Your SlideShare is downloading. ×
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Bot co,hoa,ban hoa
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

×
Saving this for later? Get the SlideShare app to save on your phone or tablet. Read anywhere, anytime – even offline.
Text the download link to your phone
Standard text messaging rates apply

Bot co,hoa,ban hoa

2,206

Published on

3 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
2,206
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
74
Comments
3
Likes
0
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. Chương 1 VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ HÓA HỌC CỦA GIẤY1.1.Khái quát sản phẩm giấy.1.2.1.Giấy: Sản phẩm của sợi cellulose có dạng tấm, trong đósợi và các phần sợi được lien kết với nhau tạo mạngkhông gian ba chiều.1.2.2.Bột giấy: Nguồn nguyên liệu có tính chất sợi dung để làmgiấy. Bột giấy thường có nguồn gốc từ thực vật. Tuynhiên, người ta cũng có thể làm những loại giấy đặcbiệt từ các sợi động vật, sợi vô cơ hay sợi tổng hợp.1.2.Nguyên liệu làm giấy Các nguyên liệu cho làm giấy trước tiên phải cótính chất sơ sợi. Chúng có khả năng đan kết và épthành tấm đồng nhất. Ở những chỗ tiếp xúc sơ sợi tiếpxúc, có sự hình thành lien kết chặt chẽ. Trong một sốứng dụng cấy trúc sơ sợi phải đảm bảo độ bền trongmột thời gian dài. Độ liên kết sợi được đánh giá qua độ kháng kéohay độ bục của tờ giấy. 1
  • 2. Bảng 1.1:Thông số cơ bản về tính chất sợi của một sốnguyên liệu bột giấy Chiều dài Đường kính Tỷ số l/ sợi sợi d (µm) d l (mm)Gỗ mềm1 4 20 100Gỗ cứng2 2 22 90Rơm (lúa gạo, 0,5-1,5 9-13 60-120lúa mì)Bã mía 1,7 20 80Tre 2,8 15 180Lanh 55 20 2600Lá dứa dại 2,8 21 130Sơi cotton 30 20 15001.3.Hóa học về giấy:1.4.1.Cellulose Về cấu tạo cellulose có cấu tạo mạch thẳng, baogồm những đơn vị D-glucose pyranose liên kết vớinhau bằng liên kết β-1,4-glucose. Có thể biểu diễnphân tử cellulose một cách đơn giản như hình 1.1 Gỗ mềm : gỗ lá kim như thông, trắc,…2 Gỗ cứng : gỗ lá rộng như bạch đàn, tram, keo,… 2
  • 3. OH OH OH O HO O HO O O OH HO O HO OH OH OH nHình 1:Cấu trúc của cellulose ở dạng lập thể Số monomer có thể đạt từ 2.000-10.000, có thể lênđến 15.000 đối với cotton. Độ trùng hợp này tương ứng với chiều dài mạchphân tử từ 5-77mm. Sau khi thực hiện quá trình nấu gỗ với các tác chất( phương pháp sản xuất bột hóa học) độ trùng hợpcòn khoảng 600-1500. Mạch đại phân tử cellulose có cấu trúc mạch thẳngvà có cấu hình dạng ghế. Có khoảng 65-73% cellulose là ở trạng thái kếttinh. Phần cellulose vô định hình là phần khá nhạy vớinước và một số tác chất hóa học. Chính nhờ phần này 3
  • 4. mà làm tăng liên kết sơ sợi và làm tăng lực cô kết tờgiấy. Thủy phân và bị ôxy hóa bằng kiềm đặc ở nhiệt độ> 150oC. Cellulose trong gỗ thì liên kểt với lignin,hemicellulose, và một số nhóm hợp chất khác. Vật liệu % Cellulose Cotton 98 Cấy gai 86 Cây gai dầu 65 Cây đay 58 Gỗ cứng (gỗ là rộng) 41-42 Gỗ thông 41-44 Ngũ cốc 43 Rơm lúa mì 42Bảng 1.2:Thành phần cellulose trong một số loại gỗ vàcác thực vật không bản chất gỗ Cellulose trong gỗ thì liên kết với các chất khácnhư carbonhydrat được xem như là hemicellulose, 4
  • 5. không carbonhydrat như là lignin, các chất nhựa.Hình 2:Sợi cellulose trong thực vật1.4.2.Cellulose toàn phần (Holocellulose) Cellulose toàn phần là tổng cộng carbon hydrattrích ly từ thực vật thô. 5
  • 6. 1.4.3.Hemicellulose  Các đơn vị cơ sở của nó có thể là đường hexose (D-glucose, D-manose, D-galactose), hoặc đườngpentose (D-xylose, L-arabinose và D-arabinose), đềoxyhexo hình 2. Gỗ mềm và gỗ cứng khác nhau ở tổng hàm lượnghemicellulose. Độ bền hóa học và bền nhiệt của hemicellulosethấp hơn cellulose vì chúng có độ kết tinh và độ trùnghợp thấp hơn (độ trùng hợp khoảng 90). Đặc trưng của chúng là có thể tan trong kiềmloãng. Hemicelulose tồn tại ở dạng mạch nhánh, ở trạngthái vô định hình. 6
  • 7. CH2OH CH2OH CH2OH O OH O OH OH O OH OH OH OHOH OH OH OH OHβ- D-G1cp β- D-Man p α- D-Ga1pPentose CH2OH O OH O OH OH O OH OH OH OH OH CH2OHOH OH OHβ- D-Xy1-cp α-L- Ara p α- L-Araf O CH2OHO OH OHCH2OH OH OH OH OHβ- L- Araf α- D-ArafAcid Hexuronic COOH COOH COOH O OH OH O OH O OH OH OH OHOH OCH3 OH OH OHβ- D-G1cp U β- D-Ga1- pU 4-O-Me-α,β-D-G1cpU 7
  • 8. Hình 3:Một số đơn vị đường của hemicellulose SỐ LƯƠNG VÀ ĐẶC TÍNH CỦA HEMICELLULOSE: 15-18% đến 22-34 % trong các loại gỗ cứng. Theobáo cáo của tác giả Ritter tổng số hemi –cellulose là34% trong đó 22% liên kết với cellulose và 12% liênkết với lignin. Trong xử lý sulfit thì một phần hemicellulose bị thỷphân thành đường đơn. Trong sử lý sulfat (nấu bột kiềm), một phầncellulose bị chuyển thành acid saccharinic, mà đượctách đi khi rữa bột, hoặc có thể hấp phụ lên sợi. Tách hoàn toàn hemicellulose trong bột là khôngthích hợp, phần hemicellulose còn lại trong bột là mộtđặc tính rất quan trọng trong làm giấym, đặc biệt theoxu hướng hình thành sợi và liên kết sợi. Hemicellulose có chứa những nhóm acidhexuronic, sẽ ảnh hưởng đến đặc tính háo nước củasợi bột, làm gia tăng tốc độ nghiền bột và cải tiến độbền kéo và độ chịu bục cuả giấy. 8
  • 9. Mặt khác hemicellulose được xem như làm giảmđộ trắng của bột trong vấn đề hồi màu. ĐẶC TÍNH HÓA HỌC CủA CELLULOSE •Chiều dài mạch và trọng luợng phân tử Mức độ trùng hợp D.P (Degree of polymerization)cuasr cellulose từ cotton là 1400. Cellulose từ cottoncó D.P= 4000 ở mức trung bình. Trị số trung bình của D.P chi phép xác định chấtlượng của cellulose. D.P của cellulose gỗ thì rất cao, nhưng dễ dàng bịgiảm cấp do xử lý hóa học, nấu bột gỗ. Theo KraermerD.P cellulose của cotton lớn hơn 3500, so sánh vớiD.P cellulose của gỗ một số loại bột gỗ thương mại là600-1000. •Độ nhớt của dung dịch cellulose Phương pháp đo độ nhớt dùng để xác định chiềudài mạch phân tử theo lý thuyết. Phương trình : η = K.Mα đưa ra quan hệ giữa độnhớt và trọng lượng phân tử M, K và α là hằng số phụ 9
  • 10. thuộc vào hệ thống riêng. Khi độ nhớt cao, phươngtrình trên còn chính xác, khi độ nhớt thấp, phươngtrình trên không còn áp dụng chính xác. •Thế điện động của cellulose:+Một đặc điểm quan trọng của cellulose là thế điệnđộng âm, điện thế Zeta, khi phân tán trong nước. Sợicellulose hấp thụ những nhóm hydroxyl trong củanước, hình thành lớp điện tích âm trên bề mặt sợi. Điện thế Zeta của cellulose tương tác với H2O theoMcKinley và Gortner là -5,8 mv và theo Briggs là -20mv cho giấy lọc và -8 mV cho bọt gỗ sulfit. Trongnhững dung môi không phân cực như benzene, điệnthế này bằng 0. Điện thế điện động là một hệ số quan trọng trongsự trương nở của cellulose trong nước, sự trương nởcủa cellulose lớn nhất ở điện thế cao nhất. Nó quan trọng trong sự hình thành tờ giấy và cũnglà hệ số quan trọng quyết định sự bảo lưu của tinh bột,gia nhựa, pigment, thuốc nhuộm, những loại resin bềnướt và các vật chất tương tự thêm vào ở công đoạnlàm bột cung cấp cho máy xeo. 10
  • 11. LIGNIN Trong gỗ lignin cóa màu trắng. Lighin Một polyphenol có mạng không gian mở. Thành phần thay đổi theo từng loại gỗ, tuổi câyhoặc vị trí của nó trong cấu trúc gỗ. Lignin là thành phần chủ yếu trong gỗ, số lượngthay đổi từ 17-32% trên trọng lượng gỗ khô tuyệt đối. •Đặc tính vật lý và cấu tạo hóa học của lignin Tỷ trọng 1,3 và chỉ số khúc xạ là 1,6, màu của liginthay đổi từ sáng đến nâu thẫm, phụ thuộc phươngpháp ly trích. Lignin là nhựa ở trạng thái vô định hình và trọnglượng phân tử và khả năng hòa tan thay đổi. Trọng lượng phân tử thay đổi từ 300-14.000. CH3 OCH3CH OCH3 HO 2 O C O HO O CH O C O C CH2 H3CO OCH3 11
  • 12. Hình 4:Sơ đồ cấu trúc của lignin theo Freudenberg PHẢN ỨNG HÓA HỌC CỦA LIGNIN Lignin là hợp chất có họat tính cao, trong phân tửcó nhóm chức đáng lưu ý: nhóm –OH của phenol vànhóm –OH bậc 1 và bậc 2, nhóm –OCH3 (metoxy), vàcả nhóm carbonyl và khả năng enol hóa cho sản phẩmcó 1 liên kết đôi và một nhóm –OH. Hầu hết các nhóm chức khác nhau trong lignin thìphản ứng khác nhau. Nhóm –OH phenol có đặc tínhacid yếu và làm cho lignin hòa tan trong kiềm. Nhóm –OH trong lignin có thể acetyl hóa hoặc alkylhóa. Những phản ứng của lignin trong điều kiện trungtính, ôxy hóa, khử hóa, halogen hóa, nitro hóa,hydrogen hóa, thủy phân và bột sulfo hóa. Tất cả các phản ứng của lignin trong trong điềukiện sulfo hóa, ôxy hóa, và halogen hóa đặc biệt quantrọng cho lamg bột, các nhà hóa học về giấy tin tưởngcó một sự tương quan giữa bột và xử lý tẩy. 12
