Bài giảng Kỹ thuật hoá học hữu cơ

KỸ THUẬT HOÁ HỌC HỮU CƠ
TS. ĐOÀN THỊ THU LOAN
Khoa Hoá-Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
NỘI DUNG:
☛ KỸ THUẬT SƠN
☛ KỸ THUẬT VẬT LIỆU COMPOZIT
☛ KỸ THUẬT SẢN XUẤT BỘT VÀ GIẤY
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
KỸ THUẬT SƠN
PHẦN I:
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Chương 1: Giới thiệu chung
1.1. Lịch sử phát triển
-Sử dụng hỗn hợp nhựa cây, sáp ong, lòng trắng trứng,và bột màu có sẵn trong thiên
nhiên
-Sau công nguyên, dầu thực vật được dùng làm sơn dầu
-Mấy chục năm gần đây, sơn tổng hợp ra đời và ngày càng đa dạng, phong phú
1.2. Khái niệm sơn/lớp phủ (paint/surface coating):
Khái niệm: Sơn là một hệ phân tán, gồm nhiều thành phần như: chất tạo màng, bột
màu, phụ gia,trong môi trường phân tán. Sau khi phủ lên bề mặt vật liệu nền, nó tạo
thành lớp màng đều đặn, bám chắc, có tác dụng trang trí và bảo vệ bề mặt vật liệu nền.
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
*Mục đích dùng sơn:
-Bảo vệ bề mặt vật liệu nền
-Trang trí
-Cung cấp thông tin, dấu hiệu
-
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
1.3. Các thành phần của sơn:
*Pha liên tục (Chất mang-Vehicle):
a. Chất tạo màng (binder, film fomer) 
+Gồm nhựa thiên nhiên, nhựa tổng hợp, dầu thảo mộc,
+Tạo màng liên tục, bảo vệ bề mặt vật liệu nền. 
+Thành phần thay đổi tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng
b. Dung môi hoặc chất pha loãng:
+Hoà tan hoặc phân tán chất tạo màng
+Dễ bay hơi, bay hơi dần hết trong quá trình tạo thành màng sơn
+Không dùng trong sơn bột và hệ trùng hợp 100%
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
*Pha gián đoạn
c. Phụ gia
+Lượng dùng nhỏ, nhưng có ảnh hưởng lớn
d. Bột màu
+Cung cấp màu, độ đục, hiệu ứng quang học,
+Thường được dùng với mục đích trang trí
+Trong sơn lót co tác dụng chống ăn mòn
+Không dùng trong vecni, sơn bóng
e. Độn
+Được dùng với nhiều mục đích: giảm giá thành sản phẩm,cùng
với bột màu tạo độ đục cho bề mặt sơn,..
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Ảnh hưởng của các thành phần chính đến tính chất của sản phẩm
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
1.4. Chất tạo màng
Phân loại chất tạo màng theo khối lượng phân tử
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Các phương pháp tạo màng đối với các hệ polymer tiêu biểu
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
* Natural polymers (Các polyme thiên nhiên)
-Gồm dầu thiên nhiên, nhựa thông, gum,
-Các dẫn xuất của xenlulo:
-Axetat xenlulo
-Butyrat xenlulo
-Nitro xenlulo
-
Xenlulo Nitroxenlulo
Chương 2: Các thành phần của sơn
2.1 Chất tạo màng
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
*Dầu thực vật
-Đóng vai trò quan trọng trong lớp phủ bề mặt do tính sẵn có, đa dạng và phong phú
-Là este của glycerin với axit béo (no, không no), đươc gọi là triglycerit, ngoài ra có
chứa thêm một lượng ít chất không béo
Cấu trúc đặc trưng của dầu
R2
R3
R1
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Cấu trúc một số axit béo không no tiêu biểu
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Thành phần của một số loại dầu thường được dùng trong sơn
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
*Thành phần không béo:
-Chiếm khoảng 0,1-1% trọng lượng dầu
-Gồm sáp, photphatit, chất màu,
+Sáp: là este của axit béo với rượu cao phân tử. VD: rượu Xerilic C26H53OH
+Photphatit: là este của glycerin, ngoài gốc axit béo còn có gốc octophotphoric
CH2 OCO R1
CH OCO R2
CH2 O P
O
OH
OCH2CH2-N (CH3)3
OH
CH2 OCO R1
CH OCO R2
CH2 O P
O
OH
OCH2CH2-NH2 
Lexitin Kephalin
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
* Phân loại dầu thảo mộc
-Dựa theo khả năng khô (oxi hoá và khâu mạch) của dầu
Dầu
Khô: -Chỉ số iod CI~ 130 ÷ 200
-Chứa nhiều axit béo không no có 2,3 nối đôi
