IV. QUÁ TÌNH HÌNH THÀNH TỜ GIẤY VÀ HOÀN THIỆN TỜ GIẤY TRÊN
2. Cơ cấu thoát nước
2.1 /Thoát nước ở bộ phận suốt đỡ :
Suốt đỡ lưới là bộ phận sau khâu hình thành tờ giấy có tác dụng hình thành tờ giấy ướt đồng đều và tăng độ khô lên 2-2,5 %.Ở bộ phận này nước được thoát ra dưới hai hình thức tự do và cưỡng bức.
K IL O B O O K S .C O M
+ Cơ chế thoát nước tự do: Nước thoát ra khỏi lưới là nhờ có chênh lệch áp suất thuỷ lực, ở đây chênh lệch áp suất là do lực hút thuỷ động tạo ra. Khi lưới chạy qua các tấm lô và suốt đỡ lưới.
+ Cơ chế thoát nước cưỡng bức: ở bộ phận này là do lưới chuyển động kéo theo sự chuyển động của suốt đỡ, nước sẽ văng ra tạo độ chân không giữa lưới và suốt làm bột bị kéo xuống. Độ chân không ở bộ phận này mạnh hay yếu là phụ thuộc vào đường kính của suốt và tốc độ chạy lưới.
Khi tốc độ lưới tăng thì độ chân không ở đây rất lớn gây ra độ hút nước mạnh. Tốc độ xeo càng lớn thì sự thoát nước đột ngột càng cao, đồng thời ở mặt trên lưới tại chỗ đi vào góc kẹp còn chịu một áp lực cao của dòng bột phun ra. Sự tác động của hai lực ngược chiều này càng mạnh thì máy xeo chạy ở tốc độ càng cao, do đó dễ phá vỡ sự hình thành của tờ giấy và khiến cho sự bảo lưu chất độn và sơ mịn giảm. Để kéo lượng nước bị hút xuống dưới lưới, người ta lắp thêm một tấm chắn cố định sau mỗi lỗ suốt đỡ không cho nước ở đằng sau bắn vào.
H
Suốt đỡ lưới Tấm chắn
H: Chiều cao lớp bột trên l−ới
Nếu đường kính suốt đỡ lớn thì vùng chân không tăng và độ chân không giảm đi, khả năng thoát nước kém. Ngược lại khi đường kính của suốt nhỏ thì nước thoát ra mạnh làm bề mặt tờ giấy không bằng phẳng.
K IL O B O O K S .C O M
Đường kính của suốt đỡ lưới phải liên quan tới chiều rộng lưới để cấu trúc bề mặt giấy không bị phá vỡ
Ta có công thức : Dsuốt = K.S Với:
D: đường kình suốt.
K: Hệ số (K = 0,047) S: Chiều rộng lưới.
Với mỗi loại máy, khi chế tạo suốt đỡ có đường kính là không đổi mà dể đạt được độ khô cho phép (2 ÷ 2,5%) mà không phá vỡ cấu trúc tờ giấy thì người ta điều chỉnh tốc độ lưới xeo.
2.2. /Thoát nước ở bộ phận hút chân không :
Sau khi qua bộ phận suốt đỡ lưới thì độ khô của tờ giấy tiếp tục được tăng lên khi tờ giấy được cho qua bộ phận hòm hút chân không. Sự thoát nước ở đây là do sự chênh lệch áp giữa hòm hút chân không và lớp bột trên lưới.
Qúa trình thoát nước: Khi lưới chuyển động và có hút chân không các phân tử nước chuyển động từ trên xuống dưới và từ trái sang phải. Khi nước bị chuyển xuống hòm hút kéo theo khí vào chiếm chỗ và cũng vào hòm hút tạo ra các mao quản xuyên từ mặt trên xuống mặt dưới. Khi đó dù hòm hút chân không dài ra thì độ khô của giấy cũng không tăng, tờ giấy bị xốp không đều, độ hút khí, hút dịch tăng lên khi sử dụng tờ giấy.