  • 13. Trong xử lý kiềm, lignin kiềm hòa tan trong kiềm,do phản ứng giữa nhóm –OH phenol với kiềm. Trong xử lý sulfat sulfur đi vào lignin tạo thànhdạng thio-lignin hòa tan trong kiềm. Lignin rất dễ bị ôxy hóa trong điều kiện trung bình,cho sản phẩm là acid thơm như acid benzoic,protocacheuic. Lignin bị ôxy trong điều kiện mạnh hơn cho sảnphẩm là acid như acetic, oxalic, succinic. Trong điêu kiện trung bình, xử lý tẩy bột lignin tạothành sản phẩm hòa tan trong nước hoặc kiềm. Trongtẩy NaClO, nhóm –OH của phenol phản ứng với tácnhân tẩy tạo thành sản phẩm tan. •Liên kết lignin –hemicellulose Benzyl eter HO CH2 O OH C xylan O C O O O OH OHHO CH2 O glucomannan O Phenyl glucosideGỗ mềm Gỗ cứng 13
  • 14. Benzyl ester C C O C O C O CH2OH glucomannan OH O O H3C O O OH OH O OH O XylanGỗ mềm và gỗ cứng Gỗ mềm và gỗcứngHình 5:Một số liên kết lignin-hemicellulose phổ biến CÁC CHẤT TRÍCH LY Hợp chất mạch Hợp chất phenol Các chất khác thẳng và vòng Terpen vaf Phenol đơn giản Carbonhydrat terpennoid Stiben Acid amin(gồm acid nhựa Lignan Acaloid và steroid) Isoflavon CoumarinEster và acid béo Tananh Quinone(chất béo và sáp) Flavonoid Alcol AlkanBảng 1.3:Phân loại một số chất trích ly hữu cơ trong gỗ •Phản ứng của hydratcarbon trong môi trường kiềm Ôxy hóa và thủy phân 14
  • 15. CH2OH CH2OH H O O O H O O O O OHình 6: Phản ứng ôxy hóa Thủy phân: CH2OH CH2OH H O O H O O Cellulose Cellulose O O H O O CH2OH CH2OH OH H O O OCellulose + O H HO O O O DicarbonylHình 7:Phản ứng thủy phân cấu trúc carbonyl β glucoxy Phản ứng tách loại và chuyển vị Tách loại: CH2OH CH2OH H O O H O O Cellulose Cellulose O O H O O CH2OH CH2OH OH H O O OCellulose + O H HO O O O DicarbonylHình 8:Phản ứng chuyển vị và tách loại Cấu trúc dicarbonyl loại aldehydHO CH2OH H CH2OH O O Ocellulose cell O + + Cellulose-O O Cellulose C O O O O 15
  • 16. Hình 9:Cấu trúc dicarbonyl loại aldehyd Cấu trúc carbonyl loại ceton OH CH2OH CH2OH H O O O OCellulose Cellulose Cellulose Cellulose O O O O O OHình 10:Cấu trúc dicarbonyl loại ceton Phân tử cellulose khi bị ôxy hóa và có nhómcarbonyl ở C5 cũng cho phản ứng cắt mạch. O H O H C OH C O O O H O OCellulose OH Cellulose OH Cellulose H OH H OH + Cellulose-OHình 11:Phản ứng thủy phân bằng kiềm khi có nhómcarbonyl tại C6 Phản ứng Pelling R CHO HC O HC O O H OH C OH C OH OH OH OH HO H HO H HO HOR H OR H H OR H OR OH H OH H OH H OH R R R 16
  • 17. CH OH HC OH HC O CH2 OH HC OH C OH H HO C H O C C O C O OH H HO H HO H HO HHO H HO H H OR H OR H OR OH H OR H OR H OH H OH H OH H OH H OH R R R R R Peeling COOH CH2 OH CH2 OH HO C CH2OH OH O C O C CH2 O C HO C H C H H C H H C H H OH H OH H OH R R RHình 12:Phản ứng Pelling •Phản ứng của lignin trong môi trường kiềm Phản ứng thủy phân: nhiệt độ cao (>100oC) lignincó thể bị thủy phân. OCH3 OCH3 R1 OH R1 B O C H + OR2 OH B O CH OH + SH CH OR2 CH (I) (II) A A OH OCH3 OCH3 OH O OCH3 R1 OCH3 R1 OH H C OH + B O C B O (V) CH CH 34% A (III) A OCH3 OCH3 O O (IV) 17
  • 18. Hình 13: Phản ứng minh họa thủy phân lignin trong môitrường kiềm •Phản ứng của lignin trong môi trường acid Phản ứng thủy phân CH2OH CH2OH CH2OH CH2OHAr O CH Ar O CH Ar O C O C CH OH +H CH -H CH +H2O CH2 + ArOH -H2O OCH3 OCH3 OCH3 OCH3 OR OR OR OR -CHO, -H Ar= CH OAr H2C OAr H3CO CHO CH2 CH HC OH + H 2O + H 2O + H2O OCH3 OCH3 OCH3 OR OR OR + ArOHHình 14:Cơ chế phản ứng thủy phân lignin trong môitrường acid 18
  • 19. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT GIẤY Xử lý hóa: Phương pháp kiềm, trung tính, acid Nguyên liệu (bột soda, sulfat, sulfite) gỗ Bột (rơm, tre, cỏ, bã giấy mía) Xử lý cơ: Phương pháp thô mài, nghiền, nhiệt cơ, hóa nhiệt cơ Tẩy trắng: Dịch đen (thu Cl2, hồi hóa chất) ClO2, NaClO, O3, O2, H2O2 Phối Phân Bột trộn tán và tẩy phụ gia nghiền trắng Nước thải (xử lý) Gia keo bề mặt,Xeo giấy, cán láng (ép Giấy thànhép, sấy quang),cuộn, cắt phẩm Nước trắng 19
  • 20. Hình 2.1:Mô hình công nghệ chung của quá trình sảnxuất giấy 20
  • 21. •NGUYÊN LIỆU GỖ Mục đích quá trình chế biến gỗ là chuyển chúngthành sơ sợi mềm mại, hoặc hòa tan lignin (được xemlà chất kết dính các bó sợi tạo nên cấu trúc chặt chẽcủa gỗ). Tác động cơ học hoặc hóa học làm tách rời các bósợi cellulose sẽ được tách rời tạo nên huyền phù đồngnhất trong nước. •ĐẶC TÍNH CỦA GỖ (1): Thực vật hạt trần hoặc cây thường xanh(không rụng lá) thường được gọi là gỗ mềm. (2): Thực vật hạt kín hoặc cây rụng lá hàng nămgọi là gỗ cứng. 21
  • 22. Hình 2.2:Các thành phần cơ bản trong tế bào gỗ Đặc tính chung của 2 loại gỗ: Gỗ mềm Gỗ cứngKiểu sợi chủ yếu Tế bào hình ống Sợi gỗ và tế bào ốngChiều dài sợi 2,5-3,0 0,6-2,0trung bình 3,5-5,0Lignin, % 25-32 17-26Cellulose (Cross 55-61 58-64và Bevan), %Pentosan, % 8-13 18-25Tỷ trọng gỗ tươi, 21-26 22-35lb/cu.ft Chiều dài sợi của gỗ mềm dài hơn gỗ cứng, vìnguyên nhân này mà giấy làm từ bột gỗ mềm có độbền lớn hơn giấy làm từ gỗ cứng từ 30-100%. 22
  • 23. Gỗ cứng có thành phần lignin thấp và tỷ trọng cao hơn gỗ mềm, thành phần cellulose cao hơn do đó hiệu quả kinh tế cao, gia tăng hiệu suất bột, gỗ cứng thường khó mài hơn gỗ mềm vì tỷ trọng cao do tuổi của gỗ. CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT BỘT GIấY •Phương pháp hóa học: H%:45-55%, Các thành phần không phải là cellulose đã hòa tan trong dịch nấu. Bột chứa chủ yếu là sợi cellulose, có độ bền và cơ lý cao, bột này gọi là bột hóa. Bột soda: dịch nấu gỗ là NaOH Bột sulfat: bột sulfat (bột kraft), tác chất nấu là NaOH và Na2S Bột sulfit: có thể là sulfit trung tính, acid hay kiềm •Bột bán hóa: là bột sulfit được nấu ở chế độ khá êmdịu với NaHSO3, sau đó hỗ trợ thêm giai đoạn cơ học đểtách sợi, hiệu suất khoảng 80%, phổ biến là bột NSSC(Neutral sulfite semichemical). •Phương pháp cơ học: H%: 85-90%. 23
  • 24. Bột này có thành phần tương đương như gỗ, gọi làbột cơ, bột gỗ hay bột hiệu suất cao. Quá trình phân tách sợi chủ yếu là nhờ tác độngcơ học.Phân loại Phương Loại Dạng Hiệu suất pháp nguyên nguyên (%) liệu gỗ liệuBột cơ Bột mài Gỗ mềm Gỗ đoạn 90-95%học Bột Gỗ mềm Gỗ dăm 90-95% nghiền Bột nhiệt Gỗ mềm Gỗ dăm 90 cơBột cơ Bột mài Gỗ cứng Gỗ đoạn 85-90hóa xử lý Bột kiềm Gỗ cứng Gỗ dăm lạnhBột bán NSSC Gỗ cứng Gỗ dăm 65-80hóa Sulfit hiệu Gỗ mềm Gỗ dăm 55-75 suất cao Sulfat Gỗ mềm Gỗ dăm 50-70 hiều suất caoBột hóa Sulfat Cả hai Gỗ dăm 50-70học 24
  • 25. Sulfit Cả hai Gỗ dăm 45-55 Soda Gỗ cứng Gỗ dăm 45-55Bảng 1.4:Một số phương pháp sản xuất bột cơ bản•CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT CƠ HọC Một số thuật ngữBảng 1.5:Một số thuật ngữ về các loại bột Ký Tên tiếng Anh Đặc tính của bột hiệu bột SGW Stone groundwood Bột mài ở áp suất khí quyển, nhiệt độ nuớc tưới 70-75oC, hiệu suất 98%. PGW Pressure groundwood Bột mài ở áp suất 2,5 bar, nhiệt độ nuớc tưới>100oC, hiệu suất 98%. PGW Super-pressure- Bột mài ở áp suất -S groundwood 2,5 bar, nhiệt độ nuớc tưới>100oC, hiệu suất 98%. TGWThermo groundwoodGỗ mài ở áp suất khí quyển, nhiệt độ nuớc tuới > 80oC, hiệu suất > 98,5% 70-75Nhiệt độ nấu, Refiner mechanical B o C150-185160-175Thời pulp ột 25
  • 26. gian nấu, giờ0,3 – ng 43-8Năng lượng cho quá hi trình nghiền, hp-day/ton ền (khô gió)12-1810-15Điều đĩ kiện nấu trong phương a pháp xử lý bán hóa sulfit sảtrung tính dùng để làm giấy n bìa và bột tẩyYêu cầu vể xu hóa chấtBột sản xuất ất bìaBột tẩy trắngHiệu suất từbột (%)70-8065-72Hóa chất dănấu:Bột hóa nhiệt cơ, quá mtrình nghiền được thực hiện ở ở áp suất của dăm hay áp những loại bột thô đã qua su xử lý sơ bộ với hóa chất, ất hiệu suất > kh 90%.PRMPPressure- í Refiner- mechanical qupulpTuơng tự RMP, nhưng yểqúa trình nghiền thực hiện n.ở áp suất và nhiệt độ cao, D hiệu suất 97% ă 26
  • 27. .TMPThermomechanical m pulpBột nhiệt cơ, dăm gỗ đ được giá nhiệt có áp suất ư bằng hơi nước , P =3,5 bar, ợc nhiệt độ 140-155oC, hiệu rữ suất a 97%.CMPChemimechanical và pulpBột hóa cơ, có thể sản xử xuất theo phương pháp mài lý hoặc nghiền, gỗ được xử lý sơ với hóa chất, hiệu suất bộ 80-95%, dăm được xử lý sơ vớ bộ với hóa chất hay hơi, rồi i được nghiền ở áp suất cao h hay áp suất khí quyển. Xử ơi lý hóa học tương đối mạnh, n hiệu suất < ư 90%.CTMPChemi-RMP ớc •ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM trCỦA PHƯƠNG PHÁP ư Xử lý NSSC bột màu ớc sáng hơn kh Tính kinh tế của gỗ và i 27
  • 28. tiêu hao hóa chất ng Áp dụng rộng rãi cho hinhững loại gỗ khác nhau. ền Xủ lý NSSC sẽ cho bột ,khi làm giấy cứng hơn khi hisử dụng bột kiềm thông ệuthường, chủ yếu phát triển sucho làm giấy lớp giữa gợn ấtsóng. 97 %. •XỬ LÝ SULFAT Bột bán hóa sản xuấttheo phương pháp sulfat thìcó màu thẫm hơn, độ bềncơ lý thấp hơn, và có nhiềulignin hơn và íthemicellulose hơn so vớiphương pháp bột NSSC. Bột sulfat nói chung 28
