Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của dạng răng đĩa nghiền tới chất lượng bột nghiền và năng lượng tiêu thụ trên các máy nghiền bột giấy dạng đĩa

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

--------------------------------------PHẠM QUANG NAM

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƢỞNG CỦA DẠNG
RĂNG ĐĨA NGHIỀN TỚI CHẤT LƢỢNG BỘT NGHIỀN VÀ
NĂNG LƢỢNG TIÊU THỤ TRÊN CÁC MÁY NGHIỀN BỘT
GIẤY DẠNG ĐĨA

Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Thái Nguyên - 2013
Số hóa bởi Trung tâm Học liêu

Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!!


1


LỜI CAM ĐOAN
Tôi là Phạm Quang Nam, học viên lớp Cao học K13 – CN CTM. Sau hai
năm học tập nghiên cứu, đƣợc sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và đặc biệt là sự
giúp đỡ của PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè, thầy giáo hƣớng dẫn tốt nghiệp của tôi,
và các thầy cơ trong phịng thí nghiệm của trƣờng Giao thông vận tải, Viện Công
nghệ Giấy và Xenluylô, tôi đã đi đến cuối chặng đƣờng để kết thúc khố học.
Tơi đã chọn đề tài tốt nghiệp là: “Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hƣởng của
răng đĩa nghiền tới chất lƣợng bột nghiền và năng lƣợng tiêu thụ trên các máy

nghiền bột giấy dạng đĩa”.
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của cá nhân tôi dƣới sự
hƣớng dẫn của PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè và chỉ tham khảo các tài liệu đã đƣợc
liệt kê. Tơi khơng sao chép cơng trình của các cá nhân khác dƣới bất cứ hình thức
nào. Nếu có tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm.
NGƢỜI CAM ĐOAN

Phạm Quang Nam

Số hóa bởi Trung tâm Học liêu


2


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin được cảm ơn PGS.TS Nguyễn Đăng Hòe - Thầy hướng dẫn
khoa học của tôi về sự định hướng đề tài, tiếp cận và khai thác các tài liệu tham khảo
cũng như những chỉ bảo trong q trình tơi viết luận văn.
Tơi xin cảm ơn các cán bộ cơng nhân viên phịng Thí nghiệm cơng trình của
trường ĐH Giao thơng vận tải và Viện Công nghệ Giấy và Xenluylo đã tạo điều kiện
thuận lợi và giúp đỡ tơi trong q trình làm thí nghiệm, thực nghiệm để hồn thành
luận văn này.
Tơi cũng muốn cảm ơn các thầy, cơ phịng Sau đại học trường ĐH Kỹ thuật
công nghiệp - Đại học Thái Nguyên đã giúp đỡ tơi hồn thành khóa học.
Cuối cùng tơi muốn bày tỏ lịng cảm ơn đối với gia đình tơi, các thầy cô giáo,
các bạn đồng nghiệp đã ủng hộ và động viên tơi trong suốt q trình làm luận văn này.
Tác giả

Phạm Quang Nam

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


3


MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan………………………………………………………..….....…

1

Lời cảm ơn………………………………………………………….......…

2

Bảng ký hiệu và những chữ viết tắt…………………………………......…...

6

Danh mục bảng biểu…………………………………………………......…..

7

Danh mục hình vẽ, đồ thị……………………………………………………

8

Phần mở đầu……………………………………………………….......……

10

Chƣơng 1. Tổng quan về nghiền bột giấy……………………..……......…

13

1.1. Đánh giá chung về nghành công nghiệp giấy………………….….....….

13

1.2. Nghiền bột giấy……………………………………………….….....…...

15

1.2.1. Vị trí của nghiền bột giấy trong quy trình sản xuất giấy……......…

15

1.2.2. Nguyên liệu bột giấy…………………………….………….....…...

16

1.2.3. Đánh giá chất lƣợng bột giấy sau quá trình nghiền..........................

18

1.2.4. Các loại máy nghiền đƣợc sử dụng phổ biến ngành công nghiệp
giấy...................................................................................................................

20

1.2.4.1. Máy nghiền Hà Lan.......................................................................

20

1.2.4.2. Máy nghiền côn..............................................................................

20

1.2.4.3. Máy nghiền đĩa………………………………………….….....…

21

1.3. Nghiền bột giấy trên máy nghiền dạng đĩa……………...……….….......

23

1.3.1. Nguyên lý nghiền bột giấy…………………………………......…..

24

1.3.2.Thuyết nghiền…………………………………………..…….....….

24

1.3.2.1. Thuyết tải trọng riêng trên mép dao nghiền……….….....….

24

1.3.2.2. Thuyết tải trọng riêng trên bề mặt dao nghiền….………......

26

1.3.3. Đĩa nghiền bột giấy...........................................................................

27

1.3.3.1. Cấu tạo...................................................................................

27

1.3.3.2. Ảnh hƣởng của hình học dao đến nghiền bột giấy................

28

1.4. Tình hình nghiên cứu, chế tạo đĩa nghiền tại Việt Nam….…………......

31

Kết luận chƣơng 1……………………………….……………………….......

34

Chƣơng 2: Đối tƣợng nghiên cứu, phƣơng pháp nghiên cứu………........

35

2.1. Đối tƣợng nghiên cứu...............................................................................

35

2.1.1. Lựa chọn vật liệu nghiền thí nghiệm................................................

35

4


2.1.2. Các thông số cơ bản cần nghiên cứu.................................................

35

2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu..........................................................................

36

2.2.

u

......

36

.……….......

36

.…………......

39

1.....

44

2…………………….................

45

..............

49

Kết luận chƣơng 2………………………………............................................

50

Chƣơng 3: Thiết kế thí nghiệm nghiền bột giấy trên máy nghiền đĩa

51

3.1. Xác định một vài thơng số của máy nghiền..............................................

51

3.1.1. Đƣờng kính đĩa nghiền.....................................................................

51

3.1.2. Năng suất máy nghiền.......................................................................

51

3.1.3. Công suất máy nghiền.......................................................................

52

3.1.4. Chuyển động đai thang của máy.......................................................

53

3.1.5. Đƣờng kính trục d.............................................................................

54

3.1.6. Chọn ổ lăn.........................................................................................

55

3.2. Tính tốn lựa chọn một vài thơng số của đĩa nghiền................................

56

3.2.1. Lựa chọn vât liệu chế tạo đĩa............................................................

56

3.2.2. Lựa chọn thơng số hình học của đĩa.................................................

57

3.2.3. Thiết kế chế tạo đĩa nghiền...............................................................

61

Kết luận chƣơng 3............................................................................................

