Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9573-3:2013 Bột giấy - Phần 3: Đánh tơi bột giấy cơ học tại nhiệt độ ≥ 85 độ C

• Số hiệu: TCVN9573-3:2013
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2013

Hàm lượng chất khô của bột giấy % khối lượng	Thời gian ngâm nước tối thiểu
< 20	0 min
20 đến 60	30 min
> 60	4 h

Nếu vì lý do khí hậu, có thể sử dụng nhiệt độ ngâm nước từ 25 °C đến 30 °C, nhưng phải ghi rõ trong báo cáo thử nghiệm.

6. Cách tiến hành

6.1. Đánh tơi và loại bỏ trạng thái ẩn

CẢNH BÁO: Vì quy trình đánh tơi nóng bao gồm quá trình xử lý mẫu thử ở nhiệt độ vượt quá 85 °C nên phải cẩn thận để tránh bị bỏng.

Thông tin về ảnh hưởng của trạng thái ẩn trong bột giấy cơ học (hoặc bột giấy có hàm lượng lignin cao) được nêu trong Phụ lục D.

6.2. Máy đánh tơi tiêu chuẩn

Chuyển phần mẫu thử sau khi đã được chuẩn bị theo Điều 5 vào cốc đánh tơi của máy đánh tơi tiêu chuẩn (4.1.1).

Bổ sung nước có cùng cấp chất lượng như đã sử dụng trong Điều 5 cho đến khi đạt tổng thể tích là (2500 ± 25) ml. Sử dụng thiết bị gia nhiệt để làm nóng hỗn hợp đến nhiệt độ ≥ 85 °C. Đặt máy đếm số vòng quay về vị trí “0”. Bật mô tơ và cho cánh khuấy quay 30 000 vòng. Dừng khuấy và kiểm tra bằng mắt xem bột giấy đã được đánh tơi hoàn toàn chưa, bằng cách lấy một phần nhỏ bột giấy trong máy đánh tơi cho vào ống thủy tinh hình trụ, pha loãng bằng nước và kiểm tra dưới ánh sáng truyền qua. Nếu bột giấy chưa được đánh tơi hoàn toàn, tiếp tục đánh tơi cho đến khi tất cả các xơ sợi tách rời nhau và/hoặc các bó xơ sợi và các mảnh tách khỏi nhau như yêu cầu đối với bột giấy tại thời điểm sản xuất. Tại thời điểm cuối của quá trình đánh tơi, nhiệt độ không được nhỏ hơn 85 °C. Nếu vì lý do nào đó mà phải thay đổi bột giấy hoặc sử dụng số vòng quay khác thì phải ghi rõ trong báo cáo thử nghiệm.

Ngay sau khi đánh tơi, pha loãng huyền phù bột giấy bằng nước lạnh có cùng chất lượng như nước đã sử dụng trong Điều 5 đến nồng độ không nhỏ hơn 3 g/l. Nếu cần thiết, làm nguội huyền phù bột giấy đến nhiệt độ khoảng 20 °C.

...

...

...

Để gia nhiệt cho máy đánh tơi tuần hoàn (4.1.2), cho nước có nhiệt độ từ 90 °C đến 95 °C vào cốc đánh tơi cho đến khi cách miệng cốc 4 cm. Đậy chặt nắp cốc lại. Bật bơm tuần hoàn và để chạy trong (2,0 ± 0,1) min. Sau khi bơm dừng, mở nhẹ phần thoát nước của cốc và đo nhiệt độ của nước chảy ra từ cốc. Cho nước chảy hết hoàn toàn và lặp lại chu trình cho tới khi nhiệt độ vượt quá 90 °C.

CHÚ THÍCH: Đây là bước sơ bộ sử dụng nước nóng để gia nhiệt cho cốc, ống dẫn và bơm.

Bổ sung ngay nước có cùng chất lượng như nước đã dùng trong Điều 5 ở nhiệt độ trong khoảng từ 90 °C đến 95 °C cho đến gần một nửa cốc. Chuyển phần mẫu thử sau khi đã được chuẩn bị như Điều 5 vào cốc đánh tơi của thiết bị đánh tơi tuần hoàn và bổ sung nước có nhiệt độ trong khoảng từ 90 °C đến 95 °C đến cách miệng cốc 4 cm. Đậy chặt nắp cốc lại và bắt đầu cho bơm chạy trong khoảng (2,0 ± 0,1) min. Cẩn thận khi mở miệng cốc vì áp suất có thể tạo ra trong quá trình vận hành.

