“Bùng nổ” Dùng một lượng nhỏ hoá chất tiến hành xử lý trước nguyên liệu, làm cho kết cấu bên trong của nó bị phá vỡ hoặc hoà tan, từ đó làm yếu liên kết giữa các sợi, sau đó qua tác dụng
Trang 1Chương 2 Phân ly sợi
Phân ly nguyên liệu sợi thực vật thành sợi nhỏ mịn cần thiết.
Tiêu hao năng lượng khoảng 50%.
1 Yêu cầu
1 Chất lượng sợi tốt nhất
2 Tiêu hao năng lượng ít nhất
3 Tổn thất ít nhất (Hiệu suất)
2 Phương pháp(Thuần cơ; Hóa cơ; Cơ nhiệt; “Bùng nổ”)
3 Ảnh hưởng của chất lượng sợi
4 Nghiền nhiệt (Xử lý hóa mềm + Nghiền)
5 Thiết bị
Gỗ lá kim: 0,6-0,8 x 106sợi/cm3
Gỗ lá rộng: 2,0 x 106sợi/cm3
Chương 2 Phân ly sợi
1 Yêu cầu:
1 Sợi ít bị tổn thương nhất
2 Sợi đơn có diện tích bề mặt nhất định, tính năng đan xen tốt
3 Tiêu hao động lực ít
Keo
Sợi
Chương 2 Phân ly sợi
2 Phương pháp:
1 Thuần cơ
2 Hoá cơ
3 Cơ nhiệt
4 “Bùng nổ”
Nguyên liệu thực vật trực tiếp tiến hành phân ly cơ giới
• Tỷ lệ sợi thu được cao, màu sắc nhạt
• Sợi bị cắt đứt nghiêm trọng, hình thái kém
• Tiêu hao động lực cao
Thuần cơ
Chương 2 Phân ly sợi
2 Phương pháp:
1 Thuần cơ
2 Hoá cơ
3 Cơ nhiệt
4 “Bùng nổ”
Dùng một lượng nhỏ hoá chất tiến hành xử lý trước nguyên liệu, làm cho kết cấu bên trong của nó bị phá
vỡ hoặc hoà tan, từ đó làm yếu liên kết giữa các sợi, sau đó qua tác dụng ngoại lực cơ giới phân ly thành sợi
• Sợi thu hồi thấp
• Tiêu hao hóa chất: tăng giá thành
• Công nghệ xử lý sợi phức tạp do pH sợi thay đổi
Hóa cơ
Chương 2 Phân ly sợi
2 Phương pháp:
1 Thuần cơ
2 Hoá cơ
3 Cơ nhiệt
4 “Bùng nổ”
Dùng nước nóng hoặc hơi nước bão hoà nấu hoặc hấp nguyên liệu thực
vật, làm cho lớp giữa các tế bào
mềm hoá hoặc tan 1 phần, sau đó ở
điều kiện áp suất cao hoặc áp suất thường, qua tác dụng ngoại lực cơ giới phân ly thành sợi
• Sợi tổn thất nhỏ (> 95%)
1 Nghiền nhiệt (áp suất cao): tiêu hao động lực thấp hơn
2 Nghiền tốc độ cao (áp suất thường):
chất lượng sợi tốt hơn
Cơ nhiệt
Chương 2 Phân ly sợi
2 Phương pháp:
1 Thuần cơ
2 Hoá cơ
3 Cơ nhiệt
4 “Bùng nổ”
Dùng hơi nước áp suất cao, nhiệt độ cao tiến hành xử lý thời gian ngắn, làm cho lớp giữa các tế bào mềm hoá, một phần hemicellulose bị thuỷ phân, sau đó đột ngột mở van giảm áp, làm cho hơi nước bên trong nguyên liệu trương nở tức thì bùng nổ phân ly thành sợi
• Tỷ lệ sợi thu được tương đối thấp
• Màu sắc sợi sẫm
• Yêu cầu đối với thiết bị cao
“Bùng nổ”
Trang 23 Chất lượng sợi
Diện tích bề mặt (m 2 /g)
Dung tích (ml/g)
Tính lọc
nước (ml)
Diện tích bề mặt (m 2 /g)
1 Độ phân ly sợi
2 Trị số sàng
không khí (s)
Diện tích bề mặt (m 2 /g)
Độ phân ly sợi
6- bộ phận chỉ thị mức nước
khung lưới
van nước ra
van nước vào
Lưới lọc số 25
128 g sợi/10 lít dung dịch bột Thời gian = độ lọc nước (giây
- Độ phân ly sợi)
Độ phân ly = 20 – 25 s
Trị số sàng
1 Trị số sàng sợi là tỷ lệ % khối lượng sợi ở lại hoặc
lọt qua các loại quy cách lưới sàng chiếm trong sợi
2 Tại sao TSS? Đánh giá Hình thái sợi (Sợi to nhỏ,
ngắn dài, thô mịn và tỷ lệ phối hợp)