68

Chƣơng 4: Thực nghiệm và xử lý kết quả nghiên cứu………….....……..

69

4.1. Nghiên cứu thực nghiệm máy nghiền bột giấy dạng đĩa……….....…….

69

4.1.1. Mục đích……………………………………………….....………..

69

4.1.2. Các đặc tính thực nghiệm cần xây dựng…………………......…….

69

4.1.3. Các thơng số, chỉ tiêu cần xác định bằng thực nghiệm……......…...

69

4.2. Thiết bị thực nghiệm……………………………………………......…...

69

4.3. Thiết bị đo và phƣơng pháp đo thông số thực nghiệm đầu ra……......….

70

4.3.1. Thiết bị đo và phƣơng pháp đo công suất tiêu thụ N………......…..

70

2.2.1

–

2.2.1.5.

5


4.3.2. Thiết bị đo và phƣơng pháp đo độ nghiền (0SR)……….............….

72

4.3.2.1. Thiết bị đo…………………………………………......……

72

4.3.2.2. Phƣơng pháp đo…………………………………….....……

72

4.4. Tổ chức thực nghiệm…………………………………………......……

72

4.4.1. Thực nghiệm đơn yếu tố………………………………….…….........

73

4.4.1.1. Xác định ảnh hƣởng của tốc độ nghiền X1 tới chất lƣợng
nghiền YS và chi phí năng lƣợng riêng YN......................................................

73

4.4.1.2. Xác định ảnh hƣởng của chiều rộng răng nghiền X2 tới chất
lƣợng nghiền YS và chi phí năng lƣợng riêng YN............................................

73

4.4.2. Thực nghiệm đa yếu tố…………………………………….....…..

75

4.4.2.1. Xác định ảnh hƣởng của tốc độ nghiền X1 và chiều rộng
răng nghiền X2 tới chất lƣợng nghiền YS và chi phí năng lƣợng riêng YN......

75

4.4.2.2. Giải bài tốn thƣơng lƣợng giữa hàm chi phí năng lƣợng
riêng YN và hàm độ nghiền YS………….……………………………………

83

Kết luận chƣơng 4………………………………………………......………..

85

Kết luận chung………………………………………......…………………...

86

Tài liệu tham khảo…………………………………….....…………………..

87

6


R

Bán kính đĩa nghiền

mm

v

Vận tốc dài của đĩa nghiền

m/s

n

Tốc độ quay của đĩa

v/p

Q

Năng suất máy nghiền

K1

Hệ số thực nghiệm

K2

Hệ số thực nghiệm

Kg/h

Hệ số điền đầy thể tích của nguyên liệu giữa hai đĩa nghiền

Khối lƣợng thể tích nguyên liệu nghiền

Kg/m3

h

Khe hở làm việc giữa hai đĩa nghiền

mm

n

Số vòng quay của trục chính máy nghiền

v/p

Qlđ

Cơng suất máy nghiền

kW

Nlđ

Cơng suất lắp đặt (công suất động cơ)

kW

k

Hệ số phụ tải

Nhd

Công suất hữu dụng (cơng suất có ích)

kW

Nkt

Cơng suất khơng tải

kW

Bs

Tải trọng riêng trên mép dao nghiền

J/Km

Ls

Chiều dài cắt theo giây đồng hồ

Km/s

Nkt

Công suất khơng tải

Cf

Hệ số tiêu hao phi sản xuất

α

Góc nghiêng răng

độ

β

Góc múi răng

độ
đĩ

X1
X2

Chiều rộ
đĩa nghi

x1
x2

kW

v/p

Chiều rộ

mm

YN

YS

Wh/kg
0

Độ nghiền

SR

7


1.1: Dự báo tiêu dùng, sản xuất và nhập khẩu bột ở Việt Nam (2011-2015)
1.2: Dự báo tiêu dùng, sản xuất và nhập khẩu giấy ở Việt Nam (2010-2015)
1.3: Dự báo tiêu dùng, sản xuất, xuất nhập khẩu bột giấy Việt Nam (2016-2025)
1.4: Dự báo tiêu dùng, sản xuất, xuất nhập khẩu giấy ở Việt Nam (2016-2025)
1.5

Nam

Bảng 1.6. Thông số lƣỡi dao của máy nghiền đĩa với các loại xơ sợi
Bảng 2.1: Đặc điểm của nguyên liệu thí nghiệm
=2
Bảng 3.1: Các thơng số đĩa nghiền thí nghiệm
Bảng 4.1: Ma trận thí nghiệm ảnh hƣởng của tốc độ nghiền X1 tới chất lƣợng nghiền
Ys
Bảng 4.2: Ma trận thí nghiệm ảnh hƣởng của tốc độ nghiền X1 tới chi phí năng lƣợng
riêng YN
Bảng 4.3: Ma trận thí nghiệm ảnh hƣởng của chiều rộng răng nghiền X2 tới chất lƣợng
nghiền Ys

Bảng 4.4: Ma trận thí nghiệm ảnh hƣởng của chiều rộng răng nghiền X2 tới chi phí
năng lƣợng riêng YN

nghiền X2
nghiền X2

1

chiều rộng răng

1

chiều rộng răng

tới chất lƣợng nghiền Ys

N.

8


Hình 1.1. Quy trình sản xuất giấy
Hình 1.2. Cầu nối hyđrơ giữa nhóm -OH tự do của phân tử xenlulo với nƣớc
Hình 1.3: Xơ sợi bột giấy trƣớc và sau khi nghiền
Hình 1.4. Ảnh hƣởng của độ nghiền đến tính chất cơ lý của bột giấy
Hình 1.5: Máy nghiền Hà Lan
Hình 1.6: Máy nghiền cơn trục ngang
Hình 1.7: Máy nghiền đĩa
Hình 1.8. So sánh mức tiêu hao điện năng giữa máy nghiền đĩa và nghiền cơn
Hình 1.9. Sự tiếp xúc giữa các răng nghiền trong máy nghiền cơn