Đo nhiệt độ và lặp lại quá trình đánh tơi nếu nhiệt độ này thấp hơn 85°C. Nếu các bó xơ sợi và các mảnh không tách khỏi nhau như mức độ yêu cầu đối với bột giấy trong sản xuất thì tiếp tục quá trình đánh tơi.

Khi quá trình đánh tơi kết thúc, mở van thoát và cho bơm chạy trong khoảng thời gian ngắn để thu phần mẫu thử vào thùng thu hồi. Mở miệng cốc, đóng van thoát, cho khoảng 4 L nước nóng vào cốc. Đậy nắp cốc và cho bơm chạy 2 s, sau đó mở van thoát, rửa phần mẫu thử còn lại ra khỏi hệ thống. Không bao giờ được cho bơm chạy quá 3 s mà không có chất lỏng để tránh làm hỏng bơm.

Ngay sau khi đánh tơi, làm nguội huyền phù bột giấy đến nhiệt độ khoảng 20°C.

7. Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm các nội dung sau:

a) Viện dẫn tiêu chuẩn này;

...

...

...

c) Loại nước sử dụng (nước tiêu chuẩn, nước cất hoặc nước máy);

d) Thời gian ngâm;

e) Hàm lượng chất khô của mẫu;

f) Phương pháp sử dụng để đánh tơi nóng;

g) Bất kỳ sự khác thường nào xảy ra trong quá trình thử nghiệm;

h) Bất cứ thao tác nào không quy định trong tiêu chuẩn này, hoặc bất kỳ yếu tố nào ảnh hưởng tới kết quả thử.

Phụ lục A

(quy định)

...

...

...

A.1. Vật liệu

Tất cả các bộ phận của máy tiếp xúc với huyền phù bột giấy phải được làm từ vật liệu chịu nước, chịu axit và kiềm loãng. Vật liệu thường được sử dụng là thép không gỉ hoặc chất dẻo gia cường sợi thủy tinh.

A.2. Máy đánh tơi tiêu chuẩn

Cốc đánh tơi hình trụ có bốn vách ngăn xoắn được phân bố đều, cách đáy 32 mm và cách nắp 57 mm, mỗi vách xoay quanh một nửa đường tròn phía trong của cốc, Hình A.1. Các vách xoắn có hướng đi xuống theo chiều kim đồng hồ. Phần đáy bên trong của cốc đánh tơi được lượn tròn với bán kính 13 mm. Bộ phận khuấy có ba cánh khuấy được gắn vào trục giữa thẳng đứng ở trong cốc đánh tơi và cách đáy một khoảng cách xác định. Bộ phận khuấy chuyển động với vận tốc quy định và có máy đếm để ghi số vòng quay. Máy đếm tốt nhất là loại có thể cài đặt trước số vòng quay để thiết bị tự dừng lại khi đã đạt được số vòng theo yêu cầu. Nhìn từ trên xuống, cánh khuấy quay theo chiều kim đồng hồ.

Với phần lớn các loại máy đánh tơi, cốc đánh tơi phải có nấp được đóng khít với tổ hợp bộ phận khuấy/mô tơ.

Cốc đánh tơi phải được lắp chắc chắn vào đúng vị trí trong quá trình máy đánh tơi hoạt động, nhưng cũng có thể được lấy ra và lắp lại một cách dễ dàng và nhanh chóng.

A.3. Kích thước

Bộ phận

Kích thước

...

...

...

Dung sai

Cốc đánh tơi

Chiều cao bên trong

191 mm

± 2 mm

Đường kính bên trong

152 mm

± 2 mm

Bán kính của đường lượn tròn

...

...

...

± 2 mm

Vách ngăn

Mặt cắt vuông

6,5 mm

± 1 mm

Chiều cao từ đáy cốc đánh tơi

32 mm

± 1 mm

Khoảng cách từ miệng

...

...

...

± 1 mm

Bán kính phần đầu lượn tròn

3 mm

± 0,5 mm

Bán kính phần cạnh lượn tròn

0,4 mm

± 0,1 mm

Khoảng trống (ở giữa)

51 mm

...

...

...

Bộ phận khuấy

Đường kính (đường tròn đi qua các đỉnh) cánh khuấy

90 mm

± 0,5 mm

Đường kính trục

≥ 22 mm

-

Khoảng cách giữa các cánh khuấy và đáy của cốc đánh tơi (điểm dưới cùng)

25 mm

...

