Tiểu Luận Môn Học - Công Nghệ Giấy - Chủ Đề - Công Đoạn Ép Trên Máy Xeo

Mơn học : Cơng nghệ giấy
CHỦ ĐỀ : CƠNG ĐOẠN ÉP TRÊN
MÁY XEO
Nhóm 13
Thành Viên :
Nguyễn Thị Hiền
Trần Thị Diệu Linh
Vũ Thị Hồng Quyên
Hà Thu Trang


Hình 1. ảnh chụp phóng đại mặt cắt ngang bề dày một mẫu giấy báo
Mục đích cơ bản của quá trình ép trên xeo giấy là tách nước và làm tăng độ bền cho
băng giấy ướt. Ngồi ra, cịn có những mục đích khác như tăng độ bền, giảm đọ khối
hay tăng độ chặt. Hình 1 minh họa vai trị của quá trình ép. Việc tăng độ bền cho băng
giấy bảo đảm được sự vận hành của buồng sấy. Với những loại giấy tương đối mỏng,
nó sẽ được chuyển từ lưới qua phần chăn có cấu trúc đặc biệt, rồi qua một số khe ép
trước khi vào phần sấy. Tăng độ vững chắc cho băng giấy là một yếu tố rất quan trọng,
sau ép sự tiếp xúc giữa các sợi sẽ được gia tăng và như vậy liên kết sợi sẽ được phát
triển trong quá trình sấy. Độ ẩm băng giấy trong quá trình ép thường được biểu diễn
theo nồng độ bột hay hàm lượng vật chất khô
1. Diễn biến quá trình trong khe ép
Băng giấy được đi vào khe ép giữa hai trục, nó được đỡ trong q trình ép nhờ chăn
ép. Theo định nghĩa của Wahlstrom, ép là một hiện tượng chảy được kiểm soát bởi sự
chảy của dòng nước giữa các sợi và từ lớp tường tế bào sợi. Có thể xem q trình ép
gồm 4 giai đoạn( hình 2)

Hình 2. Đường phân bố áp suất ở 4 giai đoạn trong khe ép
-

Giai đoạn 1: bắt đầu q trình nén của băng giấy và chăn. Khơng khí được đẩy

ra khỏi băng giấy và chăn , khơng có sự phát triển của áp suất thủy lực và do
vậy khơng có động lực cho sự thốt nước .

-

Giai đoạn 2: băng giấy bão hòa và áp suất thủy lực bên trong cấu trúc băng giấy
làm cho nước di chuyển từ giấy sang chăn. Giai đoạn này tiếp tục cho đến giữa


khe ép, khi mà áp suất tồng gần như đạt cực đại ngay trước điểm giữa khe ép
một ít.
-

Giai đoạn 3: khe ép tiếp tục nới rộng cho đến khi lực ép thủy lực trong băng
giấy bằng không , tương ứng với độ khó cực đại của băng giấy.

-

Giai đoạn 4: cả băng giấy và chăn đều được “nới rộng” ra và băng giấy trở nên
khơng bão hịa. Mặc dầu lúc này có hình thành một “áp suất” âm (tạo chân
không ) trong cả hai cấu trúc, một số yếu tố làm cho nước quay ngược từ chân
về băng giấy. sự hấp phụ nước này là một hạn chế cơ bản của quá trình ép tách
nước.

2. Giới hạn của quá trình ép
Hai yếu tố giới hạn quá trình ép, một liên quan đến tốc độ tách nước-gọi là giớ hạn về
dòng chảy. Và một liên quan với mức độ chịu nén có thể của băng giấy – gọi là giới
hạn về lực nén. Tổng quát, nếu băng giấy tách nước càng dễ , áp lực mà ta có thể tác
dụng lên
lớp đếm sợi sẽ càng cao .Nếu như tác động của một áp lực khá dư trong trường hợp có

giới hạn về dòng chảy, băng giấy sẽ bị đè nát hay trầm trọng hơn, băng giấy có thể bị
rách. Một cách khái quát , quá trình này là do sự rửa loại của những thành phần mịn
tring băng giấy, sự định hướng lại của sợi và kéo sợi qua mặt chăn. Qúa trình ép được
tiến hành trên một dây khoảng 3 khe ép , áp suất sẽ tăng dần trong các khe.Ở khe đầu,
quá trình ép gần như chỉ phụ thuộc vào giới hạn về dòng chảy, còn trong khe thứ ba thì
chịu chủ yếu phụ thuộc vào giới hạn về lực nén.
3. Tổng quan về quá trình ép