Hình 1.10: Các giai đoạn ngiền
Hình 1.11: Chiều dài tác động nghiền
Hình 1.12: Các yếu tố cơ bản của đĩa nghiền bột giấy
Hình 1.13. Các dạng Profin của dao nghiền
Hình 1.14: Các kiểu bố trí dao nghiền
Hình 1.14. Các thiết kế đĩa truyền thống
Hình 1.15. Một số mẫu đĩa nghiền đƣợc sử dụng tại Việt Nam
Hình 3.1. Bản vẽ tổng thể máy nghiền bột giấy dạng đĩa đơn
Hình 3.2. Bản vẽ bộ đĩa nghiền 1
Hình 3.3. Bản vẽ bộ đĩa nghiền 2
Hình 3.4. Bản vẽ bộ đĩa nghiền 3
Hình 3.5. Bản vẽ bộ đĩa nghiền 4
Hình 3.6. Bản vẽ bộ đĩa nghiền 5
Hình 3.7. Cụm đĩa nghiền
Hình 4.1. Máy nghiền bột giấy dạng đĩa dùng trong thực nghiệm
Hình 4.2. Đĩa nghiền bột giấy dùng trong thực nghiệm
Hình 4.3. Cơng tơ điện 3 pha có tích hợp bộ truyền dẫn thơng tin vào máy tính
Hình 4.4. Sơ đồ thí nghiệm đo tiêu thụ năng lƣợng riêng
Hình 4.5. Máy đo độ nghiền

9


4.9, 4.13 Đồ thị xác định đ
Hình 4.14: Đồ thị tối ƣu hóa đa mục tiêu

10


PHẦN MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài.
Nghiền bột là một trong những công đoạn đặc biệt quan trọng trong cơng nghệ
sản xuất giấy. Rất nhiều tính chất cơ học, tính chất vật lý và thẩm mỹ của tờ giấy phụ
thuộc vào giai đoạn này.
Các máy nghiền bột giấy chủ yếu từ 2 loại: máy nghiền côn và máy nghiền
dạng đĩa, mỗi loại máy đều có những ƣu điểm và nhƣợc điểm riêng, luận văn này chi
tập trung vào máy nghiền bột giấy dạng đĩa.
Có nhiều bộ phận trên máy nghiền tham gia trực tiếp vào quá trình nghiền bột
giấy, tuy nhiên bộ phận quan trọng nhất, cũng đồng thời tiêu hao nhiều năng lƣợng
nhất, quyết định tới chất lƣợng bột nghiền chính là vùng nghiền, đây là khơng gian
giữa hai đĩa nghiền với khoảng cách nhất định và sự phân bố các răng và rãnh trên
từng đĩa nghiền.
Đĩa nghiền là chi tiết chính của máy nghiền. Trong quá trình nghiền, đĩa nghiền
tác động trực tiếp lên vật liệu sợi. Bề mặt làm việc của đĩa nghiền đƣợc đặc trƣng bởi
số lƣợng, kích thƣớc của các dao, các rãnh và sự phân bố của rãnh trên bề mặt đĩa.
Cùng với tốc độ quay của rotor và công suất tiêu thụ, các tham số của đĩa nghiền quyết
định chất lƣợng của hỗn hợp nghiền, năng suất nghiền và những chỉ tiêu kinh tế kỹ
thuật khác khi nghiền nguyên liệu bột giấy.
Thiết kế và chế tạo đĩa nghiền bột giấy là một vấn đề phức tạp đã đƣợc quan
tâm nghiên cứu trên thế giới. Tuy nhiên, vấn đề lựa chọn kết cấu đĩa nghiền phù hợp
với một quá trình nghiền cụ thể vẫn cần đƣợc tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện.
Cho tới hiện nay, mặc dù đã có nhiều nghiên cứu về khu vực nghiền đƣợc cơng
bố trên các tạp chí quốc tế chuyên ngành về giấy và thiết bị ngành giấy, tuy nhiên do
tính phức tạp của vùng nghiền, cho nên các nghiên cứu đều chủ yếu dựa vào thực
nghiệm với một số ít các nghiên cứu lý thuyết. Vì vậy mỗi một thay đổi của khu vực
nghiền đều cần phải đƣợc nghiên cứu và lựa chọn cẩn thận trƣớc khi sử dụng.
Hiện tại, chƣa có các nghiên cứu về các thông số vùng nghiền đƣợc tiến hành ở
nƣớc ta, do đó nghiên cứu này chắc chắn sẽ gặp rất nhiều khó khăn, do thiếu thiết bị
thí nghiệm và các kết quả nghiên cứu tƣơng tự trong nƣớc trƣớc đó.
Vì vậy đề tài đƣợc lựa chọn là: “Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của

11


dạng răng đĩa nghiền tới chất lượng bột nghiền và năng lượng tiêu thụ trên các
máy nghiền bột giấy dạng đĩa”.
Luận văn này chỉ tập trung nghiên cứu một số thơng số chủ yếu đặc trƣng cho
q trình nghiền trên máy nghiền dạng đĩa nhƣ chiều rộng răng và tốc độ nghiền.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Mục tiêu chính yếu của luận văn là nghiên cứu ảnh hƣởng kích thƣớc răng đĩa
nghiền tới chất lƣợng bột nghiền.
- Mục tiêu thứ hai là nghiên cứu ảnh hƣởng tốc độ nghiền tới công suất tiêu thụ
khi nghiền.
3. Phương pháp nghiên cứu
- Thay đổi các tham số đầu vào của quá trình nghiền: kích thƣớc răng, tốc độ
quay của đĩa nghiền.
- Đo các chỉ tiêu cơ lý của bột giấy sau nghiền: Bằng các máy đo chuyên dụng
của Viện nghiên cứu Công nghệ giấy và Xenluylô.
- Đo công suất tiêu thụ: Bằng thiết bị đo chuyên dụng của Trƣờng đại học Giáo
thông – Vận tải.
- Hệ thống thiết bị thí nghiệm: Sử dụng máy nghiền đĩa đơn (một dĩa quay một
đĩa cố định).
4. Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan về bột giấy và quá trình nghiền bột giấy.
- Tổng quan về máy nghiền bột giấy dạng đĩa.
- Các dạng đĩa nghiền: đặc điểm về hình dáng hình học, ƣu nhƣợc điểm của một
số dạng đĩa nghiền đang đƣợc sử dụng hiện nay ở nƣớc ta và thế giới.
- Thiết kế, chế tạo một vài dạng đĩa nghiền: Thực hiện chế tạo tại Công ty
Z131- Bộ Quốc phòng.
- Thực nghiệm nghiền bột giấy trên hệ thống thiết bị thí nghiệm và đo các thơng
số của bột giấy và cơng suất tiêu thụ.