...

...

Các cánh khuấy

Chiều rộng tại trục

18,2 mm

± 0,5 mm

Chiều rộng lớn nhất

22,5 mm

± 0,5 mm

Độ dày

1,6 mm

...

...

...

Bán kính phần cạnh lượn tròn

0,8 mm

± 0,2 mm

Bán kính phần đầu lượn tròn

4 mm

± 1 mm

Độ vát

2°

± 15'

...

...

...

Đường kính

≤ 20 mm

-

Đầu thon nhọn

Để lắp khít với trục của bộ phận khuấy bất kỳ

A.4. Tần số quay

Tần số quay của trục khuấy là (49,0 ± 1,5) s^-1.

Kích thước tính bằng milimét

...

...

...

CHÚ DẪN

1 Mặt cắt 6,5 mm x 6,5 mm

2 Đầu R 3

3 Cạnh được lượn tròn R 0,4

4 Bốn vách ngăn, mỗi vách bao quanh một nửa cốc đánh tơi (trên hình có ba vách ngăn)

^a Không theo tỷ lệ.

Hình A.1 - Chi tiết máy đánh tơi tiêu chuẩn

Phụ lục B

...

...

...

Kiểm tra máy đánh tơi tiêu chuẩn

Máy đánh tơi tiêu chuẩn phải được kiểm tra thường xuyên. Quá trình bảo dưỡng phải bảo đảm:

a) Trục khuấy chuyển động êm và ở chính giữa cốc đánh tơi;

b) Cánh khuấy quay với tần số quy định;

c) Cánh khuấy được lắp đặt theo quy định (điều này có thể được kiểm tra bằng thiết bị đo cánh khuấy chuẩn)

d) Các kích thước của cánh khuấy đúng quy định (xem A.3) và cánh khuấy không bị hư hỏng.

Nếu thiết bị, dụng cụ được sử dụng thích hợp, các kích thước khác của máy đánh tơi tiêu chuẩn sẽ được giữ ở trạng thái không đổi, tuy nhiên phải được kiểm tra định kỳ.

Phụ lục C

...

...

...

Máy đánh tơi tuần hoàn

Máy đánh tơi tuần hoàn, kiểu Domtar, gồm một cốc đánh tơi, bơm ly tâm và bộ phận hẹn giờ.

C.1. Cốc đánh tơi, được làm bằng thép không gỉ có đường kính 0,1 m và được trang bị hệ thống khép kín có tổng thể tích là 3 L.

Để tránh tạo các lỗ khí đầu vào bơm, huyền phù xơ sợi lúc cho vào và lúc lấy ra phải tiếp xúc với thành cốc. Cốc phải có nắp kín. Để bay hơi và tránh áp suất tăng, trên nắp cốc phải có lỗ thông hơi với đường kính 8 mm nằm ở chính giữa. Vách ngăn đồng tâm trên miệng bằng nửa đường kính cốc để ngăn không cho xơ sợi bắn lên qua lỗ thông hơi, xem [5] và [6].

CHÚ THÍCH: Có thể sử dụng cốc đánh tơi lớn hơn (có đường kính 0,2 m) với thể tích là 7L. Trong trường hợp này lượng bột giấy sử dụng được thay đổi là (136 ± 2) g bột khô.

C.2. Bơm ly tâm, dùng để bơm tuần hoàn huyền phù xơ sợi được liên tục, có mô tơ điện với công suất trong khoảng 0,56 kW đến 0,75 kW, khả năng bơm khoảng 240 L/min tại 3 450 r/m.

Bơm có đường ống vào với kích thước danh nghĩa là 38 mm và đầu ra có kích thước danh nghĩa là 25 mm. Các bộ phận của bơm và đường ống tiếp xúc với huyền phù xơ sợi phải được làm bằng thép không gỉ hoặc các vật liệu không gỉ khác. Thiết bị phải có van thoát.

C.3. Bộ phận hẹn giờ, để kiểm soát hoạt động tuần hoàn của bơm trong khoảng thời gian (2,0 ± 0,1) min.

...

...

...

(tham khảo)

Ảnh hưởng của trạng thái ẩn trong bột giấy cơ học

D.1. Giới thiệu chung

Từ năm 1966 Beath và các cộng sự [1] đã xác định rằng, thực tế hiện tượng các tính chất không thể hiện ra có thể xảy ra bởi các xử lý đơn giản thích hợp và do đó nó ẩn trong bột giấy, được gọi là “trạng thái ẩn".

