Chương 1 HÓA HỌC CƠ BẢN CỦA GIẤY 2 1.1. Sản phẩm của ngành công nghiệp giấy 2 1.2. Nguyên liệu sản xuất giấy 2 Chương 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT GIẤY 2 2.1.Các phương pháp sản xuất bột giấy 2 2.2.Phương pháp sản xuất bột cơ 2 2.3.Phương pháp sản xuất bột Kraft 2 2.4. Phương pháp sản xuất bột DIP 2 2.4.6. Bột từ nguyên liệu phi gỗ 2 Chương 3 TẨY TRẮNG BỘT HOÁ HỌC 2 3.1. Hóa chất tẩy trắng 2 3.2. Các thông số quá trình tẩy trắng 2 3.3. Sơ đồ qui trình tẩy trắng 2 3.4. Điều kiện cho quá trình tẩy trắng bằng ClO2 2 3.5. Tẩy trắng bằng hypoclorit 2 3.6. Tẩy trắng bằng peroxit 2 Chương 4 PHỤ GIA VÀ CHẤT ĐỘN 2 4.1. Giới thiệu về các chất phụ gia 2 4.2. Chất độn 2 4.3. Gia keo nội bộ 2 4.4. Chất trợ bảo lưu 2 4.5. Chất gia cường khô 2 4.6. Chất gia cường ướt 2 4.7. Các chất màu 2 Chương 5 XEO GIẤY 2 5.1. Giới thiệu máy xeo 2 5.2. Hệ thống phụ trợ 2 5.3. Thiết bị tạo hình tờ giấy 2 5.4. Máy xeo phần khô 2 Chương 6 KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG BỘT GIẤY VÀ GIẤY 2 6.1. Các hệ thống kiểm tra chất lượng giấy và bột giấy 2 6.2. Kiểm tra chất lượng bột giấy 2 6.3. Kiểm tra chất lượng giấy 2 6.4. Chỉ tiêu chất lượng của một số loại giấy 2 Chương 7 TRÁNG GIẤY 2 7.1. Giới thiệu về tráng pigment 2 7.2. Xứ lí tráng phủ 2 7.3. Công thức pha chế dung dịch tráng 2 7.4. Phương pháp tráng 2 7.5. Quá trình tráng phấn 2 7.6. Chất kết dính 2 7.7. Pigment tráng 2 7.8. Chuẩn bị hỗn hợp tráng 2
Sản phẩm của ngành công nghiệp giấy
Giấy là sản phẩm được tạo ra từ sợi cellulose dưới dạng tấm, với cấu trúc mạng ba chiều từ các sợi liên kết Có nhiều loại giấy khác nhau, phục vụ cho nhiều mục đích và tính năng sử dụng, bao gồm giấy in báo, giấy viết, giấy in cao cấp, giấy photocopy, giấy bao gói, giấy đóng hộp và giấy ảnh.
Bột giấy là nguyên liệu sợi quan trọng trong sản xuất giấy, thường được chiết xuất từ thực vật, cũng như từ xơ sợi động vật, vô cơ hoặc tổng hợp.
Không phải tất cả các nhà máy sản xuất giấy đều bắt đầu từ nguyên liệu gỗ hoặc các thành phần xơ sợi khác Tùy thuộc vào quy mô công nghệ và các yếu tố địa lý, thời tiết, một số nhà máy chỉ sử dụng bột giấy để sản xuất.
1.1.3 Triển vọng của ngành công nghiệp giấy Việt nam
Ngành công nghiệp giấy Việt Nam đã chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ trong 20 năm qua với tốc độ tăng trưởng trung bình đạt 17% mỗi năm Trong quý I năm 2005, sản lượng giấy đạt hơn 200.000 tấn, và dự báo trong năm nay, tổng sản xuất giấy sẽ đạt 880.000 tấn, tăng 17% so với năm trước Xuất khẩu giấy dự kiến đạt 135.000 tấn, tăng 15%, trong khi nhập khẩu bột giấy sẽ tăng 42% lên 200.000 tấn và nhập khẩu giấy các loại đạt 524.000 tấn, tăng 8%.
Nhà nước đã đầu tư vào nhiều công trình trọng điểm nhằm nâng cao năng lực sản xuất của ngành giấy, bao gồm dây chuyền sản xuất giấy bao gói công nghiệp với công suất 25.000 tấn/năm tại Công ty Giấy Việt Trì, 12.000 tấn/năm tại Công ty Giấy Tân Mai, và 10.000 tấn/năm tại Công ty Giấy Đồng Nai Ngoài ra, dây chuyền giấy in viết với công suất 12.000 tấn/năm của Công ty Giấy Vạn Điểm cũng đã được đưa vào hoạt động, góp phần quan trọng vào sự phát triển của ngành giấy.