- Phân tích kết quả thực nghiệm và kết luận.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
a. Ý nghĩa khoa học
- Xác định ảnh hƣởng đĩa nghiền tới chất lƣợng bột giấy sau nghiền;
- Xác định ảnh hƣởng của răng đĩa nghiền cùng với chế độ nghiền tới công suất
12


tiêu thụ khi nghiền.
b. Ý nghĩa thực tiễn
Đề tài đã giải quyết đƣợc vấn đề chế tạo đĩa nghiền cho một loại nguyên liệu
đầu vào. Đây là cơ sở kỹ thuật ban đầu để các nhà máy giấy nhỏ và vừa có thể áp dụng
để nâng cao năng suất, chất lƣợng bột nghiền.
6. Bố cục luận văn:
Ngoài phần mở đầu, kết luận chung, kết cấu luận văn gồm:
Chƣơng 1: Tổng quan về nghiền bột giấy
Chƣơng 2: Đối tƣợng nghiên cứu, phƣơng pháp nghiên cứu
Chƣơng 3: Thiết kế thí nghiệm nghiền bột giấy trên máy nghiền dạng đĩa
Chƣơng 4: Thực nghiệm và xử lý kết quả nghiên cứu
Luận văn này đƣợc hoàn thành dƣới sự hƣớng dẫn của thầy giáo PGS.TS
Nguyễn Đăng Hoè. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo
hƣớng dẫn, các thầy cơ trong phịng Thí nghiệm cơng trình - Trƣờng Đại học Giao
thơng vận tải, phịng thí nghiệm Viện Cơng nghệ Giấy và Xenluylo, các cán bộ phòng
Sau Đại học - Trƣờng Đại học KTCN Thái Nguyên đã giúp đỡ tôi trong q trình
học tập, thí nghiệm lấy số liệu và hồn thành luận văn này.
Do kinh nghiệm và thời gian có hạn, chắc chắn luận văn khơng tránh khỏi
những thiếu sót. Tơi xin trân trọng tiếp thu những ý kiến đóng góp cho bản luận
văn này.

13

Chƣơng 1
TỔNG QUAN VỀ NGHIỀN BỘT GIẤY
1.1. Đánh giá chung về ngành công nghiệp giấy
Giấy là vật phẩm rất quan trọng, nó liên quan đến tất cả mọi hoạt động của con
ngƣời, là ngƣời bạn đồng hành của con ngƣời trong suốt tiến trình lịch sử phát triển của
nền văn minh nhân loại. Một xã hội càng phát triển thì nhu cầu về sử dụng giấy càng
lớn. Theo nhƣ số liệu điều tra của các tổ chức trên thế giới thì lƣợng giấy tiêu thụ đối
với các nƣớc phát triển là 300 kg/ngƣời/ năm, còn đối với các nƣớc đang phát triển thì
con số này là 10 kg/ ngƣời/ năm. Chính vì vậy, nền cơng nghiệp sản xuất giấy và bột
giấy liên tục phát triển và mở rộng không ngừng nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng giấy
ngày càng tăng không chỉ riêng về số lƣợng mà cả chủng loại, nhất là đối với các nƣớc
đang phát triển nhƣ Việt Nam. Trƣớc đây, các sản phẩm từ bột giấy chủ yếu chỉ là giấy
báo và giấy viết nhƣng ngày nay do nhu cầu của thị trƣờn

.
Với những ý nghĩa thiết thực đó, ở nƣớc ta, Chính phủ đã khẳng định. "Ngành
công nghiệp bột giấy và giấy là một trong những ngành chiến lƣợc quan trọng phục vụ
trực tiếp sự nghiệp văn hóa, xã hội và phát triển đất nƣớc".
Theo Tổng cục thống kê, dự báo sự tăng trƣởng của ngành công nghiệp giấy
Việt Nam sẽ ở mức 13,5%/năm về nhu cầu giấy trong giai đoạn 2011-2015, và giảm
xuống 9%/năm trong giai đoạn 2016-2025. Tiêu dùng giấy bình quân theo đầu ngƣời
của Việt nam sẽ đạt mức tiêu dùng bình quân trên toàn thế giới vào năm 2020 là 66
kg/ngƣời/năm.
Theo Hiệp hội Bột giấy Việt Nam, năng lực, tiêu dùng, sản xuất và nhập khẩu
bột giấy ở Việt Nam từ 2011 đến 2025 đƣợc dự báo nhƣ các bảng 1.1.
Bảng 1.1: Dự báo tiêu dùng, sản xuất và nhập khẩu bột ở Việt Nam (2011-2015)
Hạng mục

2011

2012

2013

2014

Tiêu dùng

517.850

598.858

632.800

1.041.225

1.111.300

Sản xuất

373.400

484.250

509.100

795.000

985.500

Nhập khẩu

144.450

114.608

123.700

246.225

193.000

Xuất khẩu

2015

67.200

Nguồn số liệu: Hiệp hội giấy Việt Nam
14

Đơn vị: tấn


Năng lực, tiêu dùng, sản xuất và nhập khẩu giấy ở Việt Nam giai đoạn 20102015 đƣợc trình bày ở bảng 1.2.
Bảng 1.2: Dự báo tiêu dùng, sản xuất và nhập khẩu giấy ở Việt Nam (2010-2015)
Hạng mục

2011

2012

2013

Tiêu dùng

2.598.900

2.903.400

3.317.300

3.804.100 4.371.900

Sản xuất

1.513.000

1.798.000

2.182.000

3.046.000 3.450.000

Nhập khẩu

1.189.900

1.230.400

1.290.300

1.055.100 1.274.900

Xuất khẩu

104.000

125.000

155.000

297.000

353.000

29,61

32,70

36,94

41,88

47,58

Tiêu dùng theo đầu ngƣời

Nguồn số liệu: Hiệp hội giấy Việt Nam

2014

2015

Đơn vị: tấn

Dự báo năng lực, tiêu dùng, sản xuất, xuất nhập khẩu bột giấy ở Việt Nam
2016-2025 đƣợc trình bày ở bảng 1.3.
Bảng 1.3: Dự báo tiêu dùng, sản xuất, xuất nhập khẩu bột giấy Việt Nam (2016-2025)
Năm

Bột các loại, (tấn)
Tiêu dùng

Sản xuất

Nhập khẩu Xuất khẩu

2016

1.125.873

1.225.837

30.000

130.000

2017

1.249.719

1.225.719

40.000

16.000

2018

1.387.188

1.450.188

40.000

103.000

2019

1.539.779

1.560.779

30.000

51.000

2020

1.709.154

1.791.154

40.000

122.000

Nguồn số liệu: Hiệp hội giấy Việt Nam

Đơn vị: tấn

Dự báo năng lực, tiêu dùng, sản xuất, xuất nhập khẩu giấy ở Việt Nam giai
đoạn 2016-2025 đƣợc trình bày ở bảng 1.4
Bảng 1.4: Dự báo tiêu dùng, sản xuất, xuất nhập khẩu giấy ở Việt Nam (2016-2025)
Hạng mục