3 TSS hợp lý?
Sợi thô (ở lại 14 lỗ/inch) < 20 %
Sợi trung bình (28 - 100 lỗ/inch) 50 - 60 %
Sợi nhỏ (ở lại và qua 200 lỗ/inch) < 30 %
3 Ảnh hưởng của chất lượng sợi
5,8 18,4 0,76 32,5 0,71 71,3 86,4 24,9 Hông
8,6 19,3 0,61 29,0 0,70 74,5 89,1 21,8 Phong lượng
6,2 17,4 0,46 27,1 0,72 59,0 89,2 17,6 Sam mộc
25,6 52,3 0,30 21,4 0,72 58,7 88,5 11,3 Thông đuôi ngựa
Tỷ lệ trương
nở chiều dày (%)
Tỷ lệ hút nước (%)
IB (MPa) MOR KLTT (g/cm 3 ) Sợi vừa
và nhỏ (%) Sợi thu được (%)
Độ phân
ly sợi (s) Loại cây
Độ phân ly sợi cao: - tỷ lệ sợi nhỏ và vừa tăng
- chất lượng ván tốt hơn
Khe hở thớt nghiền (mm)
Thời gian ép nhiệt 1- 1,50 min/mm 2- 0,75 min/mm
Độ thô mịn
bề mặt (μm)
Ảnh hưởng kích thước sợi tới chất lượng bề mặt ván
Nghiền nhiệt
1 Xử lý hóa mềm
2 Nghiền
3 Thiết bị
Trang 3Xử lý hoá mềm
1 Nhiệt độ (nấu)
2 Thời gian (nấu)
3 Áp suất
Làm cho lớp giữa các tế bào mềm hoá
hoặc tan 1 phần
5.501 175
4.523 155
3.660 135
1.400
Dăm chưa qua nấu (độ ẩm 60 %)
Tính dẻo (Thời gian phục hồi biến dạng (10-4s))
Nhiệt độ nấu (0C)
Ảnh hưởng của nhiệt độ nấu tới tính dẻo của gỗ
25,2 0,71
19,4 90,3
175
27,6 0,72
19,1 92,7
165
24,5 0,71
18,5 94,1
155
19,3 0,72
14,3 96,2
145
MOR (MPa)
KLTT ván (g/cm3)
Độ phân
ly sợi (s)
Tỷ lệ sợi thu
được (%)
Nhiệt độ
nấu (0C)
Ảnh hưởng của nhiệt độ nấu tới hiệu qủa phân ly sợi
và chất lượng ván sợi
Áp suất nấu (MPa) Thời gian nấu (phút)
Chất chiết suất nước nóng (%)
Tỷ lệ sợi thu được (%)
> 95%
Quan hệ giữa nhiệt độ nấu và tiêu hao động lực
Tiêu hao
động lực
(kW/t sợi)
Gỗ lá rộng
Gỗ lá kim
Nhiệt độ (0C)
Khu vực dẻo của lignin, lớp giữa các
tế bào bị mềm hoá, tiêu hao động lực giảm xuống rất mạnh
Ảnh hưởng của T và T.gian nấu
1 Nhiệt độ nấu 165 0C
2 Nhiệt độ nấu 190 0C
pH Thời gian nấu (phút)
Thời gian nấu (phút)
Trang 4Nghiền nhiệt - Cơ chế phân ly sợi
• Trạng thái nguyên liệu giữa 2 đĩa nghiền
• Nhân tố ảnh hưởng (4)
“Mệt mỏi” + “Dẻo đàn hồi”
Trạng thái nguyên liệu giữa 2 đĩa nghiền
• Giữa hai thớt nghiền trong buồng nghiền (T cao, độ ẩm cao
& P cao)
• Chịu tác dụng của lực ép (F3) và quay (F1) của thớt nghiền, làm cho lớp giữa tế bào chịu lực cắt Fc.
