2.1. Tổng quan
Bột được sản xuất theo phương pháp cơ học được thực hiện từ rất lâu bột này khơng trải qua quá trình nấu do vậy mà thành phần tạp chất và lignin cịn rất nhiều. Ngày nay người ta vẫn cịn dùng phương pháp này vì phương pháp cơ học khơng tốn nhiều thiết bị, cơng nghệ đơn giản, dễ sử dụng. Hiện nay ở nước ta bột cơ được sử dụng rất nhiều trong các lĩnh vực giấy báo, giấy tập, giấy in, giấy bìa… nĩ cho độ bền cao, giá rẻ.
Bột được sản xuất bằng phương pháp cơ như phương pháp mài hoặc nghiền thì gọi là bột cơ học. Nếu cĩ xử lý nhiệt và một ít hố học thì gọi là bột cơ nhiệt, bột hố cơ… Nguyên liệu cho sản xuất bột cơ là gỗ, nhưng loại bỏ vỏ, mắc cứng, lõi.
Quá trình sản xuất bột cơ:
Gỗ và các bĩ sợi chịu tác dụng của các lực tác động trong cối mài hay dĩa nghiền làm tách các bĩ sợi ra.
Ưu điểm của bột cơ so với bột hố học:
Bột cơ ta cĩ thể làm những loại giấy cĩ định lượng thấp mà vẫn đảm bảo độ che phủ và độ khối. Tuy nhiên yêu cầu về độ bền về cơ lý khơng được như bột hố.
Quá trình sản xuất bột cơ lý tưởng cần những yêu cầu sau:
Các bĩ sợi phải được tách hồn tồn khỏi cấu trúc gỗ, chiều dài sợi cần được duy trì (ít bị cắt ngắn).
Sợi được tách tơi.
Hai phương pháp chính để sản xuất bột cơ là phương pháp mài và phương pháp nghiền.
Phương pháp mài cho bột cĩ độ che phủ rất cao nhưng tính năng cơ lý lại kém. Phương pháp nghiền dăm gỗ cho tính năng cơ lý cao hơn, nhưng tính quang học kém hơn so với bột mài.
Đánh giá chi phí:
So với phương pháp hố học sản xuất bột theo phương pháp cơ học địi hỏi chi phí đầu tư thấp hơn, cơng nghệ đơn giản, độ trắng của giấy làm từ bột cơ thích hợp, độ nhẵn và độ khối cao, tạo hình tốt, cho khả năng in ấn cao. Bột cơ rẻ, được sử dụng để sản xuất các loại giấy in. giấy báo, bao bì, giấy vệ sinh, cactong…
Phương pháp mài Trên sàng Phương pháp nghiền Cắt, sàng chọn dăm ủ máy nghiền Cối mài GỖ BĨC VỎ 11,5m Sàng chọn Sàng tinh Trên sàng Lọc rửa Ép, làm đặc Tẩy trắng Bột cơ
2.3. Thuyết minh quy trình cơng nghệ
Gỗ được bĩc vỏ được chuẩn bị ở kích thước 1÷1,5m sau đĩ cho vào cối mài và bổ sung nước ngập các đoạn gỗ. Trong quá trình mài các bĩ sợi bong ra thành các xơ sợi
Hình 7: Thiết bị mài gỗ dạng trống
123 23
ta cho hỗn hợp sau mài qua thiết bị sàng thơ để phân loại. Những kích thước đủ tiêu chuẩn qua sàng đem sàng tinh để tuyển chọn các thành phần hợp cách. Những thành phần khơng hợp cách và những phần nằm trên sàng thơ ta cho vào máy nghiền để nghiền lại, những phần hợp cách đem đi rửa và làm đặc.
Quá trình rửa và làm đặc làm cho bột sạch hơn để giảm lượng hố chất tẩy. Sau cơng đoạn rửa ta đem đi tẩy trắng sẽ thu được bột cơ. Nếu ta dùng phương pháp nghiền thì các đoạn gỗ phải qua bộ phận cắt dăm, sàng ủ rồi cho vào máy nghiền. Máy nghiền trong sản xuất bột cơ cĩ thể dùng máy nghiền Hà Lan, máy ngiền đĩa hoặc cơn sau đĩ ta cũng đem đi tuyển chọn những phần hợp cách để đem đi rửa, làm đặc, tẩy trắng sẽ thu được bột cơ. Đặc điểm chủ yếu để sản xuất bột cơ là quá trình mài và nghiền.
2.3.1. Bột cơ sản xuất theo phương pháp mài (bột mài )
Gỗ được đưa vào cối mài theo đoạn dài cùng với nước, bề mặt của cối mài làm bằng vật liệu compositceramic khi mài làm sinh ra tác động xung của lực cắt và lực nén làm bong các bĩ sợi. Để đạt được sự biến dạng dẻo cho xơ sợi trong khoảng thời gian thích hợp tải trọng gỗ vào vùng mài phải tương đối dư.
Các thơng số ảnh hưởng sự tách sợi trong quá trình mài:
Cấu tạo:
1: Trục mài, 2: Trống, 3: Gỗ đoạn.