2016

2017

2018

2019

2020

Tiêu dùng

4.806.714 5.286.592

5.816.325

6.401.220

7.047.161

Sản xuất

3.829.500 4.250.745

4.718.327

5.237.343

5.813.451

Nhập khẩu

1.351.394 1.432.478

1.518.426

1.609.532

1.706.104

420.429

445.654

472.394

Xuất khẩu

374.180

396.631

Nguồn số liệu: Hiệp hội giấy Việt Nam

Đơn vị: tấn

15


Các bảng dự báo trên của Hiệp hội Bột giấy Việt Nam cho thấy công suất năm
2015 tăng gấp đôi năm 2011. Đến năm 2014, sản xuất bột ở Việt Nam vẫn chỉ mới đáp
ứng đƣợc từ 70% đến 80% nhu cầu, chỉ sang năm 2015 sản xuất bột mới mới đáp ứng
đƣợc 90% nhu cầu thực tế.
, năm
2013 tăng 140

2011). Do vậy, đây là

lĩnh vực cần nghiên cứu đầu tƣ và phát triển.
Để sản xuất giấy, giai đoạn chuẩn bị bột giấy thơng qua q trình nghiền bột
trên các máy nghiền là quan trọng nhất. Đây là giai đoạn có ý nghĩa quyết định đối với

chất lƣợng sản phẩm giấy đƣợc tạo thành.
1.2. Nghiền bột giấy
1.2.1 Vị trí của nghiền bột giấy trong quy trình sản xuất giấy
Để hiểu đƣợc vai trò của nghiền bột giấy đối với ngành cơng nghiệp giấy, trƣớc
hết ta tìm hiểu quy trình sản xuất giấy. Vị trí của giai đoạn nghiền trong quy trình sản
xuất giấy đƣợc chỉ ra ở hình 1.1.
Xử lý hóa

Ngun liệu

Bột giấy thơ

(gỗ và phi gỗ)

Xử lý cơ

Dịch đen
(thu hồi hóa chất)

Phối
trộn phụ

gia

Xeo giấy,
ép sấy

Bột tẩy
trắng

Nghiền
bột

Nƣớc trắng

Gia keo bề mặt,
cán, cuộn, cắt

Tẩy trắng

Giấy
thành phẩm

Hình 1.1. Quy trình sản xuất giấy

Quy trình sản xuất giấy đầy đủ đƣợc bắt đầu từ việc chuẩn bị, xử lý cây nguyên
liệu bằng phƣơng pháp hóa hoặc phƣơng pháp cơ, ra bột thơ, tẩy trắng, nghiền, trộn
phụ gia, xeo, ép, sấy, gia keo bề mặt, cán, cuộn cắt để tạo thành giấy thành phẩm.
điều kiện cho nƣớc thẩm thấu vào tế bào tiếp xúc với các phần tử xenlulôza, làm cho
16


xenlulơza hấp thụ nƣớc và trƣơng nở trong nƣớc. Chính nhờ q trình này mà giải
phóng ra nhóm -OH tự do trên bề mặt đại phân tử của nó, hình thành các liên kết
hyđrơ giữa nhóm -OH tự do của phân tử xenlulơza với nƣớc và ngƣợc lại (Hình 1.2).
Cầu nối hyđrơ đƣợc miêu tả nhƣ sau:
o
h
o
h

o
h

o

h

h
o

h

h

o

o
h

h

h
o

o

h

o

h

h
o

Hình 1.2. Cầu nối hyđrơ giữa nhóm -OH tự do của phân tử xenlulo với nước
Trong quá trình sấy, bột giấy bị mất nƣớc. Do nƣớc có sức căng bề mặt, khi bốc
hơi sẽ kéo các xơ sợi lại gần nhau, tạo liên kết cầu nối có năng lƣợng liên kết cao
(khoảng 3900 cal/mol) tạo nên độ bền chủ yếu cho tờ giấy. Vì vậy, khi nghiền tạo ra
càng nhiều liên kết -OH thì độ bền của giấy càng cao.
Sự thay đổi của xơ sợi bột giấy sau khi nghiền đƣợc minh họa ở hình 1.3.

Hình 1.3: Xơ sợi bột giấy trƣớc và sau khi nghiền
Có thể thấy, sau q trình nghiền, xơ sợi đã đƣợc phân tơ chổi hóa tạo thành
nhiều sợi nhỏ có khả năng đan kết giữa các sợi cao giúp tăng sự mềm mại và tăng độ
bền cho tờ giấy đƣợc tạo thành.
1.2.2. Nguyên liệu bột giấy
Nguyên liệu bột giấy tồn tại ở dạng sợi, đƣợc tạo thành chủ yếu từ thực vật, một
số ít đƣợc tạo thành từ động vật. Chất lƣợng bột thu đƣợc phụ thuộc vào nguồn gốc,
chủng loại nguyên liệu và công nghệ sản xuất.

17


Theo dạng nguyên liệu, bột giấy dùng cho sản xuất các sản phẩm giấy đƣợc
chia làm ba loại: Bột nguyên liệu gỗ (gỗ lá kim, gỗ lá rộng), bột nguyên liệu phi gỗ và
bột nguyên liệu từ giấy tái sinh (giấy loại). Trong đó, bột gỗ lá kim nhƣ thơng, (bột gỗ
mềm) cho xơ sợi dài, bột gỗ lá rộng (bột gỗ cứng) cho xơ sợi ngắn [6,7].
Theo phƣơng pháp sản xuất, bột giấy đƣợc chia thành hai loại: Bột sản xuất
theo phƣơng pháp cơ học và sản xuất theo phƣơng pháp hóa học. Theo phƣơng pháp