-Khô nhanh
-Có thể dùng một mình hoặc phối trộn với nhựa trong quá trính gia
nhiệt tạo màng
-VD: dầu trẩu, dầu lanh chứa trên 60% axit linoleic và linolenic
Bán khô: -CI~ 95 ÷ 130
-Khô chậm hơn, dễ nóng chảy, dễ hoà tan
-Ít khi sử dụng một mình, thường kết hợp với dầu khô, hoặc biến
tính với nhựa
-VD: dầu đậu nành chứa trên 50% axit linoleic
Không khô:
-CI < 95
-Không dùng để sản xuất sơn được, thường dùng làm chất hoá dẻo
-VD: dầu dừa chiếm 90% axit lauric no, chỉ 10% axit không no 
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Nhựa Alkyd
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
-Sự kết hợp dầu hoặc axit béo từ dầu vào cấu trúc nhựa UPE nhằm:
-Tăng cường tính chất cơ học
-Tăng tốc độ khô
-Tăng độ bền lâu
Alkyd
Gầy: hàm lượng dầu dưới 40%
Trung bình: hàm lượng dầu 40-60%
Béo: hàm lượng dầu trên 60%
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
2.2. Dung môi, chất pha loãng
Dung môi
Hydrocacbon: béo và thơm
Ete, keton, este, alcol,
Hydrocacbon clo hoá, nitro parafin
+Mục đích sử dụng: làm giảm độ nhớt của sơn, tạo dễ dàng cho quá trình gia công
*Dung môi
-Là những chất lỏng (hữu cơ thấp phân tử) dễ bay hơi có khả năng hoà tan chất
tạo màng và bay hơi dần hết trong quá trình tạo thành màng sơn
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
*Yêu cầu chọn lựa dung môi:
-Khả năng hoà tan
+Những chất có độ phân cực tương tự nhau dễ hoà tan vào nhau
VD: axetat Xenlulo (este) có dung môi là các este hoặc xeton như axeton
-Nhiệt độ sôi: ảnh hưởng đến tốc độ bay hơi
+Quá cao hay quá thấp đều không phù hợp:
•Quá cao Chậm khô
•Quá thấp Khô quá nhanh, không thể quét bằng chổi, quá trình khô
không hoàn toàn
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
*Sự bay hơi của dung môi từ màng sơn
-Quá trình bay hơi qua 2 giai đoạn:
+GĐ 1 sự bay hơi của dung môi xảy ra trong sự phụ thuộc áp suất hơi của
dung môi và không bị ảnh hưởng bới sự có mặt của polyme hoà tan
+GĐ 2: Khi màng polyme đã được hình thành, dung môi còn lưu lại trong
màng sẽ được thoát dần dần ra nhờ quá trình khuyếch tán (Khi còn khoảng 20% 
dung môi)
-Tốc độ bay hơi của dung môi ảnh hưởng lớn đến sự chảy của lớp màng sơn
-Dùng hỗn hợp dung môi: 
+Độ nhớt tăng nhanh nhờ dung môi bay hơi nhanh
+Quá trình chảy cũng được điều chỉnh nhờ dung môi bay hơi chậm hơn
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
*Tính trơ hoá học của dung môi
-Dung môi được dùng phải trơ hoá học
-Sự tương tác của các nhóm chức của dung môi với chất tạo màng
-Phải trơ với môi trường để hạn chế hút ẩm của màng
*Tính độc hại
-Hầu hết các dung môi hữu cơ đều độc hại
-Ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ, ảnh hưởng đến tầng khí quyển
-Lượng dùng dung môi phải trong giới hạn cho phép
-Khuynh hướng thay thế dung môi hữu cơ bằng nước (sơn nước), sơn bột, hệ sơn
trùng hợp 100%
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
*Giá thành
-Rẻ, dễ kiếm
-Lượng dung môi dung khá nhiều nên ảnh hưởng nhiều đến gía thành sơn
-Có thể dụng thêm chất pha loãng để hạ giá thành
+Chất pha loãng: chỉ hoà tan được chất tạo màng khi có mặt của dung môi
+Lựa chọn cùng với loại dung môi và tỉ lệ dung môi cho phù hợp
+Thường bay hơi nhanh hơn dung môi
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
-Là những hạt rắn hữu cơ, vô cơ có màu, không hoà tan và không bị ảnh hưởng hoá
học, lý học bởi chất mang
-Trong thực tế:
+Một số bột màu hữu cơ có thể hoà tan trong dung môi hữu cơ
+Bột màu vô cơ thì không hoà tan trong dung môi hữu cơ
-Cấu trúc tinh thể hoặc vô định hình
2.3 Bột màu (pigments)
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
•For protection
•UV protectionkolour stability/durability;
•humidity resistance;
•water resistance;
•chemical resistance;
•resistance to insect/bird effects;
•mechanical properties;
•distortion resistance.