Hoàng Văn Thụ sẽ xúc tiến các dự án đầu tư lớn, bao gồm việc mở rộng và nâng cấp Nhà máy Giấy Bãi Bằng, xây dựng Nhà máy Bột giấy Kon Tum và phát triển vùng nguyên liệu giấy tại Kon Tum.
Vào năm 2004, ngành sản xuất giấy đạt sản lượng 218.968 tấn bột, tương đương 69% tổng công suất thiết bị, và 753.720 tấn giấy, đạt 70,48% công suất Sản lượng này đáp ứng 54,44% nhu cầu tiêu dùng trong nước và xuất khẩu.
Bảng 1.1 Giấy sản xuất trong nước và xuất nhập khẩu
Quy hoạch phát triển ngành giấy Việt Nam đã được phê duyệt với mục tiêu đạt sản lượng 1,2 triệu tấn giấy và 1 triệu tấn bột vào năm 2010 Để thực hiện mục tiêu này, Bộ Công nghiệp và Hiệp hội giấy Việt Nam khuyến khích các doanh nghiệp chú trọng vào việc cơ cấu lại quy mô sản xuất, nội địa hóa nguyên vật liệu, đầu tư công nghệ để nâng cao chất lượng sản phẩm, cải thiện quản lý và đào tạo nhân lực, từ đó ổn định giá cả và nâng cao khả năng cạnh tranh.
Bảng 1.2: Công suất hiện nay và mức đầu tư của nhà nước 2
Tên công ty Công nghệ sản xuất Sản phẩm
Công suất thiết kế 2005 (ngàn tấn)
Công suất thiết kế 2005 (ngàn tấn)
Xeo Bột hóa Bột DIP
Giấy in, viết, bột tẩy trắng
Xeo Bột CTMP Bột DIP Bột OCC
Xeo Bột hóa Bột OCC
Xeo Bột hóa Bột DIP,
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT GIẤY 23 2.1.Các phương pháp sản xuất bột giấy
Phương pháp sản xuất bột Kraft
2.1 Các phương pháp sản xuất bột giấy
Hiện nay, có hai phương pháp chính để sản xuất bột giấy là hóa học và cơ học Cả hai phương pháp đều nhằm mục đích làm mềm hoặc hòa tan lignin để tách các bó sợi cellulose Dưới tác động của cơ học và hóa chất, các sợi cellulose này sẽ được đồng nhất thành huyền phù trong nước Tùy thuộc vào phương pháp sản xuất, các loại bột giấy sẽ phục vụ cho những mục đích sử dụng khác nhau.
Hình 2 1: Sơ đồ tổng quát sản xuất bột giấy từ gỗ:
2: gỗ tròn, 3: dăm mãnh, 4: nồi nấu, 5: bể chứa, 6: máy rữa bột, 7: sàng bột, 8: bể tẩy
Phương pháp sản xuất bột giấy sử dụng hóa chất để hòa tan các thành phần không phải cellulose, đạt hiệu suất khoảng 45 – 55% Bột giấy từ phương pháp này chủ yếu chứa sợi cellulose có độ bền cao về môi trường và cơ lý, do các thành phần không phải cellulose đã được loại bỏ trong quá trình nấu Tùy thuộc vào loại hóa chất được sử dụng, có thể tạo ra các loại bột giấy khác nhau.
- Bột soda dung dịch nấu gỗ là NaOH
- Bột sunfat còn gọi là bột Kraft, dung dịch sử dụng là NaOH và Na2S
- Bột sunfit có thể cho sản phẩm là bột sunfit acid, sulfit trung tính hay kiềm
Bột bán hóa là bột sunfit được nấu trong môi trường nhẹ nhàng hơn bằng dung dịch NaHSO3, kết hợp với phương pháp cơ học để tách sợi, giúp đạt hiệu suất nấu lên đến 80%.
Bột hòa tan là bột xenlulo được biến tính hóa học và hòa tan trong các dung môi đặc biệt, từ đó sản xuất ra các loại sợi tổng hợp không dùng cho giấy mà phục vụ cho dệt vải và các mục đích khác.
Phương pháp cơ học là phương pháp dùng cơ học để tách xơ sợi
Bột giấy cơ và bột giấy hóa có sự khác biệt rõ rệt về chất lượng và ứng dụng Bột cơ có định lượng thấp nhưng vẫn đảm bảo độ che phủ và độ khối, tuy nhiên, các tính chất cơ lý không đạt bằng bột hóa Cả hai loại bột đều trải qua quá trình nghiền, nhưng bột cơ thực hiện cùng với sản xuất bột giấy, trong khi bột hóa là bước tiếp theo trong dây chuyền sản xuất Bột giấy cơ học yêu cầu nguyên liệu gỗ chất lượng cao và tiêu tốn nhiều năng lượng, phù hợp cho sản xuất giấy in báo, tạp chí, giấy vệ sinh, và bao gói thực phẩm Ngược lại, bột hóa được sử dụng cho các loại giấy cao cấp hơn nhưng có phạm vi ứng dụng hẹp hơn.