  • 29. thường làm từ gỗ thông vàbột sử dụng trong sảnphẩm giấy gợn sóng. Cácđiều kiện nấu khác nhưnhiệt độ như trong nấu bộtkiềm thông thường. Bột thì được đưa đếnnghiền nóng trong máynghiền đĩa, với công suấtkhoảng 3,7 hp-day/ton. Ép bằng vít xoắn trướckhi nghiền trở nên phổ biếncó ý nghĩa tạo sợi và thuhồi hóa chất. Thành phầnlignin của bột kraft hiệu suấtcao khoảng 8-14%. Bột kraft độ bền rất caocó thể sản xuất từ thôngbằng phương pháp nấu bộthiệu suất cao với dung dịchsulfat có hàm lượng kiềmhoạt động thấp 29
  • 30. Hiệu suất bột, % 115 460 7 262 -SO2, lb/ton bột khô gió -Na2CO3, lb/ton bột khôgió 15-20 3-4 8-14 4-5 -Na2SO3, % gỗ -NaHCO3, % gỗ •CƠ SỞ LÝ THUYẾT•Tính lưu biến gỗ: Gỗ sẽ chịu tác động cơhọc. Mục đích làm cho nóbiến dạng sơ sợi sao cho 30
  • 31. thích ứng với quá trình làmgiấy. Gỗ là polymer có tínhđàn hồi nhớt, nên khả năngthích ứng của nó đối với tácđộng cơ học phụ thuộc vàonhiệt độ, độ ẩm và thờigian. Nhiệt độ chuyển từtrạng thái cứng sang trạngthái mềm là thông số quantrọng. Gỗ luôn chứa một luợngnước nhiều hơn lượngnước bão hòa của lớptường tế bào sợi. Dưới điềukiện này cả cellulose vàhemicellulose vô định hìnhđược làm mềm ở 20oC. Điểm chảy mềm củalignin là thông số quantrọng cho quá trình xử lý. Khi tăng tần số tác dụng 31
  • 32. của lực, điểm chảy mềmcủa lignin tăng. Nhiệt độ chảy mềm củalignin liên quan đến cấu trúccủa lignin trong gỗ. Gỗ là một nguyên liệuđàn hồi nhớt, năng lượngsẽ bị mất đi và chuyểnthành nhiệt năng trong quátrình biến dạng, chính sựsinh nhiệt này làm sinh radòng hơi trong quá trìnhnghiền. Tại nhiệt độ cap hơnnăng lượng cần để biếndạng gỗ cần thấp hơn. Những biến dạng lớnhơn ứng với nhiệt độ caohơn, sự mỏi của gỗ sẽnhanh hơn khi nhiệt độ cao. 32
  • 33. Nước Lưu trữ gỗ Nước Bơm Máy bóc vỏ gỗ Turbine Nước Bể chứa Motor phun Áp lực cao Máy mài Điện năng Áp lực thấp Mương dẫnQUI TRÌNH SẢN XUẤT nguyên liệu Hoặc BỘT CƠ Áp lực cao Sàng thô Máy nghiền Áp lực cao Hoặc Sàng tinh Thải Nguyên liệu hợp cách Máy xeo ướt Cô đặc bột Lưu trữ nước Lưu trữ huyền Lưu trữ bột tấm trắng phù bột Nước trắng 33 Bể thu gom nước Bột thu hồi
  • 34. •SẢN XUẤT BỘT MÀI•Nguyên lý: Đưa gỗ vào trong quátrình chịu tác động tuầnhoàn của ứng suất Năng lượng cơ họcđược hấp thu để phá vỡ 34
  • 35. cấu trúc của nguyên liệuban đầu. Sợi được tách ra, vấnđề là cần kiểm tra đượchiện tượng sợi bị cắt và tínhmềm mại của sợi, điều nàyphụ thuộc nhiệt độ và hàmẩm của gỗ.•Đặc tính của bột mài Độ bền thấp hơn so vớibột sulfit và sulfat. Đặc tính hồi màu củabột mài, phù hợp với giấybáo, sách thô, catalog, máyin ống đồng, tạp chí, giấyvẽ thô, giấy lau, giấy đếgián tường, carton đế vàcác lọai giấy dán tường vàgiấy bìa. Bột mài có chi phí thấp,chất lượng in ấn tốt, độ mờđục cao, khả năng thóatnước tốt trên những máy 35
  • 36. xeo chạy tốt độ cao, chấtlượng in ấn tốt vì độ khốicao, độ phẵn nhẵng, tínhđàn hồi, khả năng hấp thumực in tốt. Giấy có khuynh hướngít quăn hơn so với bột hóahọc. Số lượng bột mài sửdụng trong giấy báo khoảng85%. Bột mài sử dụng tronggiấy in có thể tăng tử30-85%. Trong những loại giấykhác chứa từ 10-100%,khoảng 10-20% được phatrộn với nguyên liệu bột hóahọc sợi dài sẽ gia tăng độbục của những loại giấynhẹ mà không giảm độ bềnxé, bột mài sẽ là chất độngiữa những sợi dài của bộthóa học. 36
  • 37. Hàm lượng % của bộtmài cao sẽ làm giảm độ bềncủa giấy. Bột mài từ cây dươngsử dụng trong giấy báokhoảng 15% và lên đến50% trong những loại giấyin mà không làm hỏng giấy. Theo tác giả Sears nếusử dụng quá 10% bột màitừ cây gỗ sồi thì sẽ giảm độbền của giấy in báo. •QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BỘT NGHIỀN Phát triển gần 20 năm 37
  • 38. nay. Với phương pháp nàyngoài tác động của cơ học ,sợi còn có tác động chổihóa sợi hay làm phát triểnsơ sợi. Bột sinh ra có đặc tínhtốt hơn so với bột mài. Các loại máy nghiền sửdụng chủ yếu trong côngnghiệp là: Sử dụng máy nghiềnđĩa Máy nghiền côn tốc độcao. Nồng độ của quá trìnhphân hủy dăm thành sợi ởgiai đoạn đầu, thường nồngđộ khoảng 20-40%. •BỘT NHIỆT CƠ (TMP) Tính năng cơ lý của bộtnghiền có thể được cải 38
  • 39. thiện (tăng độ bền xé chogiấy báo và giấy bìa) bằngcách : (1): Cho gỗ trước khinàp vào máy nghiền đi quacông đoạn tiền xử lý với hơinước bão hòa ở nhiệt độ >1000C trong khoảng 5-10giờ ở áp suất cao hơn ápsuất của hơi nước bão hòaở cùng nhiệt độ. Khả năng hòa tan cácacid hữu cơ khi gỗ xử lýtheo cách này và ở đây cósự giảm cấp polymer củacellulose, Ảnh hưởng chủ yếu làsự làm mềm hoặc một phầnảnh hưởng của dung môitrên lignin trong gỗ dẫn đếngỗ sẽ dễ dàng tách ra thànhsợi. 39
  • 40. Kết quả là bột có độ tựdo cao hơn và độ bền caohơn và cứng hơn so với bộtgỗ mài. •NHƯỢC ĐIỂM Bột có màu thẫm hơndo đó chỉ áp dụng có giớihạn cho giấy bìa và nhữngloại giấy bìa có màu nâu giátrị thấp. Khi dùng gỗ mềm, tổngnăng lượng tiêu thụ thấphơn. Ở nhiệt độ cao và ápsuất cao, gỗ có thể hòa tankhoảng 12% đối với gỗthông đến 17% với gỗ vânsam. Hơi nước sử dụng phùhợp tốt với gỗ cứng hơn gỗmềm, bởi vì không có hiện 40
  • 41. tượng hồi màu như gỗmềm. Một sự thuận lợi khi sửdụng hơi nước là xử lýđược nhựa cây. Sự gia tăng mức độ xửlý do thời gian và nhiệt độkéo dài do đó gia tăng độbền, giảm hiệu suất, vàmàu bột sáng hơn, nănglượng sử dụng có thể giatăng không đáng kể. •BỘT HÓA-NHIỆT CƠ (CTMP) Bột hóa nhiệt cơ là bộtcải tiến được độ bền vàchiều dài sợi cuả bột màibằng cách tiền xử lý gỗ vớihóa chất. Có hai phương pháp đểtiền xử lý gỗ: (1): Xử lý gỗ cùng một lần 41
  • 42. với quá trình mài bột bằng hóa chất. (2): Tiền xử lý gỗ tròn ở nhiệt độ và áp suất cao trước khi mài bột. Xử lý này ít có hiệu quả mặt dù cả Na2CO3 và NaHSO3 được xử dụng trong phương pháp này. Sodium carbonat đãđược báo cáo là làm giatăng sản phẩm và giảmtổng nguồn năng lượng tiêuhao 3, Sau đó NaHSO3 đượctưới vào máy mài để giảmnăng lượng tiêu tốn và giatăng độ rực sáng của sảnphẩm. Mức dùng NaHSO3 là0,8% trên trọng lượng của3 W. Brecht and H. Weiss, Papier, Das,11, 82-89 (1990). 42
  • 43. bột đã được sang chọn. Năng lượng tiêu tốn đã giảm khoảng 9% và độ rực sáng tăng lên 2,5 độ.4 •Phương pháp tiền xử lý gỗtròn: Khó khăn khi áp dụng vì sự lý hầu như tiến hành trên gỗ mềm, vì nó không phù hợp cho kiểu tiền xử lý. • Qui trình xử lý Hall: Tiền xử lý gỗ sử dụng dung dịch kiềm: NaOH, NaHCO3, NaHSO3, Na2CO3, nhưng dung dịch kiềm là nguyên nhân làm thẫm màu của gỗ và bột sẽ không phù hợp cho sản xuất giấy trắng. Tiền xử lý gỗ trong 4 J. A. Cochrane, Paper Trade J., 142, No. 19, 30-38 (Apr. 23, 1992). 43
  • 44. nồng độ NaOH trung bình ở nhiệt độ 190-210oF, phù hợp cho làm bột để sản xuất bìa mà vấn đề màu không chú trọng lắm.5 −Qui trình xử lý: •Xử lý Lougheed6: Gỗ tròn được tiền xử lý trong nồi hấp với một dung dịch gồm NaHSO3 và NaHCO3 theo tỷ lệ 7:1 ở nhiệt độ 115-125oC trong thời gian 2,5-4,5 giờ, P = 40-60 p.s.i, cao hơn áp suất hơi nước bão hòa, sử dụng 7 lb/ ton gỗ, pH cuối của dung dịch là 7,2 -7,4. •Qui trình xử lý của ForestProductions Laboratory: 5 P.V. Deveer, Paper Trade J., 140, No. 38, 36-43 (Sept. 23, 1957). 6 E. H. Lougheed, Pulp Paper Mag. Can., 46, No. 3, 165-175, Sixth War- time Issue (1945). 44
  • 45.  Qui trình xử lý 4 giaiđoạn cho vấn đề tiền xử lýgỗ cứng bằng dung dịchsulfit trung tính trước khimài: Trong xử lý này gỗđược nhúng ngập trongdung dịch nồng độ 60g/lcủa NaHSO3 và 20g/l củaNaHCO3 sau đó đưa vào: -(1): Giữ trong chânkhông 30 phút. -(2): Nâng nhiệt độ đến250oF, ở P = 140 p.s.i trong30 phút. -(3): Giữc tiếp tục trongchân không 30 phút -(4): Nâng nhiệt độ đến250oF, ở P = 140 p.s.i trong 45
  • 46. 30 phút.Áp suất làm cho dung dịchhóa chất thấm vào và gỗđược mềm ra trong thờigian 2h. SẢN XUẤT SỢI NGUYÊN GỖ (WHOLE WOOD FIBER MANUFACTURE) Định nghĩa : Sản xuấtsợi nguyên gỗ được địnhnghĩa là khử gỗ thành trạngthái sợi mà không dùngđến hóa chất, do đó mà sảnphẩm cuối cùng có thànhphần gần như gỗ ban đầuvà hiệu tương đương100%. Bột mài là bột chủ yếuđể sản xuất sợi nguyên gỗ. 46
  • 47. Những sản phẩm sợinguyên gỗ sẽ được đề cấpdưới đây. Bột nguyên gỗ thì đượcsử dụng để làm hai kiểu bìachủ yếu sau: -(1) : Bìa cách điện -(2) : Ván dăm Cả hai loại bì này đượclàm từ sự đan kết của sợitrên máy xeo dài (fourdriniermachine), nhưng những xửlý cuối cùng thì khác nhaucho mỗi trường hợp.•Ván dăm Ván dăm là dạng từdăm gỗ hơn là sợi. Chúng liên kết với nhaubằng nhựa tổng hợp, dướiđiều kiện nhiệt độ áp suấttạo thành dạng bìa. Trong kiểu xử lý nàydăm được làm vụn, sấy 47
  • 48. khô, phối trộn với sáp vànhựa (resin), rồi được phunbằng một đầu phun đến 1bảng phẳng tạo thành bềdày mong muốn, và cắttấm, sau đó ép lạnh, và tiếptục ép trong điều kiện nhiệtđộ và áp suất.• XỬ LÝ CHUNG CHO BÌA SỢI NGUYÊN GỖ Sợi nguyên gỗ thìthuờng không xử lý gỗtươi , gỗ xử lý với hơi hoặcnước nóng. Hơi sẽ làm mềm gỗ, yếuliên kết sợi-sợi và sảnphẩm gỗ sẽ chứa một ít sợicắt ngắn. Điều này sẽ làmgiảm nguồn năng lượngtiêu thụ cho đánh tơi sợi. Màu thấp hơn và hiệusuất bột sẽ phụ thuộc vào 48