Bột màu Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
-Sự hấp thụ và phản xạ chon lựa một vài sóng của ánh sáng tại bề mặt màng sơn
tạo nên màu sắc của nó
VD: Bột màu xanh
Bột màu trắng
Bột màu đen
-Màu sắc của bột màu phụ thuộc chủ yếu vào cấu trúc hoá học
•For decoration
•appearance/high gloss and smoothness;
•aesthetic/customer appeal.
*Màu sắc:
Bột màu Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
-Phân tử hấp thụ năng lượng kích thích các điện tử chuyển từ mức năng lượng
cơ bản (E1) sang mức năng lượng cao hơn (E2)
-Bước sóng ánh sáng được hấp thụ được xác định bởi:
E = E2 - E1 = h*c / λ
h : hằng số Planck’s
c : the velocity of light 
λ : bước sóng ánh sáng
Mỗi phân tử có số orbital xác định do vậy có năng lượng đặc trưng riêng của nó, do vậy có
hiệu năng lương E xác định và hấp thụ những bước sóng nhất định
Bột màu Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Bột màu Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Bột màu Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
General properties of pigments
Bột màu Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Bột màu Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
*Kích thước hạt của bột màu
Kích thước
bột màu
Phân tán trong hệ kém đồng nhất, 
màng sơn thu được kém bằng phẳng
Diện tích bề mặt riêng lớn, hấp phụ nhiều
chất tạo màng ảnh hưởng đến giá thành
Lớn
Bé quá
Vón cục cục bộ
Kích thước vừa phải
Bột màu Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
*Độ ngấm dầu
-là lượng chất tạo màng tính bằng gam đủ để ngấm 100g bột màu thành một khối
nhão
-Càng bé càng tốt
-Quá bé cũng không tốt
-Độ ngấm dầu phụ thuộc bản chất chất tạo màng và bột màu
-Lượng dùng bột màu vô cơ thường nhiều hơn bột màu hữu cơ để đạt đến tông màu
-Lượng chất tạo màng dùng thực tế thường gấp đối giá trị độ ngấm dầu
*Khả năng phủ
-là lượng bột màu cần thiết tính bằng gam để phủ lên 1 m2 bề mặt sơn
-Khả năng phủ lớn nghĩa là chỉ cần lượng ít bột màu và bột màu thường phải mịn
Bột màu Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
*Bột màu phụ trợ (supplementary pigments)
-Khả năng tạo màu sắc, chống ăn mòn không cao, 
-Làm giảm mạnh giá thành, ảnh hưởng đến độ bóng, độ cứng
*Độn:
+Giảm giá thành sản phẩm
+Điều chỉnh độ nhớt của sơn
+ảnh hưởng đến tính chất cơ lý, lượng dùng nhiều làm giảm mạnh cơ tính
Bột màu Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
*Chống ăn mòn: dùng kết hợp với bột màu chống ăn mòn (Alcophor 827, 
Albaex, Kelate, Anticor 70,
*Chống tạo bọt:
-Sơn không nước thường xuất hiện bọt khí sử dụng chất chống tạo bọt
-Là những chất có độ hoạt động bề mặt cao và độ linh động tốt
-Làm giảm sức căng bề mặt của những bọt khí nằm cạnh nhau tạo nên những
bọt khí lớn hơn, kém ổn định và bị vỡ ra
-Dung dịch của pine oil, dibutyl phosphate, or short chain alcohols
2.4 Các phụ gia
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
*Chất chống lắng:
-Muối kim loại của các axits hữu cơ: stearat nhôm, canxi, magie,..
-Có tác dụng như chất hoạt động bề mặt giúp sự phân tán của bột màu, độn
vào sơn tốt hơn
-Một số chất chống lắng:
+Stearatecoated calcium carbonates (e.g. Winnofil)
+Modified hydrogenerated castor oils (Crayvallac) 
+Bentones
+Perchem
+Easigel
+BYK Anti-Terra 203
+Aerosil
+Aluminium stearate
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
*Chất chống chảy:
-Silicagel, oxyt titan, bột talc,tạo cấu trúc thixotropy
-Có sự tương tác vật lý giữa các mạch polyme và phụ gia chống
chảy tạo mạng lưới không gian
*Chất chống nấm mốc, hầu hà, vi khuẩn, chất hoá hoá dẻo,
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
2.5 Chất làm khô
-Làm tăng nhanh các quá trình hoá học xảy ra trong quá trình khô của màng sơn
-Là xà phòng kim loại hoá trị thay đổi: cobalt, mangan, canxi, kẽm, chìcủa axit
béo, axit nhựa
-Cơ chế:
+Nhờ sự thay đổi hoá trị mà xà phòng kim loại lấy oxy phân tử từ không
khí, tạo thành oxy nguyên tử hoạt động hơn truyền cho dầu để thúc đẩy phản ứng
tạo màng
2 Mn(RCOO)2 + O2 (RCOO)2MnO 2 (RCOO)2Mn + 2 O
-Thường sử dụng kết hợp 2 hoặc 3 loại chất làm khô
-Lượng dùng ít, nếu nhiều màng sơn dễ bị nứt, chóng bị lão hoá,..