Bột giấy, sau khi sản xuất bằng phương pháp cơ hoặc hóa học, sẽ được tẩy trắng để phục vụ cho việc sản xuất giấy Bột cơ và bột hóa có thành phần hóa học khác nhau sau khi tẩy trắng Để đáp ứng tính năng đa dạng của các loại giấy, bột giấy thường được phối trộn với tỷ lệ hợp lý, phù hợp với công nghệ sản xuất của từng nhà máy.
Hình 2 2: Sản xuất bột cơ
Trên thực tế các nhà máy sản xuất giấy đang sử dụng hai loại bột giấy như sau:
- Bột giấy dạng ướt là bột giấy được sử dụng trong các nhà máy sản xuất cả bột và giấy.
Bột giấy khô có độ ẩm 10% được sấy khô trước khi sản xuất, với sợi cứng và chắc hơn, nhưng khả năng trương nước và tạo liên kết lại kém Giấy sản xuất từ bột khô có độ khối lớn hơn, nhưng độ kháng đứt và độ bục lại thấp hơn so với giấy làm từ bột ướt.
Hình 2 3: Các loại bột giấy và nguyên liệu
Phân loại Phương pháp Loại nguyên liệu gỗ Dạng nguyên liệu Hiệu suất (%)
Bột mài Gỗ mềm Gỗ đoạn 90-95
Bột nghiền Gỗ mềm Gỗ dăm 90-95
Bột nhiệt cơ Gỗ mềm Gỗ dăm 90
Bột cơ hóa Bột mài xử lý Gỗ cứng Gỗ đoạn 85-90
Bột kiềm lạnh Gỗ cứng Gỗ dăm
NSSC Gỗ cứng Gỗ dăm 65-80
Sulfit hiệu suất cao Gỗ mềm Gỗ dăm 55-75
Sulfat hiệu suất cao Gỗ mềm Gỗ dăm 50-70
Bột hóa học Sulfat Cả hai Gỗ dăm 50-70
Phân loại Phương pháp Loại nguyên liệu gỗ Dạng nguyên liệu Hiệu suất (%)
Sulfit Cả hai Gỗ dăm 45-55
Soda Gỗ cứng Gỗ dăm 45-55
Giấy đã qua sử dụng được tái chế để sản xuất bột tái sinh, qua quy trình phân loại và khử mực Mặc dù bột giấy tái sinh có độ bền và độ trắng thấp hơn bột giấy mới, nhưng nó vẫn được ứng dụng rộng rãi trong việc sản xuất các loại giấy giá rẻ như giấy báo, giấy bao bì và giấy vệ sinh.
2.2 Phương pháp sản xuất bột cơ
2.2.1 Nguyên lý sản xuất giấy bằng phương pháp cơ học
Nguyên tắc của phương pháp là dùng lực cơ học để làm rã xơ sợi Quá trình gồm
- Tách xơ sợi từ gỗ
- Tạo tính đàn hồi, mềm mại cho xơ sợi.
Trong công nghệ sản xuất bột cơ, tác động của chấn động từ các cối mài và đĩa nghiền làm cho cấu trúc gỗ trở nên lỏng lẻo, dẫn đến việc tách rời các bó sợi cellulose Gỗ, với tính chất polymer đàn hồi nhớt, có khả năng thích ứng với tác động cơ học phụ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm và thời gian Đặc biệt, nhiệt độ chuyển từ trạng thái cứng sang trạng thái mềm là một thông số quan trọng trong quá trình này.
Trong quá trình sản xuất bột cơ, gỗ thường chứa lượng nước vượt quá mức bão hòa của lớp tường tế bào sợi Dưới nhiệt độ 20 °C, cả cellulose và hemicellulose vô định hình đều được làm mềm, vì vậy điểm chảy mềm của lignin trở thành yếu tố quan trọng trong quy trình xử lý Khi tần số tác động lực tăng, điểm chảy mềm của lignin cũng gia tăng.
Nhiệt độ chảy mềm của lignin trong gỗ phụ thuộc vào cấu trúc của nó Các thay đổi hóa học trong lignin có thể làm giảm điểm chảy mềm của bột, bao gồm bột CPM và CTMP Đồng thời, quá trình xử lý hóa học cũng ảnh hưởng đến sự trương nở của gỗ.