  • 49. nhiệt độ của hơi nước sửdụng. Số luợng hơi sử dụngphụ thuộc vào loài và đặctính của sản phẩm. Với gỗ vân sam, dương,cây bạch dương, một sốloại thông và một vài loại gỗcó thể đánh tơi ở dạng tươivà xử lý bằng nước xàphòng và không có giaiđoạn tiền xử lý nào khác. Một số loại gỗ khácnhư: gỗ thông hoa cờ,thông lá ngắn và một số loàithông vàng yêu cầu phải cógiai đoạn tiền lý bằng hơinước trước, hoặc nấu bánhóa trong điều kiện kiềmtrung bình. Một số loài gỗ cứng nhưcây bu-lô, gum bắt buộc 49
  • 50. phải xử lý nấu bán hóa(semichemical). Tổng quát thì gỗ cứngthì phải xử lý bằng hơinước hơn là gỗ mềm. Sản phẩm bột do xử lýgỗ nguyên sợi không thíchhợp cho làm giấy, nhưngthích hợp cho: giấy dántường, vật liệu cách điện,giấy tẩm nhựa đường, bìacarton cứng, giấy gợn sóng. Bột này làm vật liệucách điện rất tốt bởi vìchúng chống lại nhiệt rấtcao, chất lượng về độ xốptốt, độ cứng cao, khó thấmnước và các đặc tính khác7 .2.5.1.Bìa cách điện+Bìa cách điện là một sảnphẩm chủ yếu làm từ sợi7 C. C. Heritage and T. C. Duwall, Southern Pulp Paper Mfr., 11, No. 9, 50, 52-54, 56 (Sept . 15,1970). 50
  • 51. nguyên gỗ, mặt dù nó đượclàm từ những sợi khác nhulà bột mài thô. Bìa cáchđiện được sản xuất từnhững máy xeo tròn đặcbiệt hoặc xeo dài.+Dạng Máy xeo này có mộtbể đơn đường kính khoảng14 ft, sử dụng nguyên liệudễ thóat nước như là bột gỗmài. Tốc độ máy xeokhoảng 22-40 f.p.m. Sau đóđược ép ướt ở phân đoạnép, bìa được cắt thành tấmrộng 8-12 ft dài 8-24 ft và tựđộng đưa đến lô sấy, sấybằng hơi nước ở P=250-450 p.s.i, hoặc sấynhiệt trực tiếp bằng gashoặc dầu. Nhiệt độ trongkhu vực cuối cùng thườngduy trì ở 360oF.+Bột mài là bột sử dụng chủ 51
  • 52. yếu cho làm bìa cách điện.Bìa cách điện thì cũngđược làm từ những loại bộtkhác từ bã mía, mãnh sợiđay, rễ cây cam thảo. •BÌA CỨNG Bìa cứng là bìa đặc biệtđược làm từ bìa sợi nguyêngỗ bằng quá trình ép ướt,của những tấm còn thô củasợi gỗ. Giống như bìa cáchđiện (nhưng không giốngdăm ép), nó là dạng liên kếttự nhiên sợi-sợi, nhưngthường phối trộn thêm resinkhoảng 1,5% so với trọnglượng sợi. Sản phẩm bìa cứngthường được làm trên mạtcưa từ gỗ, mạt cưa từnhững tấm giấy cắt, lớp áocủa lõi giấy và những 52
  • 53. nguyên liệu đồng dạng. Gỗ được đánh tơi thànhsợi hoặc những nguyên liệukhác nghiền thành bột rồihình thành dạng tấm hoặcxử lý ướt hoặc xử lý khô. Xử lý này rất đơn giảnđể sử dụng làm giấy cáchđiện. Ngoại trừ nhựa nhiệtrắn phenolic và nhũ tươngsáp được sử dụng để tạokết tủa trong khâu chuẩn bịbột. Sau đó bề mặt tờ giấyđược tráng với một hỗn hợpcủa resin và sáp vàaluminum stearate.8 Vấn đề làm khô hoặc xửlý bán khô có thể được tiếnhành. Trong phương án xử lýbán khô, gỗ được nấu trong8 O. w. Frost and G.E. Tower, U. S. Pat. 2.680.995 (July 15, 1954). 53
  • 54. nối nấu, sau đó thực hiệnnghiền tinh bằng máynghiền đĩa và xử lý vớilượng nhỏ của resin. Sợi được băng tảichuyển đến một cylon và rồiđược một máy lọc sợi kiểubăng chuyền cho ra dạngtấm thô dày 6-8 in. Quá trình ép khoảng50% và cuối cùng ép thànhdạng bìa dày. Khi xử lý ướt, bột có độthóat nước cao, giảm xuhướng hỏng bìa trong điềukiện nhiệt độ áp suất caotrong khi ép. Ép 3 trạng tháiđược áp dụng: ép chập cáclớp giấy khởi đầu, thóat épcho phép rời khỏi hơi vàcuối cùng ép duy trì đến khibìa khô. Ép cuối cùng P = 700 54
  • 55. -800 p.s.i. Thành phần hơinước còn lại trong bìa tronggiai đoạn ép cuối là quantrọng. Thành phần hơinước cao sẽ làm giấy bịrộp, ít hơi nước thì tỷ trọngbìa sẽ giảm. Sự gia tăng áplực ép, trong giai đoạn épđầu, sẽ làm gia tăng tỷtrọng của bìa trong giaiđoạn cuối. Sự gia tăng nhiệtđộ, sẽ giảm thời gian ép vàcũng sẽ gia tăng modun nứtcủa bìa khoảng 50 % khinhiệt độ tăng từ 300oF –460oC9.−Bìa cứng sử dụng trongxây dựng và tủ đựng đồ,các vật dụng tuơng tự.9 H. Wilcox, Tappi, 36, No. 2, 89-94 (Feb., 1953). 55
  • 56. •BỘT BÁN HÓA (SEMICHEMICAL)•Khái niệm bột bán hóa Bột bán hóa là bột bộtthu được từ xử lý hai trạngthái yêu cầu hóa chất tiềnxử lý dăm mãnh gỗ đã đạtđược độ mềm và tách một 56
  • 57. phần liên kết lignincellulose, tiếp theo là xử lýcơ học để hoàn thành việctách sợi. Phương pháp này dophòng thí nghiệm nhữngsản phẩm từ rừng ở Mỹ tìmra năm 1926, bao gồm batrạng thái xử lý: -(1): Thấm ép nhữngmãnh gỗ với dịch nấu -(2): Nghiền nguyên liệuvới hóa chất, hầu như trungtính và duy trì môi trườngtrung tính trong suốt quátrình nấu -(3): Xử lý cơ học nhữngmãnh gỗ mềm đến trạngthái sợi10 Hiệu suất bột thường từ65-90% và khoảng 70-80%10 Public Patents, U. S Pat.1.859.845; 1.859.846; 1.859.847 (May 24, 1932) 57
  • 58. cho những loại bột khôngtẩy. Đối tượng áp dụng chủyếu cho gỗ cứng. Bột bán hóa đã pháttriển hơn, hiệu quả về thiếtbị nghiền thay thế nhữngmáy nghiền búa bằng máynghiền côn, nghiền Clafin. Xử lý này mang tínhkinh tế cao, hiệu suất bộtcao, hóa chất tiêu hao thấp. Hiệu suất khoảng 40%hoặc cao hơn, vi có khoảng25-50% lignin được tách ravà 30-40% cuảhemicellulose trong gỗ táchra, so sánh với 90-98% củalignin và 60-80% củahemicellulose trong bột hóahọc được tách ra.•Hiệu quả của bột bán hóa 58
  • 59. Việc tẩy bột bán hóacho sản phẩm bột có thànhphần lignhin thấp, và thànhphần hemicellulose caokhác thường. Tẩy bột thì không nhưbột hóa học, sự khác nhauchính là quá trình làm sạchchủ yếu là ở quá trình tẩyhơn là quá trình nấu. Bởi vì hành động nấuvà tẩy là sự chọn lựa trựctiếp trên lignin, tẩy gỗ cứngsản phẩm có hiệu suất60%, so sánh với bột nấuhóa học có hiệu suất45-50%. Ví dụ: 1,3 cord của gỗcứng, tẩy bột thu được 1tấn bột tẩy, sử dụng xử lýbản hóa, so sánh với 2 cordcủa gỗ thông cho ra 1 tấn 59
  • 60. bột tẩy xử lý theo phươngpháp sulfat. Xử lý bán hóa rất phùhợp với các loài gỗ cứng,không thích hợp cho bộtcủa các loài gỗ mềm củathông, vân sam và các loàigỗ đồng dạng với các loàigõ mềm. Bột bán hóa bền hơnbột từ nấu hóa học khi sửdụng những loài gỗ cứng. •HÓA CHẤT Sử DỤNG TRONG NấU BÁN HÓA Những chương trìnhcông việc thông thườngtrong nấu bán hóa là cắtmảnh gỗ và nấu với hóachất theo phương pháp liêntục hoặc gián đoạn. Một vài loại bột hóa họcthông thường, xử lý nấu có 60
  • 61. thể nấu phương pháp nấubột bán hóa do vấn đề giảmtỷ lệ hóa chất so với gỗ,thời gian nấu, nhiệt độ nấu. Có ba xử lý chính đượcghi nhận chung như là xứ lýbán hóa. -(1): Xử lý sulfite trungtính được gọi là xủ lýNSSC. -(2): Xử lý bằng sodalạnh -(3): Xử lý kraft •XỬ LÝ SULFIT TRUNG TÍNH (NSSC) Xử lý này áp dụng rộngrãi cho làm bột bán hóa,Na2SO3 là tác chất đầu tiêndo Cross (1880. Tác chất thõa mãn choxử lý bán hóa là Na2SO3chứa dung dịch đệm hiệuquả là giữ pH= 7 trong suốt 61
  • 62. thời gian nấu, từ đó tên”sulfit trung tính” (“neutralsulfite”) dùng để diễn tảkhái niệm này. Dung dịch đệm sử dụngđể kiểm sóat sự ăn mòncủa thiết bị và gia tăng hiệusuất bột.11 Tỷ số sulfit:dung dịchđệm là rất khái niệm quantrọng nhưng nồng độ củaion bisulfit là khái niệmquan trọng hơn. Đầu tiên Na2SO3:NaHCO3 = 4:1, áp dụng chobột không tẩy. Tỷ số cao hơn, 7:1 ápdụng cho bột tẩy. Độ trắng của bột đượccải thiện khi pH kết thúcquá trình nấu 7,2-7,5. Na2CO3 được xem là11 E. L. Keller and J. N. McGovern, Tappi, 32, No. 9, 400-405 (Sept., 1949). 62
  • 63. dung dịch đệm vì khả năngđệm của mạnh khi kết thúcnấu, và không làm cho màubột sẫm lại như NaOH. Dịch nấu sulfit trung tínhthì liên quan đặc biệt đếnlignin, và khẳng địng ligninlà vật chất được tách ra ởnhiệt độ 170oC . Bột hiệu suất 80% từcây dương sẽ tách khoảng31% của hemicellulose hòatan , 5% của tổnghemicelllulose và 50% củalignin. Bột chứa khoảng19% lignin. Khi nhiệt độvượt quá 180oC, phản ứngít chọn lọc theo hướng táclignin và lignin còn lại trongbột ít thích hợp cho tác chẩttẩy. Điều kiện nấu bán hóacũng thay đổi khi làm bột 63
  • 64. chất lượng cao, hoặc bộtthô. Ví dụ: Trong một loại bộtcho giấy bìa gợn sóng thìbột được làm bởi hỗn hợpcủa gỗ cứng và một lượngnhỏ của gỗ mềm trong dịchnấu sulfit trung tính , sửdụng tỷ lệ hóa chất: 7:1,13% hóa chất so với gỗ,thời gian nấu 4,5 giờ, và P=100-120 p.s.i, hiệu suất bột80-90% so với trọng lượnggỗ ban đầu. Một sự xử lý thích hợpcho giấy bìa gợn sóng từ gỗcứng ở New England đượcmô tả bên dưới, tỷ lệ hóachất: Na2SO3:Na2CO3 = 5:1;nồng độ dịch nấu tính theoNa2CO3 là 35g/l; số lượnghóa chất tính theo gỗ laqf 64