2+ 4+ 2+
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Chương 3: Sản xuất sơn
Mixer
Mill
Mixer
Tinting
Filter
Tank
Packaging
S
o
l
v
e
n
t
P
i
g
m
e
n
t
B
i
n
d
e
r
S
o
l
v
e
n
t
B
i
n
d
e
r
A
d
d
i
t
i
v
e
Tinter
Test
Quy trình sản xuất sơn
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Các công đoạn sản xuất sơn:
1.Phối trộn tạo paste (Mixing): Khuấy trộn bột màu với một lượng thích hợp dung dịch
chất tạo màng, tạo hỗn hợp ở dạng paste có độ nhớt thích hợp
2. Nghiền paste (Grinding) 
3.Pha trộn (Mixing): pha trộn paste với các thành phần còn lại của đơn pha chế
4.Chỉnh màu cho đạt yêu cầu (Tinting)
5. Kiểm tra và hiệu chỉnh (Testing and adjusting) 
6.Lọc và đóng gói (Filtering and packaging)
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
*Nghiền
-Nhằm tạo hệ phân tán đồng nhất
-Giúp các hạt đạt kích thước yêu cầu
-Máy nghiền
+Máy cán (2 trục, 3 trục): 
•Năng suất cao
•Hệ thống hở, gây độc hại
•Trong quá trình nghiền, khoảng cách thay đổi, ảnh hưởng đến độ
mịn, phải kiểm tra thường xuyên
•Bề mặt trục cán có thể bị mòn, khó phat hiện bằng mắt thường
+Máy nghiền bi: hệ thống kín, ít độc hại
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Chương 4: Các phương pháp gia công màng sơn
-Có nhiều phương pháp để gia công màng sơn thuỳ thuộc vào điều kiện
-Các phương pháp sơn được sử dụng có khuynh giảm thiểu sự bay hơi
của dung môi
-Gồm các phương pháp: quét, nhúng, phun, điện di 
-Bề mặt phải được xử lý trước khi sơn
4.1. Giới thiệu:
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Bề mặt
Làm sạch
Sơn nền
Sơn lót
Trét mattit và mài nhẵn
Sơn phủ
Đánh bóng
(làm phẳng, nhẵn bề mặt)
(Cơ học, hoá học, nhiệt,)
(màu sắc, độ bền)
4.2 Các giai đoạn của quá trình sơn:
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
*Tẩy màng sơn cũ
-Phương pháp cơ học:
-Cạo bằng tấm, chổi thép, máy mài, để tẩy lớp sơn
bị tróc không bám vào bề mặt
-Với màng sơn bám hắc, có thể bằng phương pháp
phun cát, phun bi hoặc phương pháp hoá học, nhiệt
4.3 Làm sạch bề mặt vật liệu cần sơn
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
-Phương pháp hoá học:
•Dùng hoá chất để tẩy (Dung môi, dung dịch NaOH 20-30%) 
•Dùng cạo sắt, chổi thép,..cạo sạch màng sơn cũ
•Phun nước rữa sạch
•Làm khô
Tẩy màng sơn cũ Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
-Phương pháp nhiệt:
• Đơn giản, ít tốn kém
• Dùng đèn xì hoặc lò than đốt cháy màng sơn cũ
• Dùng cạo sắt, chổi thép,..cạo sạch màng sơn cũ
• Dùng vải ráp hoặc đá mài đánh sạch
• Lau sạch
Tẩy màng sơn cũ Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
*Tẩy rỉ và chất bẩn:
-Bằng phương pháp cơ học: máy mài, đán ... it Unregistered Version - 
popdf.com
Bột
Bột cơ học
Bột hoá học
Bột bán hoá học
Bột gỗ mài
Bột cơ học máy nghiền (RMP)
Bột Kraft (kiềm)
Bột sulfit (axit)
*Một số phương pháp sản xuất bột
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
3.2. Sản xuất bột cơ học: 
-Cho đến 1960 hầu hết tất cả bột cơ học đều được sản xuất bằng công
nghệ gỗ mài đá (SGW)
-1975 công nghệ SGW vẫn chiếm 90% sản lượng bột của Bắc Mỹ
-1980 gần 50% bột cơ học được sản xuất bằng phương pháp máy nghiền
do một số ưu điểm cua pp máy nghiền:
+Sử dụng mảnh, mùn cưa, 
+Giảm chi phí lao động
-Tuy nhiên bột gỗ mài vẫn được duy trì nhờ ưu điểm tiêu thụ năng lượng
thấp hơn
-Nói chung, pp bột cơ học cho hiệu suất cao: 80-95%
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Một số loại bột cơ học:
+Bột gỗ mài đá (GW-Groundwoood)
+Bột gỗ mài chịu áp lực (PGW-Presurised Groundwood)
+Bột cơ học máy nghiền (RMP-Refiner Mechanical Pulping)
+Bột nhiệt cơ (TMP- Thermomechanical Pulping)
+Bột cơ nhiệt hoá (CTMP-Chemithermomechanical Pulping)
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Gỗ
Thanh chắn
Vòi phun nước
Thùng
gỗ
Hố chứa bộtĐập tràn
+Nguyên tắc: khối gỗ được ép theo chiều dọc tỳ vào bề mặt lô đá mài nhám, 
khi lô đá quay, sợi bị xé ra khỏi gỗ và tách thành các sơ sợi còn nguyên vẹn. 