Qúa trình thoát nước ở hòm hút chân không có thể chia thành 3 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Nước ở trên mặt giấy vào trong lòng tờ giấy
Giai đoạn 2: Nước ở trong tờ giấy chuyển động xuống mặt dưới của giấy Giai đoạn 3: Nước mặt dưới của tờ giấy được hút vào hòm hút
Người ta bố trí hòm hút sao cho nó vừa đủ để thực hiện 3 giai đoạn rồi cách một đoạn để tờ giấy đàn hồi lại làm mất các lỗ khí, sau đó mới bố trí hòm hút tiếp theo.
K IL O B O O K S .C O M
Hơn nữa, nếu độ chân không lớn hơn thì nước ở hai bên các lỗ khí cũng bị hút. Vì vậy, ngay một tổ hút người ta cũng tạo ra 3 độ chân không khác nhau.
Tổ 1: ∆P1 < ∆P2 < ∆P3 Tổ 2: ∆P4 < ∆P5 < ∆P6
∆P4 không nhất thiết > ∆P3 mà chỉ cần > ∆P1là được : Độ chân không bằng tổng các độ bình quân thành phần
P = ∑∆Pi
Trong công nghiệp giấy, đặt lực hút chân không là một nghệ thuật. Đối với mỗi loại giấy khác nhau thì độ chân không cũng khác nhau, còn hòm chân không cũng thay đổi tuỳ theo loại giấy, máy xeo, thường là từ 2 ÷ 12 hòm. Sau giai đoạn này độ khô của giấy đạt khoảng 10 ÷ 12 %. ở giai đoạn này có thể có suốt in hoa (tuỳ theo khách hàng). Loại này làm bằng kim loại nhẹ, bên ngoài bọc bằng lưới hoặc nhôm, suốt đặt ở trên lưới và nó chuyển động được là do ma sát giữa lưới và mặt suốt. Trên mặt suốt có in hình khác nhau nổi sao cho tính toán đến độ co ngót ngang dẫn dài của tờ giâý khi hình thành ở độ khô 8 ÷ 10% thì hiệu quả in hoa là tốt nhất, vì nếu nồng độ lớn, in bị dính giấy, còn nồng độ nhỏ quá thì nước sẽ làm nhoè vết in.
2.3 /Thoát nước ở trục bụng chân không :
Sau khi giấy qua bộ phận hòm hút chân không thì giấy có độ khô là: 10 ÷ 12 % và được đưa tới trục bụng chân không. Về nguyên tắc giống như hòm hút chân không, nhưng có điểm khác là hòm hút chân không được đặt ở phía trong trục bụng và đứng yên, còn trục bụng được chuyển động nhờ động cơ dẫn động và trục bụng cũng là hệ thống dẫn động cho toàn bộ lưới xeo.
Về cấu tạo thì bề mặt Trục bụng được chế tạo bằng hợp kim đồng và được khoan lỗ khoảng 50 ÷ 60%. Diện tích bề mặt trục. Giấy ra khỏi trục bụng chân không có độ khô tư 18 ÷ 20%.
2.4 /Thoát nước ở bộ phận ép :
K IL O B O O K S .C O M
Sau khi giấy ra khỏi bộ phận lưới, giấy đạt độ khô khoảng 18 ÷ 20 % và được đưa sang bộ phận ép. Mục tiêu đầu tiên của bộ phận ép máy xeo là tách nước ra khỏi tờ giấy ướt và làm tăng độ bền của băng giấy, tăng độ phẳng của bề mặt, giảm độ xốp và trực tiếp làm tăng độ bền của băng giấy ướt nhằm làm giảm việc đứt giấy ở bộ phận sấy.
Người ta đã tính toán được rằng: Tăng độ khô giấy ở ép lên 1% sẽ giảm được 8 lần nhiệt sấy và giảm chi phí ở bộ phận sấy
Chính tại phần ép đã giúp cho các xơ sợi tiếp xúc kề cận với nhau, làm nảy nở liên kết giữa các xơ sợi với nhau trong khi sấy. Tờ giấy ướt được một tấm chăn ép mang vào kẹp giữa hai lô ép.
Quá trình ép được diễn ra theo bốn bước sau :
+ Bước 1: Bắt đầu cho sự ép nén lên tờ giấy và chăn xeo, không khí chứa trong giấy và chăn bị ép ra, còn nước thì lấp đầy vào chỗ trống trong giấy. Nhưng chưa đến mức tạo ra áp suất thuỷ lực. Vì vậy nước chưa bị đẩy ra khỏi chăn len và giấy.