  • 65. 14%, nhiệt độ 170oC, P=100 p.s.i, thời gian 2-3 giờ,hiệu suất 70% Bột bán hóa tẩy đượcsản xuất từ gỗ bóc vỏ sửdụng tỷ lệ hóa chất caohơn, nhiệt độ thấp hơn vàáp lực, thời gian nấu kéodài hơn. Xử lý bán hóa do phòngthí nghiệm các sản phẩm vềrừng bao gồm 4 công đoạnsau -(1): Xử lý hơi nước cácmãnh gỗ trong thời gian 0,5giờ, ở P khí quyển. -(2): Đưa dịch nấu vàonguyên liệu ở T=120-125oC, thời gian 1 giờ,P=100 p.s.i. -(3): Tách lượng thừa củadịch nấu đưa đến bể thu hồitái sử dụng cho nấu. 65
  • 66. -(4): Nấu ở nhiệt độ140-160oC trong 1-6 giờ.Xử lý này chấp nhận nhiệtđộ cao hơn từ 170-175oC. thermomechanical pulpHóa chất nấu -NaOH + Na2S (qui về 4-7Na2O), % gỗNhiệt độ nấu, oC 160-185Thời gian nấu, giờ 0,3-2•XỬ LÝ BẰNG KIỀM LẠNH (COLD SODA PROCESS) Xử lý soda lạnh là xử lý bột bán hóa. Nó được sử dụng để làm bột thô cho sản xuất bìagợn sóng và những loại bột tinh hơn cho sản xuất giấyin, nguyên liệu sử dụng là gỗ cứng. Xử lý này được xem là bột mài từ xử lý dăm mảnh,đây là vấn đề rất đáng quan tâm bởi vì bột có thể thíchhợp cho nhiều loại giấy từ bột mài thông thường. Sự xử lý này áp dụng cho gỗ cứng có tỷ trọng caomà bột mài không đáp ứng được. Xử lý soda bao gồm việc xử lý những dăm mảnhvới NaOH và những mạnh sợi mềm bằng nghiền đĩa. 66
  • 67.  Xử lý soda thường làm trong một bể kiềm, thóatnước dịch kiềm trước khi tạo sợi, nhưng xử lý này cóthể tiếp tục tuần hoàn điều kiện kiềm để đi đến táchsợi. Xử lý này đặc biệt không tách được lignin như xửlý NSSC.•Điều kiện cho 1 mẻ xử lý: Ngâm tẩm từ 1-2 giờ ở áp suất khí quyển, hoặc20-30 phút khi sử dụng ép thủy lực. Sử dụng 135 lb NaOH cho những lọai giấy in báo,235 lb NaOH cho giấy gợn sóng cho 1 tấn nguyên liệukhô gió. Theo hai tác giả Snyder vaf Premo12 mô tả nhữngbước cơ bản trong một bể xử lý kiềm lạnh bao gồm: -(1): Thấm đẫm những mãnh gỗ cứng có kích thước3/8 in ở áp lực P= 150 p.s.i với dung dịch NaOH 2,5%trong 20 phút. -(2): Tách dung dịch không hấp thụ vào sợi để tái sửdụng -(3): Lưu giữ dăm mãnh trong thùng chứa trong 40phút.12 K. L . Snyder and R.A. Premo, Tappi, 40, No.11, 901-904 (Nov., 1957). 67
  • 68. -(4): Ép bằng vít xoắn trong vòng đến nồng độ chấtrắn khoảng 60%. -(5): Nghiền đĩa 2 giai đoạn ở nồng độ 12-15% và8% . -(6): Sàng, làm sạch và cuối cùng là nghiền tinhbằng nghiền đĩa để đạt được độ bền. Dăm mãnh hấp thụ hóa chất ở nồng độ NaOH2,5-4%. Nhiệt độ tối ưu là 25oC, nhiệt độ cao hơn làmcho sản phảm bột có màu thẫm. Năng lượng yêu cầu là 21 hp-day/ton ở giai đoạn 1và 23 hp ở giai đoạn 2. Hiệu suất bột là 80% phù hợp cho những loại bộtthông thường bằng quá trình xà phòng hóa các dămmãnh trong NaOH 40g/l và 0,05% chất hoạt động bềmặt trong 10 phút, ở 40oC, tiếp theo là quá trình ép bộtbằng thiết bị ép vít xoắn. Sự thấm ướt kiềm trong xử lý kiềm lạnh là một vấnđề với gỗ cứng dày. Trong xử lý truyền thống, phương pháp xà phònghoặc ngâm thường được áp dụng, các mãnh gỗ thấmướt bên ngoài nhưng bên trong chưa được thấm ướt. 68
  • 69. Phương pháp ngấm áp lực có thể sử dụng trongđiều kiện P=150 p.s.i từ 20-30 phút để hoàn thành sựthấm ướt. Thành phần hơi nước và không khí trong dămmãnh thấp, sự thấm ướt diễn ra tốt. Kích thước dăm mãnh giảm trước khi xử lý cải tiếnsự thấm ướt, nhưng xu hướng giảm độ bền bột. Dămmãnh được ép và phân hủy trong sự có mặt củaNaOH trong những lô nghiền để cải tiến sự thấm ướt. Hiệu suất bột trong xử lý kiềm lạnh thay đổi từ 87%cho bột giấy gợn sóng, 85-92% cho giấy in. Xử lý này kinh tế hơn so với xử lý bột mài, chi phíhóa chất và nguồn năng lượng thấp hơn trong vấn đềnghiền tạo sợi. Năng lượng yêu cầu 20-25 hp-day/ton nguyên liệukhô gió cho bột làm giấy gợn sóng, 35-40 hp-day/toncho bột làn giấy in. Dung dịch NaOH sử dụng cho sự thấm ướt có thểtái sử dụng. Điều này có thể giảm độ trắn từ 2-5 điểmsau 15-20 lần tái sử dụng. •ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA XỬ LÝ BỘT KIỀM LẠNH • 69
  • 70. Bột kiềm lạnh chất lượng cao làm từ gỗ cứng cóđộ chịu kéo cao, tương đương với bột mài từ cây vânsam và cao hơn cho bột mài từ gỗ thông. Khả năng thóat nước nói chung là cao hơn vàkhông như bột mài, bột có khả năng tạo tăng độ bềntrong qúa trình nghiền. Độ trắng thấp, có màu vàng cứng sau khi tẩy mộtgiai đoạn. Độ mờ đục thấp hơn bột mài. Bột không tẩy trắng có độ trắng 40-45, với bột tẩytrắng bằng 10% clorin, lượng bột hao phí sau tẩy trắng2-10%. Tẩy trắng hiệu quả thường sử dụng là xử lý kếthợp của H2O2 và NaClO.•ĐẶC TÍNH CỦA BỘT BÁN HÓA Bột bán hóa thích hợp cho những loại gỗ cứng. Không thích hợp tốt cho những loại gỗ mềm. Một vấn đề không thuận lợi với gỗ mềm là dolượng hóa chất sử dụng cao. Ví dụ bột từ cây thônghoa cờ bằng phương pháp xử lý sulfit trung tínhkhoảng 45% hóa chất (Na2O) cao hơn so với xủ lýsulfat. 70
  • 71. Năng lượng sử dụng trong quá trình nghiền tinhcao hơn so với gỗ cứng. Bột gỗ mềm xử lý bán hóa có thành phần lignincao hơn, độ bền thấp, so với gỗ mềm xử lý bằngphương pháp khác. Bột gỗ cứng xử lý bán hóa độ bền cao hơn bột hóasulfat và sulfat của gỗ cứng.13 Điều này được minh họa trong bảng 1.7, bột bánhóa từ cây dương so sánh độ bền với bột từ câydương sản xuất theo phương pháp hóa hoàn toàn (fullchemical: sulfat, kiềm, và xử lý sulfat). So sánh với bộtsulfit từ cây vân sam, theo tác giả Chidester đã côngbố độ bền kéo 0,8-0,9 point/pound/ream14(kích thướcram giấy 25x40, 500 tờ ) với bột từ bu lô, dương vàcotton ở hiệu suất 70-80%. Độ bền bục khoảng70-80% giá trị cho bột sulfit từ cây vân sam. Sự kháng lại độ chịu xé của bột bán hóa không tẩykhoảng 90-120% của bột từ cây vân sam phươngpháp sulfit, độ bền chịu gấp khoảng 10-50%. Nhữngloại bột bán hóa tẩy tắng độ bền cao hơn, và tẩy hoàntoàn có độ bền cao hơn. Phương pháp bột Độ chịu Độ chịu xé13 G. H. Chidester, Paper Trade J., 129, No.21, 451-456 (Nov. 17, 1983).14 Đơn vị đo độ chịu bục (points per pound): Tỷ số giữa lực chịu bục : định lượng tờ giấy (pound). 71
  • 72. bụcBán hóa trung tính, tẩy 110 105trắngBán hóa trung tính, 80 85không tẩySulfat, không tẩy trắng 90 75Sulfat, tẩy trắng 80 90Kiềm, không tẩy trắng 65 75Kiềm, tẩy trắng 50 60Sulfit, không tẩy trắngBảng 1.6:So sánh độ bền của bột từ cây dương sản xuấttheo các phương pháp xử lý khác nhau Nói chung cả hai loại gỗ cứng tỷ trọng thấp, thànhphần lignin thấp ( cây dương) và gỗ cứng tỷ trọng cao,thành phần lignin ở mức trung bình (cây bulô) sản xuấtbột có độ bền cao, gỗ cứng tỷ trọng cao, thành phầnlignin cao (gỗ sồi) sản xuất bột có độ chịu bục thấp, độchịu xé cao và thành phần lignin cao. Hầu hết những loại sử dụng rộng rãi ở Bắc Mỹ làgỗ dương, bulô, sồi, thích (Canada). Gỗ dương vàbullô sản xuất bột có màu đẹp và bền. Ở Nam Mỹthường sử dụng những loại cây gum, sồi, cây hạt dẻ. Xử lý bán hóa có thể áp dụng cho bột của sự phatrộn gỗ nhiệt đới, nhưng nhiều loại gỗ nhiệt đới thìkhông phù hợp cho bột bán hóa vì thành phần lignincao. 72
  • 73. Giấy sản xuất từ bột gỗ cứng xử lý bán hóa có độbền ướt thấp, nhưng độ bền khô thì cao hơn. Độ bền rất thấp khi hiệu suất lớn hơn 80%, nhưnggia tăng khi hiệu suất khoảng 65%. Trong trường hợp bột thô cho sản xuất giấy gợnsóng, giấy bao gói thô, lớp mặt của giấy gợn sóng, bìacứng, bìa cách điện, và giấy để gia công giấy nhựađuờng để lợp nhà, hầu như là sự kết hợp của hiệusuất cao và độ bền thích hợp, hiệu suất bột từ70-80%. Bột để sản xuất những loại giấy cao cấp hơn(sách, giấy chất lượng cao dùng để in trái phiếu ngânhàng, giấy bóng mờ, giấy viết, giấy sáp, giấy vệ sinh)thì bột phải có hiệu suất thấp. Ví dụ: hiệu suất kiểu gỗcây dương dùng làm bột để in sách thì hiệu suấtkhoảng 70-74% đối với bột không tẩy, 62-64% đối vớibột tẩy. Hiệu suất bột thay đổi theo loại gỗ, gỗ sồi có sựtiêu hao khoảng 10% hiệu suất, nhỏ hơn khi so sánhvới bột gỗ từ cây dương khi tẩy trắng. Độ trắng của bột NSSC không tẩy cao khoảng40-50oC GE 15 . Bột này dễ tẩy hơn bột kraft từ gỗmềm.15 GE: General electric test instrucment (Mỹ). 73
  • 74. Những loại bột thường sau khi nấu lignin còn lạikhoảng 10%. Tẩy nhiều giai đoạn bột bán hóa với clo -rin thường hiệu quả cao hơn sơ với những loại bộtkhác. Bột bán hóa đã sử dụng thành công để thay thếmột số lượng lớn bột hóa học từ gỗ thông trong phạmvi nhiều loại giấy. Số lượng lớn nhất là sử dụng làmgiấy bìa gợn sóng. Bôt có khuynh hướng cứng, nhưngthành phần lignin ở mức phù hợp làm giấy gợn sóng. Khi sử dụng 100% bột bán hóa để sản xuất giấycó độ bục cao, giấy có xu hướng cứng và phát ra tiếngkêu lách tách chính nhờ thành phần hemicellulosecao, nhưng độ chịu xé và độ chịu gấp thấp bởi vì dođặc tính háo nước nhanh của bột. Do đặc tính nghiền nhanh của bột, chỉ thích hợp tốtcho sử dụng làm giấy chống lại dầu mỡ và giấy in tráiphiếu ngân hàng. Chúng không sử dụng phù hợp cho làm giấy vệsinh mềm, giấy biểu đồ, giấy lau, giấy bóng mờ. Do đó nó được phối trộn với các bột khác, chophép sử dụng với tỷ lệ lớn của bột bán hóa để làn giấycho in sách mà không làm giảm đi đặc tính không thấuquang của tờ giấy. 74
