa cuûa goã cöùng, khoaûng 15% boät goã meàm. Boät laøm lôùp maët ñöôïc nghieàn nhieàu hôn ñeå coù ñöôïc ñoä chòu löïc vaø ñoä nhaün. Giaáy bìa nhieàu lôùp Loaïi naøy ñöôïc söû duïng laøm bao goùi. Ñoä khoái cuûa boät cô trong nhöõng lôùp ruoät laøm cho bìa coù ñöôïc ñoä cöùng. Boät cô do vaäy laø thaønh phaàn quan troïng trong saûn xuaát giaáy bìa nhieàu lôùp. Tuøy theo chöùc naêng maø thaønh phaàn boät giaáy cuûa caùc lôùp khaùc nhau coù söï khaùc bieät, nhö lôùp maët do phaûi thöôøng qua quaù trình in nhieàu maøu neân ñöôïc laøm töø boät hoùa taåy traéng, hoaëc coù khi coøn ñöôïc traùng phaán. Lôùp maët phía trong ñöôïc laøm töø hoãn hôïp cuûa boät baùn hoùa vaø boät cô. Khi söû duïng laøm bao goùi thöïc phaåm, boät giaáy phaûi khoâng ñöôïc chöùa taïp chaát coù khaû naêng thaám hay daãn truyeàn laøm thöïc phaåm coù muøi vò laï. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO [1] Nguyeãn Thò Ngoïc Bích, “Kyõ thuaät xenluloâ vaø giaáy”, NXB Ñaïi hoïc Quoác gia Tp.Hoà Chí Minh, 2003. [2] Ñoáng Thò Anh Ñaøo, “Kyõ thuaät bao bì thöïc phaåm”, NXB Ñaïi hoïc Quoác gia Tp.Hoà Chí Minh, 2005.