Hình 2 4: Đặc tính của một số loại bột cơ
Ký hiệu bột Tên tiếng Anh Đặc tính công nghệ
SGW Stone groundwood Bột mài ở áp suất khí quyển, nhiệt độ nuớc tưới
PGW Pressure groundwood Bột mài ở áp suất 2,5 bar, nhiệt độ nuớc tưới>100 o C, hiệu suất 98%.
Bột mài ở áp suất 2,5 bar, nhiệt độ nuớc tưới>100 o C, hiệu suất 98%.
TGW Thermo groundwood Gỗ mài ở áp suất khí quyển, nhiệt độ nuớc tuới >
Bột nghiền đĩa sản xuất từ dăm ở áp suất khí quyển Dăm được rữa và xử lý sơ bộ với hơi nước trước khi nghiền, hiệu suất 97%.
PRMP Pressure Refiner mechanical pulp
Tuơng tự RMP nhưng qúa trình nghiền thực hiện ở áp suất và nhiệt độ cao, hiệu suất 97%
Bột nhiệt cơ, dăm gỗ được giá nhiệt có áp suất bằng hơi nước , P =3,5 bar, nhiệt độ 140-155 o C, hiệu suất 97%.
Bột hóa cơ được sản xuất thông qua các phương pháp mài hoặc nghiền, với hiệu suất đạt từ 80-95% Gỗ trước khi nghiền cần được xử lý bằng hóa chất hoặc hơi Sau đó, dăm gỗ sẽ được nghiền dưới áp suất cao hoặc áp suất khí quyển Tuy nhiên, quá trình xử lý hóa học thường mạnh mẽ hơn, dẫn đến hiệu suất dưới 90%.
Bột hóa nhiệt cơ là sản phẩm được tạo ra từ quá trình nghiền dăm hoặc các loại bột thô đã được xử lý sơ bộ bằng hóa chất, với hiệu suất đạt trên 90%.
2.2.2 Một số yêu cầu của quá trình sản xuất bột cơ
- Các bó sợi phải được tách hoàn toàn.
- Duy trì được chiều dài sợi vì dước tác dụng cơ học của lực, các bó sợi sẽ tách rời ra và bị cắt ngắn.
- Sợi phải được đánh tơi ra Quá trình này gọi là sự chồi hóa nội vi của tường xơ sợi.
- Các sợi mịn phải được bóc tách từ tường sơ cấp, trung gian và thứ cấp.
2.2.3 Tính chất của bột cơ
- Bột giấy làm bằng phương pháp này cho hiệu suất cao 85 – 95%.
- Chiều dài xơ sợi ngắn, xơ sợi bị gãy, dập vụn không còn nguyên dạng -như bột hóa do đó độ thoát nước thấp hơn bột hoá.
Bột giấy này vẫn giữ lại lignin và có tính chất tương tự như gỗ, do đó thường được gọi là bột gỗ hoặc bột gỗ hiệu suất cao, vì chỉ có một lượng nhỏ chất hòa tan trong quá trình nghiền.
- Độ đục cao, khả năng bắt mực in tốt, hiệu suất cao, giá thành rẻ.
- Gỗ mềm có thớ dài thích hợp cho sản xuất bột cơ Gổ cứng, sợi ngắn dùng để sản xuất bột hóa nhiệt cơ.
- Độ bền cơ lý thấp
- Để lâu mau bị vàng ngay cả sau khi tẩy trắng nên không thích hợp để sản xuất các loại giấy in cao cấp, giấy photocopy…
2.2.4 Các phương pháp sản xuất bột cơ
Có bốn phương pháp sản xuất bột cơ nhưng nguyên tắc chung đều tuân theo sơ đồ quy trình được khái quát như sau:
Nguyên liệu chính cho công nghệ này là gỗ, và các thông số chất lượng của gỗ sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bột cũng như mức năng lượng tiêu hao.
Bột từ nguyên liệu phi gỗ
2.1 Các phương pháp sản xuất bột giấy
Hiện nay, có hai phương pháp chính để sản xuất bột giấy: hóa học và cơ học Cả hai phương pháp đều dựa trên nguyên tắc làm mềm hoặc hòa tan lignin nhằm tách các bó sợi cellulose Qua tác động của cơ học và hóa chất, các sợi cellulose này sẽ được đồng nhất thành huyền phù trong nước Mỗi phương pháp sản xuất sẽ tạo ra các loại bột giấy khác nhau, phục vụ cho những mục đích sử dụng đa dạng.
Hình 2 1: Sơ đồ tổng quát sản xuất bột giấy từ gỗ:
2: gỗ tròn, 3: dăm mãnh, 4: nồi nấu, 5: bể chứa, 6: máy rữa bột, 7: sàng bột, 8: bể tẩy