3.2.1. SẢN XUẤT BỘT GỖ MÀI ĐÁ
+Là phương pháp sản xuất bột cơ học cổ nhất
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Máy mài
Sàng thô
Bể bột
Sàng sơ bộ
Bể bột
Máy cô đặc
Bể cô đặcTháp tẩy
Gỗ
Máy xay
Bể máy xay
Thùng phế phẩm
T.bị tháo nước
Máy nghiền
Bể bột đã nghiền
Sàng thứ cấp
Bể bột sàng thứ cấp
Phế liệu
Dây chuyền gỗ mài tiêu biểu
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Đá mài
-Các khúc mài được chế tạo riêng rẽ và gắn vào lõi bê tông cốt thép
-Khúc mài được làm từ những viên đá mài oxyt nhôm hoặc cacbua silic
-Lớp mài dày ~7 cm (khoảng 2 năm thay một lần, khi nhóm hữu ích bị mòn)
-Mài định kỳ
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Hình ren Thẳng
Hình xoắn ốc Hình thoi
Các hình dạng gờ khác nhau của thiết bị làm nhám đá mài
-Làm sắc đá mài bằng cách di động gờ (dạng trục lăn nhỏ d~7,5cm, l~7,5cm) qua bề
mặt lô đá
-Xoắn ốc và hình thoi được sử dụng rộng rãi nhất
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Một số loại máy mài
Máy mài kiểu xích Máy mài kiểu ba túi
Máy mài kiểu buồng chứaMáy mài kiểu vòng tròn
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
-Khống chế nhiệt độ rất quan trọng
Nước quá nhiều: cản trở sự làm mềm
Nước quá ít: hiện tượng cháy thành than
Cơ chế mài
-Sự cắn và xé của các viên đá lồi ra để tách sơ sợi ra khỏi gỗ
-Hiện nay cho rằng, cơ chế gồm hàng loạt hành động xảy ra đồng thời. 
+Chủ yếu là ép với tần số cao và giảm ép ở bề mặt khi các viên đá tiếp xúc
với gỗ, làm cho sơ sợi bung ra. 
+Đồng thời lượng nhiệt sinh ra lớn do ma sát đá/gỗ, gỗ/gỗ, lượng nhiệt này
làm mềm Lignin giúp các sơ sợi tách ra khỏi khối gỗ.
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Các yếu tố ảnh hưởng đến mài gỗ
-Áp lực tỳ vào lô đá* -Tốc độ ngoại biên của đá mài*
-Mức ngâm trong nước của đá
-Hoá chất thêm vào
Vận hành
-Vận tốc dòng nước -Nhiệt độ nước*
-Áp lực nước
-Số lượng, kích thước, vị trí vòi phun
Phun nước
-Loại đá -Kích thước viên đá
-Kiểu liên kết -Độ nhám lô đá mài* 
-Độ sâu của rãnh
Đá mài
-Loại gỗ
-Tuổi thọ
-Hàm lượng ẩm trong gỗ
Gỗ
* Khống chế cẩn thận trong quá trình vận hành
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
3.2.2. SẢN XUẤT BỘT CƠ HỌC MÁY NGHIỀN
-Bột cơ học máy nghiền thương phẩm dầu tiên năm 1960
-Nguyên liệu: mảnh gỗ, mùn cưa
-Quá trình biến đổi cơ học mảnh gỗ hoặc mùn cưa xảy ra trong đĩa của máy
nghiền đĩa
*Ưu điểm của phương pháp nghiền:
-Sử dụng phần còn lại của các nhà máy xẻ gỗ
-Độ bền bột cao hơn (sơ sợi bột dài hơn bột gỗ mài)
-Giảm chi phí lao động (tự động hoá)
Tuy nhiên: màu tối hơn bột gỗ mài
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
-Trung tâm của máy nghiền là bộ phận đĩa nghiền:
+1 Đĩa kép: gồm 2 đĩa quay theo 2 hướng ngược nhau
+1 đĩa quay , 1 đĩa cố định
+ 1 đĩa kép quay giữa 2 đĩa cố định
*Cơ chế nghiền:
+Lignin bị làm mềm bởi sự nén ép và ma sát của gỗ/gỗ và gỗ/đĩa thép
+Các mảnh bung ra thành các phần nhỏ hơn và cuối cùng thành sơ sợi
+Sơ sợi vừa mới sản xuất bị xoắn lại, phải làm rã bột trong nước nóng
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Phần răng
nghiền nhỏ
Phần răng
nghiền
trung bình
Phần răng xé
Một phần của tấm đĩa nghiền
+Vùng xé gồm các thanh răng phá
dày, xé mảnh, tạo lực ly tâm di
chuyển và sắp xếp mảnh gỗ
+Vùng nghiền gồm các thanh và rãnh