Hình 3. Đường phân bố áp suất với khe ép loại mềm và loại cứng


-

Băng giấy và chăn được ép trong khe của hai trục quay. Thường trục nằm trên
là trục chịu tải trọng cơ học (thường là bằng hệ thống kích khí ) để tạo nên áp
suất cần thiết trong khe ép. Áp suất trong khe ép là tổng của các tải cơ học và
trọng lượng của trục tính trên ột đơn vị chiều dài của bề mặt tiếp xúc trong khe
ép. Áp suất thực tác dụng trong khe được biểu diễn trên hình 3, giá trị ép cực
đại phụ thuộc nhiều thơng số như áp suất, đường kính trục, độ cứng trục và một
số tính chất của chăn ép .

Trong khe ép, một mặt của băng giấy sẽ tiếp tục với trục bong và cứng, thường là
trục chế tạo bằng granit hay đá nhân tạo, nhưng hay được sử dụng vẫn là trục kim
loại có lớp phủ cao su cứng. Trục tiếp xúc vơi chăn thì được phủ lớp vật liệu đàn
hồi đề làm mềm khe ép như trong trường hợp ép những loại giấy định lượng
thấp(để có được khe ép hẹp).
Vì các trục ép có khuynh hướng bị võng xuống khi chịu tác động của lực cơ học
nên cần phải tìm cách đội cong trục lên để có được sự thay đổi áp suất đồng đều
trong vùng tiếp xúc. Và có thể dùng con đội để đỡ trục, tuy nhiên với hệ thống đội
cố định, chỉ có thể hoạt động duy nhất ở một tải trọng. Trên một máy xe để sản

xuất những loại giấy có chất lượng và định lượng khác nhau người ta sử dụng hệ
thống đội có thể điều chỉnh được tương ứng với các tải trọng khác nhau. Có nhiều
kiểu hệ thống đội và hai loại phổ biến nhất được giới thiệu ở hình 4 và 5. Hình 4
minh họa loại trục ép mềm , loại trục đầu tiên có sử dụng hệ thống đội với áp suất
tạo ra từ đầu. Hệ thống đội trong hình 5 hoạt động nhờ thủy lực. Phần lớn, người ta
sử dụng áp suất thủy lực để tạo ra sự biến dạng giữa bề mặt của trục và một phần
trục cố định. Khi có sự tác động của áp suất đồng đều trên tồn khe ép, băng giấy
sẽ có được độ ẩm đồng đều trước khi vào buồng sấy. Ngồi ra, cịn có thể sử dụng
áp suất để can thiệp vào việc giải quyết một số nhược điểm , ví dụ khi băng giấy có
độ thốt nước khơng đồng đều thì có thể bù trừ hiện tượng này bằng một tác động
áp suất không đồng nhất như khi sử dụng hệ thống con đơi mà sự biến dạng của nó
có thể điều chỉnh theo phương ngang của máy xeo nhờ điều chỉnh lượng dầu ép để
sinh áp lực. Hình 6 khái quát vận hành của trục Escher-Wyss Nipeo, khi dầu tràn
qua mép của cơ cấu tĩnh ( đặt phía trong trục, ngay dưới trục tì), nó sẽ tạo lớp màng
bơi trơn giữa vỏ trục và cơ cấu tĩnh này .


Hình 4. Trục ép mềm với hệ thống đội sử dụng dầu nén

Hình 5. Trục ép với hệ thống đội thủy lực ( có lớp dầu bơi trơn trên vở của trục quay)

Hình 6. Khái quát vận hành của trục Escher-Wyss Nipco với hệ thống đội là một cơ
cấu tĩnh được bôi trơn nhờ màng dầu
4. Các loại cặp ép
a, ép phẳng


Hình 7. Minh họa sự thốt nước qua khe ép phẳng
Các khảo sát về sự thay đổi hàm lượng ấm trong quá trình ép đã cho thấy rằng nước
phải được tách khỏi khe ép càng nhanh càng tốt. Khoảng cách ngắn nhất của quỹ đạo

này chính là bề dày của chân ép. Chế độ chảy cơ bản do vậy sẽ theo phương thẳng góc
với chăn và cần hạn chế sự chảy theo phương ngang. C ác trục ép đầu tiên được giới
thiệu ở hình 7.Những khe ép kiểu này có chế độ chảy rất hạn chế vì nước chỉ có thể
thốt khỏi khe ép bằng chế độ chảy bằng dịng bên .
b, ép chân khơng