  • 75. Bột NSSC tẩy trắng là bột sản xuất giấy in chất lượng rất cao trong vấn đề độ bền, tỷ trọng thấp và sự hình thành tờ giấy rất tốt. •BỘT TỪ NHỮNG LOẠI GIẤY CŨ (PULPING OLDPAPERS) Có 2 phương pháp thông thường trong đó giấy được tái sử dụng: -(1): Bột được nghiền thành sợi bằng phương pháo cơ học dùng cho sản xuất bìa nhiều lớp. -(2): Khử mực, bột trắng cho sản xuất giấy trắng. −Bột từ giấy cũ để làm bìa thì không sử lý hóa chất. Phương pháp khử mục thì kết hợp xử lý hóa chất và xử lý cơ khí. •BỘT GIẤY THẢI LOẠI XỬ LÝ CƠ HỌC Bột từ giấy thải loại chiếm số lượng lớn trong ngành công nghiệp giấy hơn 90% giấy thải loại thu hồi cho sử dụng bằng phương pháp này. Giấy in báo cũ, giấy bao gói, giấy hộp, và các loại giấy hỗn hợp khác thì được đánh tơi cơ học ở nhiệt độ cao trong một bể nghiền lớn gọi là đánh tơi cắt ngắn hoặc sử dụng phương pháp ly tâm đặc biệt gọi là 75
  • 76. nghiền thủy lực, cho đến khi giấy thải loại đạt đếntrạng thái sơ sợi mịn. Nguyên liệu sợi sử dụng trực tiếp trong sản xuấtbìa sau khi nghiền bột giấy. Giấy thải loại làm bột được sản xuất trên một máyxeo tròn, thường có 7 lô, ở đó giấy được hình thànhđộ dày mong muốn. Có nhiều kiểu máy xeo tròn khác nhau. Hầu hếtnhững loại sản phẩm sản xuất dựa vào sự sử dụngnguyên liệu giấy thải loại trong các lớp sợi. Nói chung không hoàn toàn là nguyên liệu bột gỗ. Một loại tiêu biểu là carton nhiều lớp, gồm có lớpngoài (lớp mặt) là bột kraft hoặc giấy kraft tái sinh vàlớp độn (lớp đế) được làm bằng giấy thải loại. Hệ thống lớp mặt có thể bao gồm nghiền hoặc máylàm bột ly tâm (thủy lực) cho bột kraft ở dạng tấm, mộtsố nghiền côn hoặc nghiền tốc độ cao để nghiềnnguyên liệu, và một số sang để làm sạch. Hệ thống lớp đế thì phức tạp hơn. Nó bắt đầu bằngvới một máy nghiền hoặc máy làm bột theo nguyên lýly tâm (thủy lực) đường kính khoảng 20 ft. 76
  • 77. Những kiện giấy thải loại được nạp vào máynghiền thủy lực nhờ băng tải và bột có nồng độkhoảng 2,5%. Nguyên liệu hợp cách đi qua lỗ sàng của nghiềnthủy lực, kích thước lỗ sàng đường kính 3/8 in xuốngđáy của thiết bị. Nguyên liệu bột được đưa đi sàng. Những chất bẩn nhẹ như là cao su, dải băng keo,bột thô, giấy bóng kính, được tách bằng sàng rung. Sàng rung ly tâm thường sử dụng để tách chất bẩncó kích thước nhỏ. Việc tách chất bẩn từ giấy thải loại là vấn đề khókhăn, điều may mắn là đã có những cải tiến trong côngnghệ sàn bột và đã thay thế những phương pháp táchmới để tách chất bẩn.•Giấy thải loại và giấy gợn sóng sẽ được: -(1): Làm bột -(2): Lọc bằng thiết bị lọc ly tâm ở nồng độ từ1-1,25% -(3): Sàng bột kiểu rung, với mặt sàng bằng nhữngtấm thép phẳng, lỗ sàng có đường kính 3/16 in. -(4): Sàng rung ly tâm -(5): Cô đặc bột đến nồng độ 3% 77
  • 78. -(6): Nghiền côn và nghiền đĩa -(7) Sàn trên sàng rung hai khe, khích thước 0,022 -0,024 in và 0,012 in, nồng độ bột khoảng 1% hoặc sànáp lực có khoan lỗ 0,078 -0,094 in. Sau khi sàng, nguyên liệu lớp đế được nghiềntrong nghiền côn hoặc nghiền đĩa tốc độ cao. Độ bục cao nhất và độ bền kéo và độ cứng, cuốicùng đạt đến độ tự do (khả năng thoát nước của sợi).Bảng 1.7:Các loại bìa được sản xuất trên máy xeo tròn •BỘT TỪ GIẤY CŨ KHỬ MỰC (DEINK OLD PAPER) Khử mực: trong quá trình sản xuất bột trắng từgiấy thải loại phù hợp cho làm giấy sách, điều này cầnphải tách mực từ giấy thải loại. Sự xử lý này gọi là khửmực. Các loại giấy sử dụng trong phương pháp khửmực.Có 3 loại giấy được ghi nhận: -(1): Lề có bóng nhưng không in -(2): Nguyên liệu sách đã in -(3): Giấy thải loại hỗn hợp Tên của các loại giấy đã được định nghĩa, nhưngngày nay viện nghiên cứu giấy thải loại đã phân ra 43 78
  • 79. loại, nhưng khi trao đổi thương mại thì có 65 loại khácnhau.•Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bột khử mực: Chất lượng của bột khử mực phụ thuộc chủ yếuvào loại của giấy thải loại sử dụng trong kế hoạch khửmực, độ trắng, loại giấy, sự đồng đều của nguyên liệucho khử mực. Hầu hết nguyên liệu cho khử mực có tráng màng,lề giấy, giấy in hóa đơn, tạp chí, nguyên liệu hỗn hợpchất lượng thấp, các loại giấy C , giấy sáp, giấy nhiễmbẩn, giấy ru băng, giấy bền ướt. Giấy thải loại cho khử mực, có chứa nhiều nguyênliệu bột mài , sẽ khó khăn khi khử mực vì nó cho lạimàu vàng trong khi khử mực và không thể tẩy vớihypoclorit. Giấy bền uớt là giấy khó có khả năng khử mực dokhông tách sợi, nhiệt độ cao và pH thấp là yêu cầu choxử lý các loại giấy này. Các loại giấy bền ướt thỉnh thoảng có thể nhận rabởi cao su non, nếu xảy ra sự xù long trên bề mặt giấykhi thử với nước thì giấy đó không phải là giấy bềnướt. 79
  • 80. Giấy sáp, giấy tráng nhựa, tráng màng chống lạisự thấm nước do đó không thể tách sợi. Vấn đề khó khăn cho xử lý khử mực là những giấynhư kiểu cao su, nhựa nhiệt rắn. Một số giấy có trángnhựa , như hộp sữa, nguyên liệu giấy được trángpolyvinyl acetate hoặc polyvinyl chlorite, các loại giấynày có thê thu hồi bột bằng hơi nước ở nhiệt độ140-150oC, với NaOH và chất hoạt động bề mặt, tiếptheo tẩy với NaClO, sàng và sàng ly tâm. Giấy sách tráng pigment chứa tinh bột như là chấtkết dính phù hợp cho khử mực. Nhưng những loại giấy có tráng casein không hòatan đóng vai trò chất kết dính, phải được nâng lênnhiệt độ cao 160oC, pH = 9-10. Casein tráng màng là nguyên nhân gây khó khăn ,do casein phân ly ra NH3 và CO2 trong suốt quá trìnhnấu, đi đến tạo màng. Dạng màng này đặc biệt sẽ làvấn đề khó khăn khi casein được nâng nhiệt độ trongsự có mặt của CaCO3, có mặt trong pigment tráng trêngiấy. Giấy tráng mũ cao su thì không là vấn đề khó khănnhiều.•HÓA CHẤT SỬ DỤNG TRONG KHỬ MỰC 80
  • 81. Hầu hết khử mực thì sử dụng với NaOH, nhưngcác chất tẩy bẩn và các tác nhân phân tán như xàphòng, dầu sulfonat, đất sét, Na2SiO3 và các tác chấthoạt động bề mặt sử dụng kết hợp với NaOH. Ý nghĩa của một công thức khử mực sẽ bao gồm: -(1): Kiềm sẽ xa phòng hóa mực in -(2): Xà phòng, sẽ giúp thấm ướt những hạt pigmentcủa mực in -(3): Tác chất tẩy bẩn sẽ giúp thấm ướt các hạtpigment trong mực in -(4): Tác nhân phân tán ngăn cản các hạt pigmentkeo tụ lại sau khi rời khỏi giấy. -(5): Tác chất hấp thụ liên kết pigment và ngăn cảntrở lại vị trí trên sợi. Kiềm sử dụng trong kử mực vì hai mục đích:(1): tách nhựa thông từ giấy.(2): xà phòng hóa các chất mang màu mực và táchpigment trong mực in. Kiểu và số lượng kiềm yêu cầu cho khử mực phụthuộc vào kiểu xử lý cơ học và nhiệt độ, thời gian nấu Na2CO3 sử dụng phổ biến hơn NaOH, nếu sử dụngNaOH số lượng sử dụng lớn nhất là 5%.CÁC CÔNG THỨC KHỬ MỰC GIẤY CŨ THU HỒI 81
  • 82. Đối với các loại giấy in hóa đơn cả trắng và màu: 3% NaOH, T=190oF, thời gian nấu là 2 giờ, tẩy bột với 2% NaClO ở 125oF trong 2 giờ độ trắng trung bình là 72oGE 3-8% Na2CO3 hoặc 2-4,5% NaOH sử dụng hiệu quả cho hầu hết các loại giấy. khử mực. Na2SiO3 sử dụng phụ thuộc trên nồng độ của bột, ở nồng độ bột là 20%, 2% Na2SiO3. Những loại giấy thải loại chất lượng cao, sử dụng khử mực với 3% silicat 42oBe. •Một phương pháp khử mực hiện nay là dùng H2O2,H2 O 2 : sử dụng phù hợp với giấy làm bằng bột mài, số lượng H2O2 sử dụng là 1,5-2,5% thì thường sử dụng. Một công thức thích hợp là 1-3% H2O2 , 3-6% silicat (58,5o Be, tỷ lệ 1.6) và 0,5-2% NaOH, nhiệt độ 120-160oF, thời gian 35-90 phút. Giấy có màu Sách và tạp chí vàng Hóa chất 1,5-2% NaOH 3% NaOH Thiết bị Nghiền Thủy lực Nhiệt độ 140oF 185-190oF Thời gian Đánh tơi 1,5 giờ Nấu bột ¾ giờ Điều kiện tẩy 0,5-1% Clo hoạt 0,75% Clo hoạt động so với sợi, động 82
  • 83. pH = 8,5, T= 98oFBảng 1.8:Điều kiện làm bột của xử lý khử mực•BỘT TỪ CÁC NGUYÊN LIỆU LÀM GIẤY KHÁC CÓ ĐẶC TÍNH SỢI•Bột từ rạ ngũ cốc Ngày nay rơm rạ sử dụng để sản xuất các loại bộtthô để làm giấy bia và các loại bột cao cấp khác cholàm giấy chất lượng cao. Bột thô từ rơm rạ sản xuấtcó hiệu suẩt 70% hoặc chất lượng cao khoảng35-45%.•Phương pháp bột từ rơm rạ: Rơm rạ được sản xuất ra bột bằng xử lý kết hợpgiữa hóa học và cơ học gọi là xử lý cơ hóa. Có các phương pháp khác nhau để xử lý hóa họcđể làm bột là: -(1): NaOH -(2): Xử lý bằng CaO hoặc kết hợp với kiềm -(3): Xử lý bằng Na2SO3 thêm vào các tác chất cótính kiềm khác. -(4): Clorin -(5): NaOH thêm vào Na2SO3 (xủ lý sulfat) 83