• Sợi quay quanh trục của nó (F2)
• Tác dụng thuỷ phân + nhiệt phân
F3
F2
Nhân tố ảnh hưởng
1- Tính dẻo đàn hồi của nguyên liệu
2- Tần suất tác dụng ngoại lực
3- Áp suất phân ly sợi
4- Độ ẩm của nguyên liệu
1 Tính dẻo đàn hồi của nguyên liệu
Quyết định thời gian cần thiết để khôi phục hoàn toàn sau biến dạng
• Tính dẻo thấp: thời gian khôi phục ngắn, biến dạng gây ra sau khi
nguyên liệu chịu lực có thể khôi phục toàn bộ hoặc phần lớn trước tác dụng tiếp theo của ngoại lực
Æ thời gian phân ly cần thiết kéo dài, sợi bị cắt đứt tăng lên
• Tính dẻo cao: thời gian khôi phục dài, nguyên liệu trước tác dụng
tiếp theo của ngoại lực biến dạng chưa kịp khôi phục
Æ dễ bị phân ly thành từng sợi hoặc bó sợi, tức rút ngắn thời gian phân ly, nâng cao năng suất thiết bị
Tính dẻo đàn hồi phụ thuộc:
• Nhiệt độ T (+):
• Độ ẩm MC (+)
• Lực kết hợp giữa các phân tử F (-)
• Độ đa tụ của phân tử lớn: Dp (-)
Giải pháp: tiến hành xử lý hoá mềm nguyên liệu trước khi phân ly sợi
2 Tần suất tác dụng ngoại lực
Là nhân tố chủ yếu ảnh hưởng đến sản lượng và chất lượng phân ly sợi
Tần suất thấp, sản lượng giảm xuống (do thời gian giữa hai lần lực tác
dụng liền kề nhau dài, dăm gỗ có khả năng phần lớn hoặc toàn bộ đã
khôi phục trạng thái ban đầu trước lần chịu tác dụng của ngoại lực tiếp
theo Để làm cho sợi phân ly phải làm cho dăm gỗ lại có được ứng suất
bên trong cần thiết)
Æ Như thế, không chỉ kéo dài thời gian phân ly, tăng tiêu hao động lực
mà còn làm cho sợi bị cắt đứt nhiều, chất lượng tương đối xấu
Giải pháp: tăng đường kính thớt nghiền, cải tiến hình răng của thớt
nghiền
3 Áp suất phân ly sợi
Áp lực tính trên 1 đơn vị diện tích mặt thớt nghiền
Để làm cho dăm gỗ phân ly thành từng sợi hoặc bó sợi, khi phân ly phải tác dụng một lực ép nhất định đối với dăm gỗ Áp suất cần căn cứ tính dẻo đàn hồi của dăm gỗ để quyết định
Tính dẻo của dăm gỗ càng lớn, có thể dùng áp suất tương đối nhỏ
Áp suất lớn nhỏ liên quan đến thiết bị và yêu cầu của sợi:
• Khi dùng tốc độ cao, áp suất có thể nhỏ 1 chút
• Sợi yêu cầu tương đối thô áp suất có thể lớn một chút
Tăng áp suất:
• Có thể rút ngắn thời gian phân ly, nâng cao hiệu suất của thiết bị
• Nhưng do ứng suất bên trong của nguyên liệu tăng lên, rất nhiều sợi
bị đứt
Giải pháp: để đảm bảo chất lượng sợi và hiệu suất của thiết bị, nên
tăng tần suất tác dụng ngoại lực, mà không nên dùng phương pháp tăng
áp suất
Trang 54 Độ ẩm của nguyên liệu
• Vai trò của ẩm trong quá trình phân ly:
(1) Hấp thụ nhiệt ma sát khi phân ly sợi
(2) Làm cho sợi dăm gỗ trương nở mềm ra
(3) Giảm điểm mềm hoá của lignin
• MC quá cao: Æ lực ma sát giữa các dăm rất nhỏ (do nước có tác dụng
thấm ướt, trượt); phân ly chủ yếu dựa vào tác dụng tiếp xúc với thớt nghiền
Khi đó: sợi phải chịu tác dụng ma sát mãnh liệt của thớt nghiền (khe hở thớt
nghiền = chiều dày của một sợi đơn) + Tính không đồng đều của độ chính
xác lắp ráp và mài mòn của thớt nghiền
ÆSợi bị cắt ngang tương đối nhiều, chất lượng sợi tương đối kém
• MC quá thấp: Æ phân ly không triệt để
• MC phù hợp (30-40%): ma sát lẫn nhau giữa các dăm có tác dụng chủ
đạo + tác dụng tiếp xúc của thớt nghiền biến thành nhân tố thứ yếu Æ Tránh
cho sợi bị ép nát và cắt đứt quá mức, cải thiện rất nhiều chất lượng sợi
Thiết bị phân ly
1 Máy nghiền nhiệt
2 Máy nghiền sợi tốc độ cao
1 Máy nghiền nhiệt
1 Sunds Defibrator (Thuỵ điển)
2 Spront – Bauer (Mỹ)
3 Pallmann (Đức)
4 Andr (Áo)
• Xu thế phát triển: loại lớn tốc độ cao, tự động hoá và thêm hệ
thống thu hồi nhiệt (như tăng đường kính thớt nghiền, nâng cao
tốc độ quay thớt động, tăng công suất).