cơ học, cơng nghệ đƣợc sử dụng phổ biến nhất trƣớc những năm 1980 là công nghệ
bột gỗ mài và từ 1980 đến nay là công nghệ nghiền đĩa (chiếm trên 50% lƣợng bột cơ
trên thế giới). Hiện nay, theo sự phát triển của công nghệ, bột cơ nghiền đã xuất hiện
thêm loại bột nhiệt cơ (TMP) và bột hóa nhiệt cơ (CTMP). Theo phƣơng pháp hóa
học, mảnh nguyên liệu đƣợc nấu với dung dịch hóa chất ở nhiệt độ và áp suất cao bằng
phƣơng pháp nấu kiềm và nấu axit. Trong đó, cơng nghệ phổ biến là công nghệ nấu
kiềm [6,7].
Ƣu điểm của phƣơng pháp cơ học là cho hiệu suất bột rất cao (tới 95%), cho tờ
giấy có độ đục cao, tính chất in tốt, nhƣng giấy có độ bền thấp, dễ bị ố màu khi tiếp
xúc với ánh sáng mặt trời do trong tế bào của xơ sợi vẫn chứa gần nhƣ nguyên vẹn các
hợp chất của lignin. Tuy nhiên, phƣơng pháp hóa học cho phép loại bỏ hầu hết lignin
trong nguyên liệu, bột có độ bền cơ lý cao nhƣng do hóa chất, một phần hêmmixenlulơ
và xenlulơ cũng bị phá hủy nên hiệu suất bột không cao (thƣờng chỉ là 40-50%). Hiện
nay, cơng nghệ mới đƣợc tích hợp từ hai phƣơng pháp trên là phƣơng pháp sản xuất
bột bán hóa học cho phép làm mềm hoặc nấu sơ bộ nguyên liệu gỗ với hóa chất, sau
đó đƣợc nghiền trong các máy nghiền chuyên dụng và cho hiệu suất bột đạt 55-90%.
Nguồn nguyên liệu dùng cho sản xuất giấy ở Việt Nam gồm bốn nguồn chính:
Bột giấy tự sản xuất trong nƣớc, bột giấy nhập khẩu, giấy loại thu gom trong nƣớc và
giấy loại nhập khẩu.
Bột giấy sản xuất trong nƣớc có các thơng số cơ bản sau:
1.5.
Kích thƣớc xơ sợi trung bình
Dài, mm

Rộng, μm

Tỷ lệ D/R

Thơng

3.40

43.1

79

Bạch đàn

1.06

19.8

53.5

Keo lai

1.09

21.9

49.8

Lồi cây

18


Keo tai tƣợng

1.07

21.6

49.5

Keo lá tràm

1.07

18.6

52.1

Lồ ơ

3.21

17.81

180

Bã mía

1.5

22

68

Rơm rạ

0.9

9

100

Tre nứa

1.8-2.7

10-20

150

-

giấy viết đảm bảo tiết kiệm chi phí nguyên li
.
1.2.3. Đánh giá chất lƣợng bột giấy sau q trình nghiền
Đặc tính của bột giấy sau nghiền đƣợc đánh giá bởi các thông số cơ bản sau:
- Chiều dài sợi: Đây là một trong những yếu tố quan trọng của bột giấy. Độ bền
của bột tỷ lệ thuận với chiều dài của xơ sợi. Bột có xơ sợi dài thƣờng phối hợp với bột
có xơ sợi ngắn để tối ƣu hóa chi phí sản xuất giấy. Gỗ mềm thƣờng có xơ sợi dài hơn
so với gỗ cứng. Cùng một loại nguyên liệu nhƣng xơ sợi bột hóa dài hơn bột bán hóa
và bột cơ do xơ sợi dễ bị cắt ngắn bởi tác động cơ học hơn tác động hóa học.
- Độ thốt nƣớc: Trị số độ thoát nƣớc của bột là trị số quan trọng để đánh giá
khả năng đáp ứng của quá trình nghiền đối với yêu cầu của từng loại giấy.
Khả năng thoát nƣớc của bột giấy đƣợc biểu diễn qua độ CSF và độ SR:
+ Độ CSF: Độ thoát nƣớc tự do theo tiêu chuẩn Canada. CSF là số ml nƣớc

chảy tích tụ từ lỗ thốt bên hơng thiết bị đo chuẩn hóa của huyền phù bột có nồng độ
0.3% ở 200C (theo tiêu chuẩn T227 om - 85ml). Độ CSF càng lớn thì khả năng thốt
nƣớc của bột càng tốt, nghĩa là bột càng thơ. Trong q trình nghiền, độ mịn của bột
tăng cịn độ thốt nƣớc càng giảm và độ CSF giảm.
+ Độ SR: 0SR đƣợc tính từ số ml nƣớc chảy tích tụ từ lỗ thốt bên hơng của
thiết bị của huyền phù bột có nồng độ 2g/l ở nhiệt độ 200C (theo tiêu chuẩn SCAN C19:65). Độ SR biểu thị mức độ mịn của bột giấy. Độ SR càng càng cao thì bột càng

19


mịn, khả năng thốt nƣớc càng thấp. Trong q trình nghiền, độ mịn của bột giấy tăng
và độ SR cũng tăng dần.
Độ CSF hoặc SR là những chỉ số đo độ thoát nƣớc của bột đồng thời cũng là độ
nghiền của bột. Cả hai chỉ số đều có nguyên tắc đo tƣơng tự nhau và đều sử dụng để
đo độ nghiền của bột ở các quốc gia trên thế giới. Ở Việt Nam, độ nghiền 0SR là thông
số đƣợc sử dụng phổ biến.
- Độ bền của bột giấy: Độ bền của các mẫu bột giấy đƣợc so sánh với nhau ở
một khoảng giá trị đặc trƣng của độ thoát nƣớc (ml CSF hoặc độ SR). Hai đặc tính
quan trọng nhất để đánh giá độ bền của xơ sợi là độ bền kéo đứt và độ bền xé.
+ Độ bền kéo đứt: là chiều dài tối đa của băng giấy mà nó có khả năng chịu
đƣợc trọng lƣợng của chính nó.
+ Độ bền xé: là lực trung bình yêu cầu để xé tiếp mẫu giấy đã đƣợc cắt trƣớc
theo tiêu chuẩn (đơn vị đo là N hoặc mN).
Các đặc tính cơ bản của bột giấy đƣợc kể trên có quan hệ tác động qua lại lẫn
nhau. Theo [13], ảnh hƣởng của độ nghiền đến tính chất cơ lý của bột giấy nhƣ sau:
10
9
8
7
6

5
4
3
2
1
0

2 Chỉ số độ
chịu bục,
kPa.m2/g
1 Chỉ số độ bền
xé, mN.m2/g

25SR 30SR 35SR 40SR 45SR
Độ nghiền (SR)