Hình 8. Minh họa sự thốt nước qua khe ép chân không
Từ những năm 1990, ép chân không được ra đời. Những thiết kế đầu tiên này nhằm
thực hiện được chế độ nhảy theo phương thẳng góc với chăn. Trong thiết kế này có
một loại trục rỗng thường được bọc cao su, trục này quay và trên bề mặt trục có đục lỗ
để nước hút qua đó ( thay vì chảy sang 2 bên ). Nước được hút qua những lỗ này trong
vùng ép ( hình 8) và khi ra khỏi khe ép nó sẽ được lấy đi bằng lục ly tâm . Trong thiết
kế này, một phần nước được chảy vào lỗ nhưng cũng có một phần chảy theo phương
ngan. Ngày nay kiểu ép chân khơng vẫn cịn được sử dụng trên nhiều máy xeo, tuy
nhiên trục ép có đục lỗ sẽ hạn chế áp lực cần sử dụng đồng thời độ bền của trục sẽ
giảm nhanh theo thời gian. Một yếu tố cần được quan tâm là đường kính lỗ trên mặt
trục, lỗ càng lớn, càng hút được nhiều nước nhưng khi lỗ càng nhỏ và được bố trí gần
nhau thì băng giấy sẽ ít bị vết và áp suất có thể được tăng cao hơn. Dưới tác dụng của
lực hút chân không , khơng khí cũng sẽ được hút qua chân và tham gia việc sấy khơ
chân, điều này làm cho q trình hấp phụ nước của chân tốt hơn. Thường ở khe ép thứ
hai và ba, người ta dùng thêm khí nén để tăng độ khơ cho tờ giấy( độ khó 30-40%),
tuy nhiên chi phí sẽ tăng và độ chân khơng cũng phải tăng đủ lớn để đảm bảo các lỗ
khoan không bị bít.


c, ép với trục khắc rãnh
Hình 9 minh họa loại thiết kế tương đối mới này ( năm 1963), nó được ử dụng rất phổ
biến trong những hệ thống ép hiện đại. Trên trục tiếp xúc với chăn có xẻ các rãnh sâu
khoảng 2,5mm, rộng khoảng 0,5mm và cách nhau khoảng 3,2mm. Thiết kế này cho
phép giảm quỹ đạo chảy của dịng nước thốt theo phương ngang. Các trục xẻ rãnh

này là những trục đặc nên có thể chịu được áp lực cao hơn. Nước chảy vào các rãnh sẽ
được tách ra bằng lọc ly tâm, trục được làm sạch bằng hệ thống vịi rửa.

Hình 9. Minh họa sự thốt nước theo phương thẳng đứng của trục ép loại khắc rãnh
d, ép có lưới
Thiết kế mới này được sử dụng rất phổ biến ở châu Âu, nhưng lai ít được dùng ở Bắc
Mỹ. Ép có lưới giống như ép phẳng. Một lưới bằng vật liệu nhựa tổng hợp chịu nén tốt
sẽ đi qua khe ép giữa chăn và trục phủ cao su để cung cấp một thể tích trống nhận
phần nước được văng ra ( hình 10). Nước từ lưới sẽ được lấy đi nhờ hộp hút nước
được bố trí trên hành trình quay trở lại của lưới.

Hình 10.ép có lưới
Ngày nay hiệu quả nhất cho cặp ép thứ nhất ( khe ép phụ thuộc nhiều giới hạn về dòng
chảy) là sử dụng khe ép có hai chân và hai khe (hình 11). Nước sẽ được lấy đi từ cả hai
mặt. Kiểu ép hai chân này cũng được áp dụng cho cặp ép thứ hai và ba khi làm loại


giấy có định lượng trrn 130g/m2. Vào năm 1981, tập đoàn Beloit đã cho ra trên thị
trường một kiểu ép hoàn toàn mới- kiểu khe ép kéo dài. Khe ép dài cho phép duy trì
một áp suất cao hơn trên bản giấy, giấy xẽ khô hơn và đồng thời cấu trúc của lớp đệm
sợi sẽ chặt chẽ hơn vì liên kết giữa các bề mặt sợi gia tăng. Cơ cấu chính là một con
quay được bơi trơn liên tục bằng dầu để bảo đảm không tạo ma sát trên băng đàn hồi.
Nhờ áp lực tạo từ con quay không cao( khoảng 1,65 kPa/m ) và chế độ chảy được xác
định bằng q trình ép, có thể giảm được sự cố ép nát băng giấy. Lượng nước được
tách ra sẽ liên quan với thời gian cho tác dụng ép lực và trong trường hợp này thời
gian có thể dài hơn 8 lần.