  • 84. •Bột rơm rạ thô xử lý với CaO hoặc NaOH CaO là hóa chất truyền thống cho xử lý nấu bộtrơm rạ thô ở Mỹ và Châu Âu, bột rơm rạ dùng cho sảnxuất giấy bìa, giấy bao gói chất lượng thấp, giấy gói,giấy gợn sóng. Khi sử dụng riêng CaO, từ 6-12% CaO so với tronglượng rơm rạ. Khi sử dụng kết hợp với tác chất kiềm khác CaO5-10%. Tỷ số dung dịch là 1:2 khi bắt đầu nấu, nhưngdung dịch phải hòa loãng với hơi nước trong suốt quátrình nấu lên đến 3 hoặc 4:1. Sau khi nguyên liệu nạp vào nối,nhiệt độ đượcnâng từ 120-140oC bằng hơi nước, thời gian nấu là6-12 giờ. Qúa trình nấu đạt đến điểm mềm của mấu mắcnguyên liệu. Hiệu suất 70-80%. Khi làm bột rơm thô cho giấy gợn sóng thì sửdụng 6% NaOH là hiệu quả. Sau khi nấu bột rơm được thải ra để thoát nước,giữ trong 48 giờ để làm mềm hơn. Bột sẽ được nghiềnhoặc nghiền tinh. 84
  • 85. Thời gian nghiền không lâu khoảng 70 phút,nghiền lâu hơn sẽ có hại đến sợi, thành phần tro trongbột khoảng 15% Sau khi nghiền, bột thường được nghiền côn. Yêucầu nghiền hai giai đoạn, giai đoạn một cắt ngắn, giaiđoạn hai nghiền tinh.•Bột rơm rạ chất lượng cao xử lý với NaOH Bột chất lượng cao có thể làm từ rơm rạ khi sửdụng NaOH là tác chất nấu. 12% NaOH là số lượng nhỏ nhất của hóa chất yêucầu để cho ra sản phẩm có chất lượng mong muốn. Theo tác giả Aronovsky và các cộng sự, sản xuấtmột loại bột chất lượng cao từ rơm của lúa mì với thờigian nấu 2 giờ, nhiệt độ 170oC, NaOH 12-15% tỷ lệdịch 7:1. Ảnh hưởng của sự gia tăng hóa chất và thànhphần hóa học của bột rơm lúa mì được trì bày trongbảng 1.10. Ảnh hưởng của số lượng NaOH trên đặc tính củabột từ rơm lúa mì, T=170oC, t= 2 giờ, tỷ lệ dịch: 7:1. Thành phần bột %NaOH 10.5 12.0 14.0 16.8Hiệu suất bột, % -Thô 53 51,9 49,8 45,1 85
  • 86. -Sàng 41,1 40,5 39,8 38,7Tro, % 5,2 4,4 3,1 2,3Lignin, % 7,6 6,2 4,7 2,7Pentosan, % 29,2 26,1 30,9 28,3Tổng clorin, % 11,4 11,5 8,6 3,7Bảng 1.9:Ảnh hưởng của số lượng NaOH trên đặc tínhcủa bột rơm lúa mì.−Từ bảng 1.10, sự gia tăng hoa chất NaOH từ10,5-16,8 giảm hiệu suất của bột thô, nhưng lại có ảnhhưởng ít trên công đoạn sàn bột. Sự gia tăng hóa chấtsẽ giảm mức tẩy, nhưng gia tăng độ bền của bột. Đặc tính của các loại bột từ các nguyên liệu rơmkhác nhau, số lượng NaOH sử dụng là 12%, thời giannấu là 2 giờ, P = 100 p.s.i, tyl lệ dịch là: 7:1 được trìnhbày trong bảng 1.11. Thành phần Loại rơm bột Lúa Lúa Lúa Ngũ Yến mì mạch cốc mạchHiệu suất bột,% 48,2 53,8 46,1 53,1 52,2 -Thô 35,7 34,5 29,4 33,6 39,1 -SàngTro, % 15,8 2,9 4,3 2,8 2,7Lignin, % 3,5 5,1 5,4 3,8 3,9Chỉ số K 10,6 17,7 16,7 14,7 13,1Trị số Roe, độ 2,3 4,5 4,6 3,1 3,4 86
  • 87. clo hóaBảng 1.10:Đặc tính của các loại bột từ các loại ngũ cốckhác nhau Theo tác giả Atchison, một xử lý bột sử dụng ở Ý,nguyên liệu rơn thì được xà phòng hóa lạnh với 10%NaOH và tiếp theo giữa trong bể chứa 15 ngày. Bộtnày phù hợp cho làm giấy bóng mờ, bởi vì thành phầncủa hemicellulose cao do sự phân hủy ở mức trungbình.•Bột rơm rạ chất lượng cao xử lý với Na2SO3 Hiện nay, việc sản xuất bột đạt chất lượng ở mứcchấp nhận được là sử dụng rơm nấu bột trong dungdịch chỉ chứa Na2SO3 là thành phần chủ yếu của dịchnấu. Việc này ít ảnh hưởng chất lượng hơn so với bộtkiềm, hiệu suất cao hơn, độ bền của bột, đặc biệt là ítbị nát hơn. Ảnh hưởng của sự gia tăng hóa chất Na2SO3 trênbột của rơm lúa mì được trình bày trong bảng 1.13. ựcó mặt của kiềm với Na2SO3 sẽ cải tiến độ bền, độtrắng. Những loại bột thô có chất lượng tốt có thể làmtừ rơm lúa mì, nấu chỉ với 10% Na2SO3, 4% Na2SO3bổ sung thêm 2% NaOH hoặc 2% Na2SO3 bổ sungthêm 4% Na2CO3. 87
  • 88. Thành phần bột % Na2SO3 7,9 9,4 11,0 12,6 13,7Hiệu suất bột, % -Thô 57,8 56,1 57,2 55,6 57,4 -Sàng 49,9 50,2 51,5 49,2 49,9Tro, % 8,3 8,4 8,6 9,6 8,6Lignin, % 10,7 8,9 5,7 4,3 3,9Pentosan, % 23,3 23,0 25,5 24,4 28,1Tổng clorin, % 22,7 12,4 8,0 6,7 5,2Bảng 1.11:Ảnh hưởng của sự gia tăng hóa chất Na2SO3trên bột của rơm lúa mì Những loại bột cao cấp hơn, sử dụng khoảng 8%Na2SO3 và 3% Na2CO3 . Tối ưu điều kiện nấu ở nhiệtđộ 170oC, thời gian nấu 2 giờ, và tỷ lệ nguyên liệu:dịch nấu = 3:1 đến 7:1. Nấu ở áp suất P=40 p.s.i, nấuđến khi mấu mắc của nguyên liệu vỡ ra và có thể sànđược bột. Hiệu suất bột thô là 62%, bột sau sàng là 54%. Độ nghiền SR của bột chưa nghiền là 800-820. Kếtquả là bột rất háo nước do thành phần hemicellulosecao và có độ chịu bục cao so với bột sulfit gỗ cứng.Bột này có thể hỗn hợp với những loại bột gỗ hóakhác để sản xuất giấy viết, giấy in sách, giấy in rô nêô. 88
  • 89. Ở Ý những loại bột cao cấp trong thương mạithường sử dụng 10% Na2SO3 và 5% NaOH, so vớitrọng lượng của rơm. Bột rơm này nấu 8 giờ, T=160oC, sau đó sàn và tẩy trắng. Hiệu suất bột cuốicùng 42%, bột thô hơn hiệu suất khoảng 55-65% dùngcho sản xuất giấy gợn sóng, giấy bìa, bằng phươngpháp sulfit trung tính.•Đặc tính của bột rơm Nói chung bột từ rơm không tẩy, có độ nghiềnthấp, dễ nghiền hơn và nghiêng nhanh hơn bột gỗ. Bột rơm thường khó sàn hơn so với bột gỗ, sợimỏn hơn bột gỗ. Bột hiệu suất sau khi sàn là 35-37%, độ bền sẽtương đương với bột sulfit từ gỗ mềm trong tất cả cácđặc tính vật lý ngoại trừ độ chịu xé thấp hơn bột gỗ. Bột rơm sợi ngắn, trung bình dài khoảng 1,5mm,nhưng tỷ lệ chiều dài sợi: đường kính cao.−Cải tiếng phần lớn sự hình thành, độ phẵng nhẵngvà tỷ trọng cao của giấy, năng lượng nghiền tiêu haoít. Bột hiệu suất cao, sản xuất giấy có sự hình thànhtờ giấy tốt, và đặc tính bề mặt rất tốt. Châu  và NamMỹ sử dụng bột này vào những sản phẩm giấy trắng 89
  • 90. chất lượng cao như là: giấy in trái phiếu, giấy viết, giấyin hóa đơn, giấy in và giấy in nhiều lần. Giấy làm từ bột này có khuynh hướng bị xơ khi éplần đầu. Chúng thường được phối trộn với một thànhphần cao của bột gỗ nấu hóa, nhưng không lên đến tỷlệ 75% của bột này. Giấy từ bột này có thể sử dụng phối trộn cao trongnhững loại giấy giấy bóng mờ và giấy chống lại dầumỡ. Không thích hơp cho làm giấy giỏ, giấy bao góimà có đặc tính chịu xé cao. Bột rơm sử dụng trong in báo và sản phẩm có đặctính cao, có thể làm từ 50% bột rơm và 50% bột cơ. Bột rơm thích hợp cho giấy gợn sóng vì độ cứngcao, độ cứng cao là do thành phần hemicellulose caocua bột này và do điều kiện nấu bột. Trong một số loạigiấy gợn sóng, khoảng 10% bột kraft từ gỗ mềm đượcpha trộn với bột rơm để tăng cường độ chịu xé. •Bột từ cây gai (Pulping of Hemp) Sợi gai cung cấp cho làm giấy là thu gom từ vải gaiphế liệu cho làm giấy. Có 3 loại sợi gai chủ yếu cho sợi là gai (Cannabissativa), gai Manila (Mussa textiles), và gai (Agave). 90
  • 91. Loại gai (Cannabis sativa) chứa sợi có chiều dài trungbình từ 20-22 mm và rộng 22 µm. Gai Mussa textiles sợi ngắn hơn, chiều dài sợikhoảng 6mm, rộng trung bình khoảng 8 µm, gaiAgave chiều dài sợi ngắn hơn gai manila. Gai manila là sợi gai sử dụng trong làm giấy, gai(Cannabis sativa) ở Châu âu sử dụng cho làm giấycuốn thuốc lá, giấy in các loại kinh thánh và các loạigiấy mỏng khác.•Điều kiện nấu Điều kiện nấu là cần thiết để tách các chất sáp tựnhiên, chất bẩn và làm cho sợi mềm. Trước khi nấu sợi thô phải được cắt đến chiều dài2,5 in bằng máy cắt. Nấu thường trong nồi quay, xử lý kiềm hoặc hỗnhợp 10% CaO và 5% Na2CO3 so với trọng lượng sợi. Nấu ở P = 25 p.s.i trong thời gian 8-10 giờ. Hiệu suất bột 50-65% Hầu như bột gai thì không tay, nếu có tẩy thì tẩybằng hypoclorit.•Ưu nhược điểm của bột gai Bột từ cây gai nghiền sản xuất những laọi giấy độbền gấp cao. 91
  • 92. Sử dụng bột này trong làm giấy giỏ, đặc biệt, giấybao gói đặc biệt, giấy cách điện, giấy giác quần áo,giấy nhám, giấy đánh dấu, giấy làm gioăng đệm, giấycarbon, có độ bền xé và độ cứng rất tốt. •Bột từ cây đay (pulping of Jute) Cây đay thường phát triển nhanh và có nhiều ở Ấnđộ. Sợi đay dài bình là 2mm, đường kính khoảng 20µm. Cây đai làm bột ở dạng toàn bộ cây, nhưng nguồnnguyên liệu cho làm giấy là bao đay cũ và ải sợi đay. Nấu của đay thu hồi là cần thiết để tách sáp tựnhiên, chất bẩn và các chất không tinh khiết khác. Trước khi nấu đay phải được cắt ngắn và làmsạch. Nguyên liệu nấu trong nồi quay, sử dụng 8-15%CaO so với trọng lượng khô của đay. Áp lực nấu thường từ 20-30 p.s.i, thời gian nấu 8-12 giờ. Hiệu suất bột từ 60-65%. Nguyên liệu sau nấu được rữa và tẩy. Bột đay có độ vàng sáng, chiều dài sợi khoảng2mm. 92
  • 93. Giấy làm từ bột đay có độ bền tốt, dùng làm giấygiỏ đặc biệt, giấy bao gói, giấy vẽ. •Bột từ cây tre ( Pulping of bamboo) Thành phần hóa học của tre có 4 loại vật chất chủyếu: tinh bột, pectin, lignin và cellulose. Chiều dài sợi tre rất tốt, từ 2,16-3,78 mm; chiềurộng từ 0,014-0,019mm•Điều hiện nấu Xử lý nấu kiềm là thích hợp nhất cho nguyên liệutre, xử lý sulfat cho kết quả tốt. Những loại bột không tẩy thích hợp cho làm giấygói là xử lý sulfta một giai đoạn, từ 16-17% hóa chất ởnhiệt độ 142-153oC và thời gian nấu là 5-6 giờ. Hiệusuất bột là 50%. Những loại bột chất lượng cao hơn, làm từ trebằng xử lý sulfat sử dụng khoảng 20-22% hóa chất,nhiệt độ nấu 162-170oC, thời gian nấu từ 5-6 giờ. Hiệusuất bột là 41-43%. Phương pháp xử lý Gruco sử dụng dịch nấu gồm75-80g /l NaOH, thêm vào 12-15 g/l Na2SO3 , tổng thờigian nấu không quá 4 giờ, nhiệt độ nấu từ 140-160oC. 93