Bề mặt của cối mài (trống và trục mài) làm bằng vật liệu compositceramic, xốp và cứng, các hạt sần sùi cao hơn bề mặt cối. Trục mài được gắn trên động cơ và hệ thống trục đỡ, cơ cấu truyền động đai hoặc bánh răng. Trục mài chuyển động cùng chiều với trống quay. Trống quay là bộ phận chứa gỗ rỗng cĩ đường kính lớn, chiều dài của trống thiết kế sao cho dài hơn chiều dài của đoạn gỗ.
Nguyên lý hoạt động: Gỗ được nạp vào trống với khối lượng lớn. Khi trục mài 1 chuyển động theo chiều kim đồng hồ các hạt sần trên trục mài sẽ tác động lực tiếp tuyến với bề mặt của các đoạn gỗ 3 làm bong các bĩ sợi trên thân gỗ, nhờ mơi trường nước và nhiệt độ bên trong trống làm cho các xơ sợi duỗi ra thực hiện được quá trình mài.
Điều kiện vận hành: Gỗ và chu kỳ lực: Trong lúc mài chính tác động của lực mài đã làm tách các bĩ sợi, đĩ là sự tác động liên tiếp của sự nén và sự duỗi sợi. Để các bĩ sợi tách ra thì lượng gỗ phải nạp đủ lớn, khơng được quá ít, chu kì lực tác động đủ lớn. Trong khi vận hành nếu tăng cường độ nén thì làm giảm số chu kỳ nén.
Nhiệt độ: Quá trình tách sợi phải ở nhiệt độ mà gỗ khơng bị giịn, sợi sẽ khơng bị cắt, nhiệt độ này từ 70 ÷1400C. Để làm giảm nhiệt độ người ta cho thêm nước vào trong thiết bị vừa làm thấm ướt cho sợi dễ bị bong ra vừa làm giảm nhiệt độ của thiết bị mài.
2.3.2. Bột cơ sản xuất theo phương pháp nghiền
Phương pháp sản xuất bột cơ theo phương pháp mài chủ yếu áp dụng cho loại gỗ mềm, nhược điểm của nĩ là làm tổn thương nhiều cấu trúc sợi nĩ khơng thích hợp cho loại gỗ cứng. Với phương pháp nghiền ta cĩ thể cải thiện được tính chất trên. Ta cĩ thể sử dụng cả những phế liệu của xưởng cưa. Quá trình nghiền được thực hiện để nghiền dăm trong máy nghiền đĩa, hoặc nghiền cơn. Thường vận tốc của máy nghiền khoảng 1500 vịng/phút.
Máy nghiền cơn gồm một trục quay hình cơn. Trên bề mặt cơn cĩ bố trí các dao (dao bay) bên ngồi cĩ bọc lớp vỏ hợp kim cĩ đúc các gân (dao đế) cố định. Khi trục cơn chuyển động dao bay và dao đế tiếp xúc nhau thực hiện được quá trình nghiền. Hiện nay máy nghiền đĩa được sử dụng phổ biến vì máy dễ chế tạo, gọn nhẹ hiệu suất nghiền cao.
Các thơng số quá trình nghiền đĩa:
Tiêu tốn năng lượng cho quá trình nghiền là 1700÷1800 (kwh/tấn) bột. Nồng độ bột khoảng 20÷40%. Vật liệu chế tạo đĩa nghiền bằng vật liệu thép - niken hoặc hợp kim đặc biệt khơng ảnh hưởng đến sản phẩm.
2.3.2.1. Máy nghiền đĩa
Bột vào Bột vào
c
d 1 : Ống bột vào
2 : Ống bột ra
3 : quay đưa dao vào 4 :Khố dao 5 :Bình dầu 6 : Tháo dầu 7 : Trục truyền động 8 : Động cơ 9 :Đế máy 10 : Bulong 11 : Đĩa nghiền Dao Nghiền Đĩa nghiền Hình 9a: 1 2 9 8 10 6 7 5 1 3 4 11
Hình 9: Máy nghiền đĩa loại stato và rotor Hình 9b
2.3.2.1.1. Cấu tạo
a: Dịng dăm vào, b: Đĩa nghiền, c: Khe vào d: Khe ra, e: Stato, f: Rotor Máy nghiền Đĩa gồm 2 đĩa quay ngược chiều nhau hoặc một đĩa quay đĩa kia là đế dao cố định. Trên bề mặt đĩa cĩ các dao nghiền. Khi đĩa quay các dao nghiền tì vào nhau tạo lực cắt làm cho các xơ sợi bị xé ra khỏi bĩ sợi.
2.3.2.1.2. Nguyên lý hoạt động
Dịng dăm vào cửa 4 chuyển động theo 2 hướng: vào khoảng giữa 2 đĩa (khe 5) tại đây xảy ra quá trình nghiền lần 1 dịng bột sau đĩ chuyển động vào khoảng giữa khe 6 xảy ra quá trình nghiền lần 2 rồi đi ra ngồi.
2.3.2.1.3. Điều kiện vận hành
Trước khi nghiền bột phải được pha lỗng ở nồng độ 20÷40%. Khi các dao nghiền khơng đủ sắc ta phải thay dao nghiền. Tốc độ nghiền khoảng 1500 vịng/ phút.
f rotor Bột vào Bột ra Hình 10a Hình 10b