Trạng thái ẩn có thể thể hiện trong bột giấy có chứa hàm lượng lignin cao, nghĩa là bột giấy được sản xuất bằng phương pháp cơ học. Phụ lục này mô tả hiện tượng trạng thái ẩn và đưa ra các ví dụ về sự thay đổi các tính chất của bột giấy khi trạng thái ẩn được giải phóng khỏi bột giấy bằng cách đánh tơi nóng.

D.2. Hiện tượng được gọi là trạng thái ẩn

Trong sản xuất bột giấy cơ học, xơ sợi được tách ra tại nhiệt độ cao hơn nhiệt độ làm mềm lignin. Nếu trong quá trình tách, vật liệu xơ sợi bị quăn và xoắn, trạng thái này của xơ sợi sẽ được giữ cố định sau khi làm lạnh; xem Hình D.1. Trạng thái ẩn không được giải phóng khỏi bột giấy bằng phương pháp đánh tơi trong nước tại nhiệt độ thường.

Để loại bỏ trạng thái ẩn khỏi xơ sợi, nhất thiết phải đánh tơi xơ sợi trong nước, tại nhiệt độ cao hơn nhiệt độ làm mềm lignin, có nghĩa là quá trình đánh tơi được thực hiện tại nhiệt độ ≥ 85 °C.

CHÚ THÍCH: Nhiệt độ làm mềm lignin bị tác động bởi xử lý hóa học và nhiệt độ mà tại đó xảy ra quá trình tách xơ sợi xem [3].

...

...

...

CHÚ DẪN

1 Quá trình nghiền

^a Làm nguội

^b Đánh tơi lạnh ở nhiệt độ 25 °C.

^c Đánh tơi nóng ở nhiệt độ ≥ 85 °C.

Hình D.1 - Ảnh hưởng của quá trình đánh tơi nóng và đánh tơi lạnh đến trạng thái ẩn của bột giấy cơ học; Tài liệu tham khảo [2]

Hình D.2 - Ảnh SEM của xơ sợi bột giấy thể hiện trạng thái ẩn (a) và không thể hiện trạng thái ẩn (b); Tài liệu tham khảo [4]. Phần xơ sợi đi qua lưới có kích cỡ 30 mesh và còn lại trên lưới 50 mesh của hệ thống Bauer McNett

Bột giấy có xơ sợi quăn và xoắn sẽ cho kết quả về tính chất khác với bột giấy có xơ sợi thẳng.

...

...

...

Đánh tơi nóng, là xử lý tại nồng độ thấp và ở nhiệt độ cao bột gỗ mài (SGW) và bột gỗ nghiền mảnh (RMP) sẽ làm giảm giá trị CSF và tăng độ chịu bục so với quá trình đánh tơi lạnh, nghĩa là xử lý tại nồng độ và nhiệt độ thấp xem [1].

Các tính chất kéo và độ chịu bục là các tính chất của bột giấy nhiệt cơ (TMP) bị ảnh hưởng mạnh bởi trạng thái ẩn của bột giấy xem [2]. Các tính chất liên kết (liên kết Scott and độ bền kéo hướng z) và chỉ số bền xé không bị ảnh hưởng bởi trạng thái ẩn.

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] BEATH L.R., NEILL M.L., MASSE F.A. Latency in mechanical pulps. Pulp and paper Mag. of Canada, 67 (10), 1966, T 423.

[2] MOHLIN, U-B. Latency in thermomechanical pulp - Contribution of the various fractions. Tappi, 63 (3) 1980, pp 83-86.

[3] SALMÉN L., LUCANDER M., HÄRKÖNEN E., SUNDHOLM J. Fundamentals of mechanical pulping - Rheological behaviour of wood. Papermaking Science and Technology Handbooks - Part 5: Mechanical Pulping. Ed. J Sundholm. Fapet Oy, Jyväskylä, 1999, pp 35-39.

[4] MOHLIN, U-B. The contribution of different pulp fractions to the latency effect in thermomechanical pulps. 1979 International Mechanical Pulping Conference, Toronto, Ontario. 1979, pp. 13-22.

[5] PAPTAC, Standard C.8P 1997. Latency removal by hot disintegration (DOMTAR method).

...

...

...