+ Bước 2: Tờ giấy chứa đầy nước tạo áp suất thuỷ lực đẩy nước từ tờ giấy vào chăn len, cho đến lúc chăn len đầy nước thì nước lại bắt đầu bị đẩy ra khỏi chăn len. Bước 2 diễn ra cho tới điểm giữa của hai trục ép (nơi hẹp nhất) mà ở đây lực ép là lớn nhất, ở đây áp suất thuỷ lực đã đạt trị số tối đa trước khi đến điểm giữa của hai trục (khoảng hở giữa hai trục là nhỏ nhất).
+ Bước 3: Sau đó khoảng hở giữa hai trục được tăng dần cho đến lúc áp suất thuỷ tĩnh trong tờ giấy triệt tiêu tương ứng với lúc tờ giấy đạt độ khô cao nhất.
+ Bước 4: Cả tờ giấy và chăn ép đều nở ra, và giấy trở thành không còn bão hoà nước nữa và ở đây đã tạo ra áp suất âm cả trong giấy và trong chăn, cho nên sẽ có một lượng nước nhỏ lại từ chăn quay lại tờ giấy.
Việc thoát nước trong ép phải đồng đều theo chiều ngang của băng giấy để tờ giấy có độ ẩm đồng đều khi sấy. Yêu cầu đối với công đoạn này là chăn len phải có độ xốp nhất định để khi ép có thể tiếp nhận lượng nước bị ép từ giấy đi ra. Ở các lô ép khác nhau thì dùng chăn ép khác nhau, theo chiều đi của giấy thì ban đầu chăn mỏng, sau đó tăng độ dầy. Sau một quá trình làm việc, người ta phải rửa lại chăn bằng hoá chất,
K IL O B O O K S .C O M
thời gian trong vùng sấy 3
2
41
4 nhiệt độ
còn khi dùng lâu thì phải thay. Giấy sau khi qua bộ phận ép có độ khô khoẳng 36 ÷ 40% (Thông thường dùng 3 hệ ép: ép thường, ép chân không và ép ngược).
3. /Sấy giấy
Sau khi qua khỏi ép ướt tờ giấy có độ khô khoẳng 36 ÷ 40 %,0 lượng nước còn lại trong giấy chủ yếu là nước liên kết rất khó tách ra bằng ép. Do đó để tách lượng nước liên kết này ra khỏi băng giấy ta dùng phương pháp sấy. ở bộ phận sấy, lô sấy là phương tiện để truyền nhiệt năng nhằm làm bốc hơi nước trong giấy. Khi băng giấy đi qua một loạt lô sấy thì nước bốc hơi và được các thiết bị thông gió đẩy ra khỏi vùng sấy. Băng giấy được ép chặt lên bề mặt lô sấy nhờ các tấm bạt bằng nhựa tổng hợp có kết cấu rất thoáng gọi là bạt sấy. Các tấm bạt này còn có tác dụng nâng đỡ băng giấy đi theo một lộ trình nhất định qua các lô sấy.
Tốc độ sấy không phải ở mỗi nơi đều giống nhau. Lô sấy thứ nhất và lô sấy thứ hai ở đầu vào chủ yếu để nâng cao nhiệt độ tờ giấy (gọi là vùng ra nhiệt). Sau đó tốc độ bốc hơi được tăng lên nhanh chóng ở trên bề mặt sơ sợi (gọi là vùng tốc độ không đổi). Đến điểm mà nước chỉ còn tồn tại trong các ống mao quản nhỏ thì tốc độ bốc hơi bắt đầu giảm xuống. (Gọi là vùng giảm tốc độ). Cuối cùng cho đến khi độ ẩm trong giấy chỉ còn 9% thì lượng nước còn lại trong giấy rất khó bốc hơi. Do có kết hợp chặt giữa nước và các xơ sợi bằng lực hoá lý (gọi chung là vùng nước kết hợp).
Đồ thị miêu tả quá trình sấy
K IL O B O O K S .C O M
1. Vùng gia nhiệt.
2.Vùng tốc độ không đổi.
3.Vùng giảm tốc độ.