hẹp dần
Phiến đĩa giai đoạn một
Phiến đĩa giai đoạn hai
+Răng xé ngắn hơn, sắp xếp
mảnh và tạo lực ly tâm
+Bề mặt nghiền rộng hơn
Phần răng
nghiền nhỏ
Phần răng
nghiền
trung bình
Phần răng
xé
*Nghiền 2 giai đoạn:
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Các yếu tố ảnh hưởng đến nghiền mảnh
-Áp suất vào -Nhiệt độ vào
-Nồng độ -Độ hở giữa các đĩa
-Tốc độ quay của đĩa
-Hoá chất thêm vào
Vận hành
-Loại vật liệu làm đĩa
-Hình dạng -Độ côn
-Đường kính đĩa -Ngoại biên kín hay hở
Phiến đĩa
-Loại và chất lượng nguyên liệu
-Hàm lượng ẩm trong gỗ
Nguyên liệu
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Mảnh
Tbị tách kim loại
Băng tải tách nước
Mảnh đã
rửa ra
Nước đi tách cát
và tuần hoàn trở lạiKim loại ra
T.bị tách cát
Hệ thống rửa mảnh Defibrator
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Bể bột cô đặcBể chứa
phế sàng
thứ cấp
Bể chứa
phế sàng sơ
cấp
Sàng sơ
cấp
Sàng
thứ cấp
Máy phế liệu Bể chứa bột xoắn
Máy
nghiền a.p. 
khí quyển
Máy cô
đặc
Bể hỗn hợp
Mảnh
Thùng chứa
T.bị tách
nước và
sàng
Máy rửa
Máy thổi Nghiền áp lực
Bình điều
tiết
Van quay
Cyclon thổi
Sơ đồ dây chuyền công nghệ bột nhiệt cơ
Thùng chứa
Bột tới máy xeo
3.2.3. SẢN XUẤT BỘT NHIỆT CƠ
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
3.3. SẢN XUẤT BỘT SUNFIT
*Tóm tắt lịch sử phát triển:
-Năm 1857 Khám phá ra phương pháp sx
-Năm 1867 ông Benjamin Tilghman được cấp bằng sáng chế Mỹ
-Năm 1874 bột sunfit thương phẩm đầu tiên được sx ở Thuỵ Điển
-Năm 1890 PP sx bột sunfit canxi axit quan trọng nhất
-Năm 1930 công nghệ Kraft chiếm ưu thế
-Năm 1950 một số cải tiến về thiết bị và vận hành
-Đến nay, những nghiên cứu tập trung vào: việc thu hồi hoá chất, xử lý môi
trường
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Lò đốt
Buồng đốt
T,bị làm lạnh
Quạt
Khí lò
Tháp hấp thụ
Bể chứa T.bị lọc khí
T.bị ngưng tụ áp suất thấp
T.bị ngưng tụ áp suất cao
Axit nấu
Nồi nấu
Hố phóng
Mảnh gỗ
Bột Thu hồi dịch nấu
Không khí Lưu huỳnh Amoniac Nước
Công nghệ nấu sunfit với bazo amoniac
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Mô tả công nghệ nấu
*Điều chế SO2: đốt chảy lưu huỳnh (hoặc FeS2) trong không khí
S + O2 SO2
(FeS2 + 11/2 O2 Fe2O3 + 4 SO2)
+Phản ứng toả nhiệt được duy trì ở nhiệt độ trên 1100oC 
+Khống chế lượng oxy dư trong không khí chứa (10% O2 dư)
*Hấp thụ SO2 trong dung dich bazo kiềm
SO2 + H2O H2SO3
*Phản ứng trùng ngưng ligin xảy ra mạnh nếu dùng một mình H2SO3
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
+Tạo bisunfit canxi từ đá vôi
CaCO3 + 2 H2SO3 Ca(HSO3)2 + CO2 +H2O
Qua 2 phản ứng trung gian:
CaCO3 + H2SO3 CaSO3 + CO2 +H2O
CaSO3 + H2SO3 Ca(HSO3)2
Dịch nấu sunfit là: hỗn hợp của SO2 tự do và SO2 liên kết ở dạng ion bisunfit
(HSO-3)
HSO3- ↔ SO2 + OH-
H+ + HSO3- ↔ H2O + SO2
SO32- + H2O ↔ HSO3-+ OH- ↔ H2O + 
SO2
Nhiệt độ
Áp suất
*Các bazo có tác dụng như là dung dịch đệm làm ngăn chặn phản ứng trùng
ngưng lignin:
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
+Tạo bisunfit magie:
MgO + H2O Mg(OH)2
Mg(OH)2 + 2 H2SO3 2 Mg(HSO3)2 + H2O 
+Tạo bisunfit natri:
Na2CO3 + H2SO3 2NaHSO3 + CO2 + H2O 
+Tạo bisunfit amoni:
NH3 + H2O NH4OH
NH4OH + H2SO3 NH4HSO3 + H2O
-Hấp thụ SO2 bằng bazo tan: NH4OH, Mg(OH)2 hoặc Na2CO3
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