Hình 11.trục ép loại 2 khe và 2 chăn
5. Chuyển băng giấy từ lưới xeo đến khe ép
Xuất xứ thì tất cả các máy xeo sử dụng hệ thống chuyển tải băng giấy không co chăn

đỡ từ phần lưới sang phần ép. Hình 12 là một cơ cấu thuộc loại này. Hệ thống có trục
bắt giấy và nhờ trục này băng giấy sẽ được chuyển qua chăn của khe ép đầu tiên. Bằng
việc duy trì sự khác biệt về tốc độ giữa lưới và phần ép, có thể tạo được một lực căng
cần thiết để tách băng giấy ướt khỏi lưới xeo( giấy là một loại vật liệu đàn hồi nhớt ,
độ biến dạng của nó phụ thuộc vào ứng suất tác dụng). Cơ cấu chuyển tải không chân
đỡ này được sử dụng phổ biến khi làm loại giấy có định lượng cao. Sự vận hành của
cơ cấu không chân đỡ rất nhạy đối với sự thay đổi độ thoát nước củ băng giấy và đối
với những thông số tạo hình khác.

Hình 12. Cơ cấu chuyển băng giấy từ lưới qua khe ép


Vào năm 1954, người ta bắt đầu sử dụng cơ cấu chuyển tải băng giấy với trục bắt giấy
có lực hút và chăn bắt giấy ( hình 13) và ngày nay cơ cấu này đã trở nên phổ biến, nhất
là đối với máy xeo giấy định lượng thấp. Băng giấy được tách khỏi lưới xeo nhờ một
chăn đỡ tựa trên một trục bụng có bố trí lực hút. Băng giấy cùng với chăn kế đó được
chuyển đến khe ép đầu tiên ( băng giấy được giữ trên chăn đỡ do sức căng bề mặt giữa
chăn ướt và sợi .

Hình 13. Chuyển băng giấy sang khe ép nhờ trục bắt giấy và chăn bắt giấy

6. Bố trí trục ép
a,- Lực ép truyền thẳng

Hình 14. Bố trí trục ép kiểu lực ép thẳng
Bố trí trục ép theo kiểu lực ép truyền thẳng là kiểu bố trí cũ nhất và đơn giản , nó hãy
cịn được sử dụng trên các máy xeo bột và bìa cactong . Xuất xứ , mỗi trục ép trong
kiểu bố trí này gồm một trục nhẵn ở trên và một trục ở dưới có phủ lớp chăn sao cho
chỉ có mặt trên của băng giấy tiếp xúc với trục nhẵn (H.14). Kế đến ở khe ép thứ hai ,
sẽ áp dụng một cấu hình ngược lại ( trục nhẵn sẽ nằm phía dưới ) vậy mặt lưới của

băng giấy cũng được tiếp xúc với một bề mặt nhẵn .


b,Ép mặt nghiêng

Hình 15. Bố trí trục ép nghiêng
Một số kiểu bố trí cải tiến đã được phát triển như ép mặt nghiêng ba trục (H.15). Bố trí
này có một số điểm nổi bật như nước được thoát giữa ép một và ép hai , mặt lưới của
băng giấy tiếp xúc với trục nhẫn qua hai khe ép và chỉ cần một trục nhẵn cho hai khe
ép này .
c, Ép nóng
Ép tại nhiệt độ 60-90oC là một kỹ thuật ép hiện đại để gia tăng quá trình tách nước và
cải tiến độ vững chắc cho băng giấy ( trước khi vào sấy). Khi ép ở nhiệt độ cao , sợi
xenlulo được làm mềm và làm tăng khả năng chịu ép của giấy . Nó làm tăng tính linh
động cho dịng nước (tính chảy)và nước rời khe ép dễ dàng hơn . Các kết quả khảo sát
cho thấy với mỗi gia tăng 10oC , độ khô của giấy được tăng lên 1%. Để tăng nhiệt độ
băng giấy , phương pháp thông thường là dùng vòi phun hơi nước lên cả phần lưới tạo
hình và phần ép . Đặc biệt dịng hơi được áp dụng trên một mặt tờ giấy trong khi lực
hút được tác dụng qua lớp đệm sợi trên mặt đối diện . Hơi nước kéo vào cấu trúc tờ
giấy , ở đó nó ngưng tụ và làm tờ giấy nóng lên .
7. Chăn ép
a, Vai trị và đặc điểm cơ bản của chăn ép
Chăn sử dụng ở bộ phận ép của máy xeo có một số chức năng sau :
- Hút nước từ băng giấy khi qua khe ép
- Đỡ băng giấy qua khe ép , tránh hiện tượng giáy bị ép nát
- Cung cấp một áp lực đồng đều và ổn định trên suốt băng giấy
- Cải thiển tính chất bề mặt của băng giấy
- Chuyển băng giấy từ bộ phận này sang bộ phận khác