Hình 1.4. Ảnh hƣởng của độ nghiền đến tính chất cơ lý của bột giấy
Khi độ nghiền tăng thì các đặc tính quan trọng của bột giấy nhƣ độ bền xé, độ
chịu bục cũng tăng tỷ lệ thuận với nó. Mặt khác, trong quá trình nghiền, dƣới tác dụng
cơ học, xơ sợi mịn, xơ sợi bị chổi hóa và xơ sợi bị cắt ngắn đều đƣợc tăng đáng kể.
Tuy nhiên, khi bột càng ngắn thì khả năng thốt nƣớc càng giảm [8]. Hay nói cách
khác, thời gian nghiền bột càng tăng thì khả năng thoát nƣớc của bột càng giảm và
hiệu quả nghiền giảm. Do vậy, tính chất của bột giấy và hiệu quả nghiền bột giấy thì
chỉ tiêu đƣợc đánh giá trƣớc hết là độ nghiền.
Nhận xét: Các đặc tính chiều dài sợi, độ bền kéo và độ bền xé đều có mối quan
hệ chặt chẽ với độ nghiền của bột giấy. Do vậy, chỉ tiêu đƣợc đánh giá đầu tiên và
20


quan trọng nhất khi nghiền giấy là độ nghiền của bột giấy sau nghiền. Đề tài sử dụng

độ nghiền 0SR đƣợc thực hiện đo tại Viện Công nghiệp Giấy và Xenlulô.
1.2.4. Các loại máy nghiền đƣợc sử dụng phổ biến ngành công nghiệp giấy
Theo [8,17], các loại máy nghiền đƣợc sử dụng phổ biến trong ngành công
nghiệp giấy gồm: Máy nghiền Hà Lan, máy nghiền côn và máy nghiền đĩa.
1.2.4.1. Máy nghiền Hà Lan
Máy nghiền Hà Lan là kiểu máy nghiền bột giấy dạng bể. Trong bể có cơ cấu
cơng tác là lô dao bay quay trên các gối đỡ và bộ dao đế cố định ở đáy bể. Lô dao bay
quay trên các gỗi đỡ ở phía trên bộ dao đế. Bộ dao đế là những hộp chứa dao cố định,
mỗi hộp dao có từ 1

1.5).

Hình 1.5: Máy nghiền Hà Lan

Máy nghiền Hà Lan sử dụng trong sản xuất nhiều mặt hàng giấy khác nhau, đòi
hỏi thời gian nghiền kéo dài và cho sản lƣợng sản xuất thấp. Máy thực hiện việc đánh
tơi nguyên liệu thành xơ sợi; nghiền các cấp độ khác nhau; loại búi sợi và bó sợi, chất
độn, chất nhuộm màu; rửa và khuấy trộn bột giấy...
Hiện nay, trên thế giới và ở Việt Nam, máy nghiền Hà Lan ít đƣợc sử dụng.
Chúng chỉ đƣợc dùng trong các trƣờng hợp đặc biệt, chuyên dùng để đánh tơi và
nghiền giẻ vụn, nghiền bán thành phẩm xơ cho một số loại giấy chất lƣợng cao.
1.2.4.2. Máy nghiền côn
Máy nghiền côn là máy nghiền dùng để nghiền liên tục các bán thành phẩm xơ
sợi. Các máy nghiền côn khác nhau ở cách bố trí trục chính, góc cơn, hƣớng chuyển
động của bột giấy trong máy, roto hay stato xê dịch đƣợc... Trong đó, máy nghiền cơn
trục ngang là loại máy đƣợc sử dụng phổ biến nhất (Hình 1.6).

21

Hình 1.6: Máy nghiền cơn trục ngang
Máy nghiền cơn đƣợc cấu tạo từ stato, rơto có gắn dao nghiền trên bề mặt. Trục
của rôto đƣợc lắp đặt trên hai ổ đỡ. Rôto đƣợc đặt vào bên trong stato. Vật liệu nghiền
đƣợc đƣa qua ống nối vào đầu côn bé của máy nghiền và đƣợc ra khỏi máy từ đầu côn
lớn bởi lực ly tâm. Trục rơto có thể di chuyển theo chiều dọc để điều chỉnh khe hở làm
việc của máy nghiền. Khi nguyên liệu đƣợc nạp vào phía đƣờng kính lớn của cơn, bột
giấy đƣợc đƣa vào bên trong roto rỗng bằng cánh đẩy. Áp lực bột giấy tăng dần và
chống lại áp lực sinh ra do lực ly tâm trong khoảng không gian giữa các dao của roto.
Kết quả là bột giấy đƣợc dồn từ hốc roto vào hốc stato theo hƣớng đƣờng kính, khiến
cho sự xáo trộn bột tăng lên mạnh mẽ và quá trình diễn ra đồng đều hơn.
, độ cứng, độ chịu mài
mòn, đồng thời có khả năng chống ăn mịn, chống va đập tức thời.
Đối với máy nghiền cơn thực hiện q trình phân tơ thủy hóa xơ sợi, máy
thƣờng hoạt động với áp lực riêng thấp và nồng độ bột khoảng 5-6%, với vận tốc quay
25-35 m/s. Máy nghiền côn thực hiện quá trình phân tơ cắt ngắn xơ sợi làm việc với
vận tốc quay 15-20 m/s, với dao có chiều dày 5-10mm.
1.4.3. Máy nghiền đĩa
Máy nghiền đĩa ngày càng đƣợc hoàn thiện và lĩnh vực sử dụng ngày càng đƣợc
mở rộng. Chúng là các máy hoạt động liên tục đƣợc sử dụng trong hầu hết các dây
chuyền để nghiền tất cả các dạng nguyên liệu xơ khác nhau trong sản xuất bột giấy,
giấy và các tơng.
Trong các máy nghiền đĩa (Hình 1.7), quá trình nghiền xảy ra giữa các đĩa
nghiền quay và đứng yên hoặc giữa hai đĩa nghiền quay ngƣợc chiều nhau. Các đĩa
đƣợc lắp ghép lại với nhau bằng bộ phụ tùng nghiền. Tuỳ theo đặc tính của q trình

22


cơng nghệ mà việc nghiền bột có thể đƣợc thực hiện khi nồng độ thấp (2-6%) hoặc ở
nồng độ cao (đến 30-40%).

Hình 1.7: Máy nghiền đĩa
Xét về mức độ tiêu hao điện năng, trong các điều kiện nghiền khác nhau, với các
chủng loại bột, giấy khác nhau, khi sử dụng máy nghiền khác nhau thì mức tiêu hao
điện năng cũng khác nhau (hình 1.8).