4. Vùng nước kết hợp.
Quá trình truyền nhiệt từ hơi nước trong lô tới tờ giấy và cho tới lúc hơi nước bốc ra khỏi băng giấy ra ngoài đều qua các lớp nhiệt trở khác nhau, mà rõ nhất là lớp nước ngưng tụ bám vào thành trong lô của sấy và lớp lô không khí và bụi nằm giữa tờ giấy và bề mặt lô sấy trong quá trình truyền nhiệt thì nhiệt độ sẽ giảm dần từ hơi sấy đến tờ giấy. Giảm tối thiểu không khí bám trên bề mặt lô bằng cách kéo căng bạt lô giấy và ép sát vào lô. Người ta tìm cách làm giảm chiều dày lớp nước ngưng tụ bám vào thành trong của lô sấy bằng cách lắp các hệ thống xiphông, đối với máy tốc độ cao do lực ly tâm mà nước bị kéo lên theo thành lô, trong trường hợp này có thể dùng xiphông quay có lò xo ép sát miệng xiphông với thành lô sấy.
* Để tiết kiệm hơi sấy mà vẫn đạt chỉ tiêu kỹ thuật, người ta sử dụng hơi sấy như sau : - Chỉ cấp hơi chính cho giai đoạn sấy chính.
- Đối với giai đoạn tăng nhiệt độ thì sử dụng hơi thứ của giai đoạn chính.
- Giai đoạn giảm nhiệt độ thì không cấp nhiệt, giấy tự nguội.
*Nhiệt độ sấy tuỳ thuộc vào từng loại giấy đối với giấy có oSR cao kèm theo quá trình trương cao thì nhiệt độ sấy giảm và ngược lại.
Ví dụ : Giấy thông thường: tosấy = 105 ÷ 115oC Giấy bao gói: tosấy = 115 ÷ 120oC
* Tốc độ sấy cũng tuỳ thuộc vào từng loại giấy, ví dụ tốc độ sấy nhanh chỉ áp dụng đối với giấy có độ xốp cao. Vì nếu giấy không có độ xốp cao thì khi làm nóng nhanh, nước trên bề mặt bốc hơi nhanh, trong khi đó nước trong tờ giấy không kịp thoát ra ngoài và khi đó keo chảy ra sẽ bít kết bề mặt và khi có nhiệt độ cao hơn thì nước ở bên trong bay hơi sẽ phá huỷ bề mặt tờ giấy. Chính vì vậy mà phải chọn quy trình đốt nóng ban đầu thích hợp.
K IL O B O O K S .C O M
hơi n−ớc bão hoà t1
líp n−íc ng−ng lớp cặn
lớp bụi và không khí giÊy
Để tăng hiệu quả quá trình sấy, ta cần thông gió hút không khí trong tủ sấy ra, không khí hút ra có độ ẩm rất lớn, nóng. Do đó để tận dụng nhiệt người ta cho qua caloriphe để trao đổi nhiệt với không khí khô bên ngoài hút vào để tăng nhiệt độ không khí, sau đó người ta đưa không khí khô, nóng thổi vào tủ sấy.
Sơ đồ biểu chưng nhiệt độ qua lô sấy, biểu thị các trở lực truyền nhiệt khác nhau.
K IL O B O O K S .C O M
4. /Ép quang
Ép quang thường đặt ở vị trí cuối cùng của nhà máy giấy. Ép quang thường lắp sau bộ phận sấy giấy. Đây là một hệ trục ép mà tâm của nó trùng với nhau hoặc lệch nhau.
ép ở đây là ép khô, tuy nhiên, trước khi ép quang phải làm lạnh và có thể tăng thêm độ ẩm.
Trước đây, hệ thống ép thường có nhiều trục, nhưng hiện nay thiết bị này được cải tiến nhiều, chỉ cần hai lô ( thường một lô cứng một lô mềm ) là có thể làm cho giấy có độ nhẵn bóng, bề mặt phẳng theo yêu cầu mà không làm cho giấy chai bóng, yêu cầu giấy phải có độ bền cao khi qua ép quang cũng bớt nghiêng ngặt hơn.
Sau ép quang, giấy đã được hoàn thiện các đặc tính như độ khô, độ bền, các tính chất cơ lý, vật lý. Giấy chỉ cần qua khâu cuộn, cắt, bao gói
Sản phẩm đã hoàn thành
PHẦN III