Như một băng tải làm chuyển động một số trục ( là các trục không truyền động ở bộ
phận ép )
Đặc điểm của chăn ép
- Thốt nước tốt
- Có kích thược ổn định
- Độ bền cao (như chăn phải có khả năng chịu ứng suất giãn)
- Cấu trúc thống (khơng bí bít), nhờ vậy hấp phụ nước tốt
- Khơng tạo vết trên bề mặt
- Không bị xổ lông
- Khả năng bám giấy tốt
b, Cấu trúc của chăn ép
Sự phát triển của vật liệu làm chăn ép từ những chăn truyền thống đến các vật liệu ký
thuật có sự thay đổi song song cùng với sự thay đổi của máy xeo . Xuất xứ , các sợi
được se rồi được dệt để có được độ xốp và độ bền . Các chăn này được sản xuất chủ
yếu từ len có độ thấm thấp và độ bền kém . Vào những năm 1950 kỹ thuật dệt kim
xuất hiện và đã cho phép có được những loại chăn định hướng tốt hơn theo phương
thẳng đứng và có thể sử dụng một lượng lớn sợi tổng hợp để dệt chăn . Quy trình này
cho phép định vị một màng nhựa tổng hợp trên một cốt dệt (H.16). Trong số các chăn
dệt kim , người ta chia thành hai nhóm : chăn từ nhựa tổng hợp . Ngày này có rất nhiều
loại chăn dệt , như chăn không sợi ngang , không se sợi và loại cốt dệt kép . Mặc dù
việc lựa chọn chăn ép đòi hỏi một kinh nghiệm , nhưng chỉ bằng các thử nghiệm trên
máy mới cho phép chọn được chăn ép phù hợp nhất .

Hình 16. Minh họa cấu trúc dệt của một loại chăn ép
c, Sử dụng chăn ép trên máy xeo
Để sử dụng một chăn ép trên máy xeo , cần phải bố trí các trục căng và trục dẫn nhằm
duy trì độ thấm và độ xốp , ngồi ra cịn có hệ thống điều chỉnh và vịi rửa chăn , có
thể áp dụng những phương pháp cơ học , hóa học hoặc kết hợp cả hai . Trong phương
pháp cơ học , phổ biến nhất là dụng các hệ thống thủy lực . Các vòi rửa chăn loại áp

lực cao và thấp cho phép tách và xối rửa các hật mịn trong chăn sẽ được tách ra hoặc
bằng hộp hút , hoặc bằng máy nén . Nếu như áp lực khơng đủ , có thể dùng kết hợp
hóa chất như chất tẩy rửa
d, Các thông số của chăn ép có ảnh hưởng trên sự vận hành của trục ép
Có nhiều thơng số ảnh hưởng đến hiệu quả q trình ép như : độ cứng trục , đường
kính trục , sự bố trí trục ép , loại khe ép , bản chất bột giấy , mức độ nghiền bột , độ
giữ nước , độ chịu ép , định lượng , độ ẩm băng giấy khi vào khe ép , nhiệt độ băng
giấy , chất độ sử dụng , loại chăn ép và tuổi thọ , điều chỉnh và vệ sinh chăn , vận tốc
máy
Thông số quan trọng nhất là áp suất trong khe ép , cần xem xét giá trị cao nhất có thể
tương thích với khả năng vắt nước của băng giấy . Nếu tốc độ máy tăng , hiệu quả ép
sẽ giảm vì thơi gian lưu lượng trong khe ép bị rút ngắn . Tổng quát , nếu như nhiệt độ
băng giấy tăng , nước tách ra dễ hơn (vì độ nhớt giảm )và tính chịu nén sẽ tốt hơn trên
những máy xeo cactong , có lắp đặt thêm những ống hình trụ gia nhiệt bằng hơi để làm
nóng bằng giấy trước khi nó vào khe ép cuối cùng . Các vòi rửa bằng hơi được sử
dụng để làm nóng lớp đệm sợi trên những máy xeo loại mỏng .
Sự hấp phụ mao dẫn của một chăn ép mới thì thường khơng tốt bằng chăn đã được sử
dụng một vài ngày . Nhưng sau đó để thể hiện được các chức năng của chăn phải giữ
chăn sạch .