Hình 1.8. So sánh mức tiêu hao điện năng giữa máy nghiền đĩa và nghiền côn

Biểu đồ cho thấy, mức tiêu hao điện năng ở các máy nghiền đĩa thấp hơn rõ rệt
so với các máy nghiền côn.
Nếu xét về cấu tạo
răng

nghiền:

Trong

máy

nghiền côn, độ côn thƣờng là
8 độ. Sau một thời gian làm
việc, dao bị mài mòn, rơto

Hình 1.9. Sự tiếp xúc giữa các răng nghiền
trong máy nghiền côn
23


dần dần di chuyển dọc trục so với vị trí ban đầu của stato và sự mài mòn của dao
thƣờng không đều đặn theo đƣờng sinh, tạo nên sự nhấp nhơ lƣợn sóng trên bề mặt

dao (hình 1.9). Điều này làm giảm đáng kể diện tích vùng nghiền. Về cuối thời hạn
hoạt động của dao, hiện tƣợng đó càng lớn, khiến hiệu quả nghiền càng giảm. Tuy
nhiên, hiện trƣợng đó không xuất hiện ở máy nghiền đĩa. [8].
Ngƣợc lại, do mài mòn mà chiều cao răng đĩa nghiền giảm đi, khi đó số lƣợng
xơ sợi chuyển dịch trên bề mặt và các cạnh dao nghiền tăng lên. Ở máy nghiền đĩa kết
cấu thơng thƣờng, đó là tác động có lợi cho việc xử lý xơ sợi trong q trình nghiền.
Ngồi ra, răng trên đĩa dao nghiền có thể chế tạo với nhiều hình dạng kích thƣớc khác
nhau, tùy thuộc vào cơng nghệ nghiền và các tính chất của xơ sợi. Cơng nghệ này lại
gặp nhiều khó khăn, thậm chí khơng thể thực hiện đƣợc khi chế tạo máy nghiền côn.
Các máy nghiền dạng đĩa chiếm ƣu thế hơn các dạng thiết bị nghiền khác nhờ
một loạt ƣu điểm mà ƣu điểm chủ yếu là khả năng nghiền ở nồng độ cao (đến 40%),
chi phí năng lƣợng riêng thấp, năng suất cao, cấu tạo nhỏ gọn, đơn giản hơn so với các
máy cùng công suất, phạm vi sử dụng rộng hơn (nghiền xenlulôzơ, nghiền các bán
thành phẩm, nghiền vụn gỗ…), khả năng thu đƣợc khối bột đồng đều hơn về cấu trúc
nhờ sự lắp ghép các bề mặt nghiền chính xác hơn và nhờ sự bảo tồn đƣợc vị trí song
song của các bề mặt đó khi làm việc, việc giám sát và thay thế các phụ tùng nghiền
đơn giản, có khả năng dùng các bộ phụ tùng nghiền khác nhau [12,13].
Máy nghiền đĩa có tác dụng xé tơi bột rất tốt, xơ ít bị cắt ngắn vì thế giấy trên
máy nghiền đĩa có độ bền rất cao. Đặc biệt hai chỉ tiêu chất lƣợng đƣợc nâng lên rõ rệt
đó là trở lực chịu xé và chịu gấp. Bột nghiền đĩa thốt nƣớc tốt trên máy xeo.
Ngồi ra, với khả năng thay đổi dễ dàng bộ dao có hình dạng và kích thƣớc
khác nhau, cho phép ngƣời sử dụng linh hoạt trong thay đổi về phƣơng án công nghệ
phù hợp với từng loại mặt hàng giấy cụ thể. Đặc biệt là kinh tế hơn hẳn so với máy
nghiền côn về mặt vốn đầu tƣ thiết bị tính trên một đơn vị sản phẩm.
Mặt khác, với các đặc điểm chiếm ƣu thế hơn hẳn về phƣơng diện kỹ thuật
cũng nhƣ về tính kinh tế của máy nghiền đĩa so với các loại máy n

.
1.3. Nghiền bột giấy trên máy nghiền dạng đĩa
24

1.3.1. Nguyên lý nghiền bột giấy
Bản chất của quá trình nghiền bột giấy là dùng lực cơ học giữa hai đĩa nghiền
tác dụng lên xơ sợi xenlulo trong hỗn hợp bột nƣớc, làm biến đổi về mặt cấu trúc hoá
lý (phân tơ chổi hóa, cắt ngắn xơ sợi, tăng diện tích bề mặt sợi), làm xơ sợi có kích
thƣớc đồng đều hơn. Nhờ đó, liên kết xơ sợi của bột tốt hơn và tờ giấy đạt chất lƣợng
cao hơn [2,3,5].
Trong quá trình nghiền, cả lực cơ học do dao chuyển động và áp lực do nƣớc
đồng thời tác động lên xơ sợi tạo ra các tác động cuộn, uốn, xoắn, kéo, nén xảy ra
trong diện tích tiếp xúc giữa lƣỡi răng đĩa cố định và đĩa chuyển động, giữa sống dao
và rãnh dao. Ngồi ra, cịn có lực chà sát giữa lƣỡi dao và xơ sợi, và giữa các xơ sợi
với nhau. Q trình này có thể chia thành 6 giai đoạn và đƣợc mơ tả ở hình 1.10.

Hình 1.10: Các giai đoạn ngiền
H1.15.a: Giai đoạn sợi bị kéo vào vùng nghiền
H1.15.b: Giai đoạn hai lƣỡi dao nghiền tiếp xúc với nhau - Giai đoạn nghiền 1
H1.15.c: Giai đoạn lƣỡi dao tiếp xúc bề mặt dao nghiền - Giai đoạn nghiền 2
H1.15.d: Giai đoạn hai bề mặt dao nghiền tiếp xúc với nhau - cuối giai đoạn 2
H1.15.e: Giai đoạn hai bề mặt dao nghiền tiếp xúc với nhau - Giai đoạn nghiền 3
H1.15.f: Cuối giai đoạn nghiền 3

Ở giai đoạn đầu tiên, răng đĩa quay ở vị trí đối diện với rãnh của đĩa cố định, bó
sợi đƣợc kéo dần vào vùng nghiền. Ở giai đoạn tiếp theo, khi hai lƣỡi dao tiếp xúc với
nhau, khi lƣỡi dao tiếp xúc với bề mặt răng và khi hai bề mặt răng nghiền tiếp xúc với
nhau thì quá trình nghiền thực sự xảy ra.
1.3.2. Thuyết nghiền
1.3.2.1. Thuyết tải trọng riêng trên mép dao nghiền
25