+Các loại vật liệu đệm trơ để tăng diện tích tiếp xúc trong tháp hấp thụ
Berl saddle Intalox saddle Tellerette Pall ring Raschig ring
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
-Axit nấu bao gồm axit thô bổ sung SO2 hạ áp từ các nồi nấu tại các thiết bị
ngưng tụ áp suất cao và thiết bị ngưng tụ áp suất thấp
*Bổ sung SO2
6,0-8,0
5,0-6,8
1,0-1,2
4-4,2
2,8-2,5
1,2-1,7
Tổng SO2
SO2 tự do
SO2 kết hợp
Axit nấuAxit thô
Nồng độ axit trước và sau khi bổ sung SO2 (theo % khối lượng)
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Mô tả bổ sung khí SO2 của hệ thống axit chịu áp lực
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
*Nấu bột
-Nồi nấu chịu áp lực, bằng thép hoặc thép không rỉ với lớp phủ bền axit
-Nồi nấu được nạp đầy mảnh, đậy nắp, cho axit đủ nóng từ thiết bị ngưng tụ áp
suất cao vào, gia nhiệt, tuần hoàn cưỡng bức dịch nấu qua 1 thiết bị trao đổi
nhiệt
-Nồi được tăng áp đến mức độ yêu cầu
-Khi nhiệt độ và áp suất tăng, mảnh hấp thụ nhanh axit nóng
-Phản ứng xảy ra ở:
+ Nhiệt độ trên : 110oC
+ Nhiệt độ cực đại: 130-140oC
+Thời gian: 6-8 giờ
-Khống chế điều kiện nấu dựa vào mức độ tách lignin 
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
-Điểm dừng nấu của từng mẻ khác nhau: 
+Dựa vào màu của dịch nấu
+Kiểm tra định kỳ SO2 dư
+Khi thời gian nấu còn lại 1-1h30 thì gia nhiệt không liên tục
+ Khi áp suất giảm xuống còn khoảng 20-25 Psi thì lượng chất ở nồi
nấu được phóng vào hố phóng, khí đựơc đưa di làm sạch để thu hồi
+Bột được tách khỏi dịch nấu, rửa, tẩy
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
-Các phản ứng hoá học chủ yếu xảy ra trong quá trình nấu bột:
+ Axit sunfuaro tự do kết hợp với lignin để tạo lignosulfonic acid không tan
+Với sự có mặt của bazo, muối lignosulfonic được tạo thành, dễ hoà tan 
hơn
+Lignin sulfonat hoá bị tách thành thành những đoạn phân tử nhỏ hơn
+Hemicenlulo bị thuỷ phân thành đường hoà tan 
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ nấu bột sunfit
Cao Thấp
Thấp Cao
Thấp Cao
Ca Na Mg NH4
pH
Nồng độ SO2
Nhiệt độ
Bazo
Tốc độ thấp Tốc độ cao
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
*Các yếu tố ảnh hưởng đến nấu sunfit
-Mức độ tách lignin 
-Màu dịch nấu -SO2 thừa
-Mức giảm độ trùng ngưng
Các thông số
kiểm tra
-Mức dùng hoá chất (%SO2/gỗ)
-Tỷ lệ dịch/gỗ
-Áp suất vào -Chu kỳ nhiệt độ
-Nồng độ -Thời gian nấu
Khống chế nấu
- Loại bazo
-Tỷ số SO2 tự do/SO2 liên kết
Axit nấu
-Loại và chất lượng nguyên liệu
-Hàm lượng ẩm trong mảnh
Nguyên liệu
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
3.4. SẢN XUẤT BỘT KRAFT
-Các loại kiềm: NaOH, Ca(OH)2, KOH,lựa chọn phụ thuộc hoạt
tính, tính kinh tế,
-Phản ứng:
ROH + NaOH RONa + H2O
(Lignin) (Lignin kiềm)
RCOOH + NaOH RCOONa + H2O
3.4.1. Công nghệ bột sử dụng xút
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
*Nấu:
-Để loại Lignin triệt để, phải ngâm dịch kiềm để quá trình thẩm thấu vào
nguyên liệu tốt hơn
-Nguyên lý: Chất lỏng chảy từ nơi cao đến nơi thấp, áp suất cao đến áp suất
thấp
+Dịch nấu khuyếch tán từ nơi có nồng độ kiềm cao đến thấp
+Tạo áp suất chênh lệch giữa bên ngoài và bên trong mảnh nguyên
liệu, áp suất lớn thì tốc độ thẩm thấu mạnh
-Nấu dưới áp suất
-Nguyên liệu phải có hàm ẩm xác định
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