• Mức độ tự động hoá cao: toàn bộ quá trình thao tác thực hiện
khống chế vi tính Tốc độ quay của bộ phận nạp liệu xoắn ốc, áp
suất thớt nghiền, độ ẩm sợi, pH, độ phân ly sợi,… đều do máy
tính khống chế, và thực hiện theo dõi, cảnh báo và tự động điều
chỉnh (đã đạt đến phụ tải không đổi, khe hở không đổi và tiến
1- Nạp liệu xoắn ốc
2- Thiết bị nấu
3- Khoang nghiền
4- Động cơ chính
(Sunds Defibrafor)
Trang 6Máy nghiền nhiệt cải tiến
1- Nạp liệu chiều bên cạnh;
2- Khống chế chênh lệch áp suất;
3- Bịt kín cơ giới;
4- Căng trước ổ trục;
5- Cỡ lớn;
6- Chính xác;
7- Tự động hoá;
8- Tiết kiệm năng lượng.
1 EVO74: 90 tph (LIGNA 2007)
2 Tiết kiệm năng lượng 25-50 (kWh/ton)
3 Hoạt động ổn định, dễ bảo dưỡng.
Pallman
Pressurized
Refiner
System-PR
từ 0,9 đến 32 tấn/h sợi khô kiệt Năng suất
từ 240 kW đến 8000 kW Công suất máy
60 54 50 48 46 44 42 36 32 Loại
Pressurized Refiner, type PR
Thông số kỹ thuật
24,0-32,0 7,50
460 6000-8000
1525
PR 60
18,0-24,0 6,50
410 4500-6000
1370
PR 54
15,0-18,0 5,50
410 3750-4500
1270
PR 50
12,0 -15,0 4,50
410 3150-3750
1220
PR 48
9,5-12,0 3,50
345 2500-3150
1170
PR 46
7,0-9,5 2,50
345 1750-2500
1120
PR 44
4,0-7,0 2,50
345 1000-1750
1070
PR 42
2,0-3,5 1,75
345 540-900
900
PR 36
0,9-1,5 1,25
230 240-400
800
PR 32
Năng lực sản xuất (tấn sợi khô kiệt/giờ)
Dung tích thiết
bị nấu (m 3 )
Cánh xoắn nạp liệu ϕ
(mm)
Công suất
(kW)
Đường kính
thớt nghiền
(mm)
Loại cỡ
1 Bộ phận nạp liệu
2 Khoang nghiền
3 Bộ phận điều chỉnh.
do hai động cơ kéo, quay ngược chiều nhau Dăm
gỗ sau khi mềm hoá (cũng có thể không qua mềm hoá) được thiết bị nạp liệu định lượng, đều đặn đưa vào khoang nghiền tiến hành phân ly
Trang 7Máy nghiền sợi tốc độ cao
10- Cánh xoắn
9- Val tháo liệu
8- Bộ phận
tính mức liệu
7- Cánh xoắn
6- Thiết bị gia nhiệt trước
5- Thiết bị nạp liệu
val quay tròn
4- Bộ phận tính mức liệu
3- Thải khí
2- Cyclon
1- Phễu liệu
Problems
1 Chế độ phân ly sợi:
Phù hợp với đặc điểm nguyên liệu Việt nam, nâng cao chất lượng sợi