*Công ngh
 bt s dng xút
-Nồng độ xút: quá cao sẽ gây tổn hại holoxenlulo
-Nhiệt độ: 
+Cao: hoà tan Lignin cao, nhưng thuỷ phân Holoxenlulo càng cao
+Thấp: phản ứng chậm, thời gian kéo dài, loại lignin kém triệt để, 
nhưng ít tổn hại xenlulo
*Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ hoà tan và thuỷ phân xenlulo
12,8
8,7
1
160
170
220
Tỉ số tốc độ p. ứ hoà tan lignin/xenluloNhiệt độ (oC)
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
3.4.2. Công nghệ Kraft (sulfat)
Dịch nấu là: dung dịch (NaOH + Na2S):
+Tốc độ khử lignin nhanh hơn
+Bột chứa ít lignin hơn (tạo –SNa)
+Phản ứng đa tụ lignin ít hơn
Na2S + H2O NaOH + NaSH
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Sơ đồ nhà máy bột sulfat tiêu biểu
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
*Quy trình:
1. Bóc vỏ, cắt mảnh và sàng
2. Nấu: 
• Tỷ lệ mảnh/dịch nấu phù hợp
• Nồng độ dịch nấu
• Hàm ẩm của mảnh
• Điều chỉnh quá trình nấu (nhiệt độ, áp suất)
• Thời gian nấu: 2-4h
• Áp suất nấu: 100-110 psi, hạ đến 60 psi trước khi xả
• Turpentin và các chất bay hơi được bay hơi
3. Xả bột vào hố phóng, dịch đen được đưa đi thu hồi hoá chất
4. Rửa bột, sàng, tẩy trắng và đưa đến máy xeo
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Thiết bị nấu bột gián đoạn
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Thiết bị nấu bột liên tục
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Sơ đồ thu hồi và kiềm hoá dịch nấu
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Quy trình thu hồi hoá chất từ dịch nấu:
1. Cô đặc dịch đen loãng từ máy rửa được bằng thiết bị chưng bốc
(Multiple-effect vaporator) (16% 50% hàm lượng rắn) và xà phòng
được tách ra
2. Cô đặc trên thiết bị chưng bốc tiếp xúc trực tiếp (60% hàm lượng rắn)
3. Đốt dịch đặc trong lò thu hồi
• Lignin bị đốt cháy
• Hoá chất nấu bị chảy
• Natri sulfat được thêm vào phản ứng với Cacbon tạo sulfua natri
Na2SO4 + 2 C Na2S + 2 CO2
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
4. Chất nóng chảy được hoà tan tạo dịch xanh gồm: Na2S, Na2SO4, Na2CO3
5. Xút hoá dịch xanh tạo dịch trắng:
Ca(OH)2 + Na2CO3 CaCO3 + 2 NaOH
6. Nung canxi cacbonat
CaCO3 CaO + CO2
7. Tôi vôi
CaO + H2O Ca(OH)2
8. Hydroxyt natri được đưa về nồi nấu cùng với sulfua natri (dịch trắng)
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Chương 4: SẢN XUẤT GIẤY
Bột
Rửa
Sàng
Cô đặc
Tẩy trắng
Rửa
Nghiền
Tinh lọc
Xeo giấy
4.1. Sơ đồ sản xuất giấy từ bột
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
Sấy Ép quang
CuộnépLưới
Hộp phun
Bột
Máy xeo lưới
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
4.2. TẨY BỘT
-Bột không tẩy có độ trắng thay đổi trong giới hạn rộng
-Có 2 phương pháp tẩy được dùng:
+Tẩy thực (true bleaching) 
+Tẩy chọn lọc (brightening)
*Phương pháp tẩy
-Clo hoá (C) -Trích ly kiềm (E)
-Hypoclorit (H) -Clodioxit (D) 
-Peoxyt (P) -Oxy (O)
-Dc hoặc Cd
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com
-Giai đoạn clo hoá và trích ly kiềm thường đi kèm với nhau:
+Clo hoá tạo hợp chất lignin clo hoá
RH + Cl2 RCl + HCl
C=C + Cl2 C – C
Cl Cl
H2O + Cl2 O + 2 HCl
+Hợp chất lignin clo hoá bị hoà tan ở giai đoạn trích ly kiềm
-Nồng độ: 12-15%
-Nhiệt độ: 60-80oC
-Thời gian : khoảng 2h
Sim
po PDF M
erge and Split Unregistered Version - 
popdf.com