  • 94. •Phương pháp xử lý Riatt: xử lý hai giai đoạn. Xử lý các chất nhựa, pectin, chất béo, sáp bằng 1% kiềm ở 100oC và lignin được tách ở giai đoạn hai bằng 4% kiềm ở 130oC. •Một phương án xử lý khác là ngâm tre trong dịch nấutừ 2-2,5 giờ ở nhiệt độ 115 đến 120oC, tiếp theo nấutrong dung dịch NaOH 5% trong 2 giờ, nhiệt độ140-160oC. 2.1.Phương pháp sản xuất bột Kraft Nguyên tắc của phương pháp là nấu gỗ hoặc các thành phần tương tự với dung dịch kiềm gồm NaOH và Na2S ở nhiệt độ cao để làm mềm lignin và tách xơ sợi tạo thành huyền phù đồng nhất trong nước. Sau quá trình nấu người ta còn thu được dung dịch có màu rất sẫm gọi là dung dịch đen mà sau khi đốt sẽ cho một nguồn năng lượng được tái sử dụng rất lớn. 94
  • 95. 2.10.1.Quy trình sản xuất bột Kraft Hỗn hợp dăm gỗ và dung dịch hóa chất được chovào thiết bị nấu gián đoạn hoặc liên tu6c có gia nhiệtổn định 2-6 giờ từ 105-1700C tuỳ theo loại giấy vàcông nghệ. Tỷ lệ NaOH:Na2S = 2-4. Sau khi nấu, gỗchín mềm gọi là bột giấy được thổi ra máy sàng bằngáp suất cao làm cho các xơ sợi được tách ra để loạixơ sợi không đạt yêu cầu, cuối cùng là giai đoạn rửa,sàng, tinh chế và làm đặc bột. Thông số kỹ thuật phải quan tâm theo dõi trongsuốt quá trình là hàm lượng lignin được đo bằng chỉ sốKappa (Test TAPPI T236) hay Klason (Test TAPPIT222) và độ trùng hợp của cellulose qua chỉ số độnhớt của dung dịch (Test TAPPI T238). Các phản ứng hóa học chính xảy ra trong quátrình là phản ứng cắt mạch và hòa tan lignin. Phảnứng cắt mạch cellulose là phản ứng phụ làm giảm hiệusuất của quá trình và chất lượng bột giấy. 95
  • 96. Dăm gỗ sạch Thiết bị nấu Dịch trắng Bột gỗ “sống” Sàng thô Dịch đen Sàng tinh Rửa Bột sunfat Đậm đặc Cô đặc Bể hòa tan Lò đốt thu hồi Kiểm Sunfat Natri Dịch nóng chảy hóa chất hóaHình 2.3: Sơ đồ quy trình sản xuất bột Kraft2.10.2.Một số định nghĩa quy ước−Nồng độ dịch nấu+Hàm lượng kiềm tổng = NaOH + Na2S + Na2CO3 +0,5 Na2SO3 (tính theo Na2O)+Hàm lượng kiềm hoạt động = NaOH + Na2S (tínhtheo Na2O)+Hàm lượng kiềm hữu hiệu = NaOH + 0,5 Na2S (tínhtheo Na2O) 96
  • 97. +Độ hoạt động = tỷ lệ phần trăm lượng kiềm hoạtđộng/lượng kiềm tổng.+Hiệu quả quá trình kiểm hóa (cho dịch trắng) =NaOH/Na2S + Na2CO3+Độ kiềm = NaOH/NaOH + Na2S (%)+Độ sunfua = Na2S/NaOH + Na2S (%)+Độ khử cho dịch xanh = Na2S/Na2SO4 + Na2S + cáchợp chất chứa lưu huỳnh.+Phần muối sunfat không bị khử là phần Na2SO4 cótrong dịch xanh.+Hóa chất tiêu tốn bổ sung là lượng Na2SO4 haynhững hóa chất chứa Natri khác được biểu diễn nhưNa2SO4 được thêm như hóa chất mới cho sản xuất 1tấn bột.2.10.3.Các dung dịch sử dụng cho quá trình nấu−Dịch trắng : là dung dịch ban đầu được nạp vào nồinấu gồm có NaOH 1M và Na2S 0,2M. pH của dungdịch trắng này từ 13,5-14. Các hoá chất như Na2SO4,Na2CO3, Na2S2O3 cũng có thể hiện diện do có sẵntrong thành phần của gỗ hoặc hóa chất và gây ảnhhưởng đến quá trình nấu. Hàm lượng OH- và HS- làthông số cần phải kiểm tra suốt quá trình qua chuẩn 97
  • 98. độ với acid HCl (Test ABC) để kiểm soát chất lượngnấu bột.−Dịch đen: là dịch thoát ra từ thiết bị nấu cùng với dămgỗ mềm, có màu sẫm và chứa các chất vô cơ, kimloại, hữu cơ như acid và metanol…Trong dịch này lưuhùynh bị oxy hóa thành SO42- và S2O32-.−Dịch xanh: là dịch sinh ra từ những chất vô cơ nóngchảy hòa tan trong nước ở thiết bị thu hồi. Thành phầnchủ yếu gồm các CO32- và OH- có thể chuyển qua dịchtrắng dùng điều chỉnh pH.Bảng 1.12: Thành phần hóa học của dịch đen, trắng vàxanh Dịch trắng Dịch đen Dịch xanh NaOH 53 6-7 8 Na2S 21 19 20 Na2CO3 15 36 60 Na2SO4 5 13 6 Na2S2O3 3 16 32.10.4.Các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình nấu Dưới tác dụng của các chất vô cơ có nhiều phảnứng xảy ra trong quá trình nấu như phản ứng cắtmạch của lignin thành các phân tử nhỏ hơn có khảnăng hòa tan, của các polyscrarit, các chất hưũ cơ, 98
  • 99. trích ly có trong thành phần gỗ. Cellulose tuy bền trongmôi trường kiềm nhưng cũng bị giảm chiều dài mạch.−Phản ứng của hydrat carbonĐề Acetyl hóa: là phản ứng xà phòng hóa nhóm metylcủa các hemicellulose và xảy ra nhanh nhất.−Oxy hóa và thủy phân : ở môi trường kiềm vànhiệt độ cao nên các thành phần hydrat carbon rất dễbị oxy hóa hay tham gia phản ứng thủy phân.−Phản ứng peeling: thể hiện sự mất mát hiệu suất khiso sánh lượng lignin bị hòa tan với lượng không lignincũng bị hòa tan.−Phản ứng của lignin Trong môi trường kiềm lignin được tách ra. Hàmlượng OH- và HS- ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suấttách. Thực nghiệm cho thấy rằng tách bằng Na2S thìcho bột có hàm lượng lignin thấp. Dung dịch nấusunfat chứa 18,5g/lít Na2S hiệu quả hơn dung dịch nấubằng soda mặc dù phần hydrat carbon cũng hòa tannhiều hơn. Tác dụng của ion HS- trong quá trình này làlàm tăng tốc độ hoà tan lignin và mang tính đặc trưng.−Phản ứng của cấu trúc β-O-4 99
  • 100. CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH HC OR2 HC OR2 HC OR2 HC S HC OR1 HC OR1 HC SH HC HO- HS- OCH3 OCH3 OCH3 OCH3 - O O O- O- CH2OH CH CH CH2OH OCH3 - OHC - S- SHC + H2O CH2OH OCH3 HC OH O- HC SH OCH3 - OHình 2.4:Phản ứng của cấu trúc β-O-4 trong quá trìnhnấu bột sunfat−Phản ứng của cấu trúc phenyl cumaran 100
  • 101. Cấu trúc này không bị cắt mạch nhưng liên kết etebị bẻ gãy sẽ dẫn đến sự hình thành các nhóm phenoliclàm tăng tính tan của lignin.2.10.5.Thu hồi dịch đen sau khi nấuChương 3 CHUẨN BỊ BỘT VÀ HÓA CHẤT CHO SẢN XUẤT GIẤY Chương 4 XEO GIẤY 101
  • 102. 11.1 GiớI thiệu máy xeoXeo giấy là công đoạn tạo hình tờ giấy. Công việc nàyđược thực hiện trên một thíêt bị đặc trưng gọI là máyxeo. Thíêt bị máy xeo đầu tiên xuất hiện vào cuối thếkỷ 18. Phát triển qua nhiều năm, kể từ những năm 70của thế kỷ 20 đến naymay xeo giấy đã có nhữngbước phát triển nhảy vọt ( ví dụ vận tốc có thể đạt1800m/phút, chiều rộng của lưới xeo có thể đạt10m).Tuy nhiên chúng luôn có nững phần cơ bản như: 1-Phần cung cấp bột ( gồm hệ thống phân phốI bột và thùng đầu) 2-Phần tạo hình (gồm lưới tạo hình hay gọI là lưới xeo và các chi tiết hút nước) 3-Phần sấy (có khi trong phần này còn bố trí cả phần xử lý bề mặt) Trong chương này sẽ đề cập phần 1 và phần 2, gọI là phầ ướt máy xeo. Một máy xeo dài, như được minh ở hình 11.1 có cơ cấu gồm những phần sau: Hình 11.1 ******************** -Hệ thống phân phốI: giữ nhiệm vụ cung cấp huyền phù bột từ hệ thống ống dẫn một cách đồng đều đến trước máy xeo. 102
  • 103. -Thùng đầu: sẽ cung cấp những tia bộtđồng nhấtcho một lưới tạo hình chyuển động liên tục (lướixeo).-Lưới xeo dài: là một băng lưới chuyển động vô tận(không có điểm kết thúc) và trên đó lớp đệm sợi sẽđược hình thành khi nước được thoát qua lưới.-Băng giấy sau khi được tạo hình sẽ đi qua một dãynhững trục ép để tách bớt nước và làm cho lớp đệmsợi trở nên vững chắc hơn (do lúc này các sợi đượctiếp xúc dễ hơn).-Phần nước còn lạI trong lớp đệm sợi kế đó đượccho bay hơi, liên kết sợi được phát triển khi bănggiấy tiếp xúc với một chuổI nhiều ống hình trụ có gianhiệt trong một buồng sấy.-Giấy được cán qua những khe éptrục để giảm bềdầy và làm cho tờ giấy phẳng hơn.-Giấy sau khi sấy khô và cán l1ng được thành cuộnlớn.-Máy xeo dài theo như mô tả có thể được cảI tiến đểcó những thiết kế thích hợp cho việc sản xuất nhiềuloại giấy. Ngày nay, trên những máy xeo hiện đạicòn trố trí thêm bộ phận gia keo, bộ phận tráng, bộphận ép quang… 103
  • 104. 11.2 Hệ thống phụ trợ Bao gồm các bơm, để chuyển vận, đong đo, pha loang, phốI trộn. Kế đến là hệ thống thíêt bị sàng, tinh chế bột trước khi vào máy xeo. Sơ đồ hệ thống phụ trợ đơn giản của máy xeo được minh họa ở hình 11.2 Sơ đồ khái quát quy trình chuẩn bị huyền phù bột cho máy xeo Hình********************* 11.3Thùng đầu và bộ phận phân phốI bột cho máy xeo11.3.1Thùng đầuVai trò của thùng đầu là nạpnạp liệu huyền phù bộtvào lưới xeo nhờ hệ thống bơm. Huyền phù bột đượcvận chuyển trong các ống dẫn, chảy qua những cửathoát có tiết diện hình chữ nhật đều đặn, đồng nhất vểkích thước trên suốt chiều rộng lưới xeo và với tốc độrất ổn định theo hướng máy chạy. Vì sự tạo hình và độđồng nhất của sản phẩm giấy sau cùng phụ thuộc vàosự phân tán đồng đều của sợi và chất độn, thiết kế vàđiều kiện vận hành của thùng đầu là một chỉ tiêu quyếtđịnh khẳ năng làm việc của một máy xeo. Nhữngnhiệm vụ chính của thùng đầu cần phải đạt là : 104
  • 105. 1-Đưa huyền phù bột lên máy xeo một cách đồng đềutrên suốt chiều ngang của máy.2-Đồng nhất được các dòng chảy và nồng độ huyềnphù bột3-Đồng nhất được tốc độ dòng bột theo hướng chạycủa máy4-Tạo và kiểm tra được chế độ chảy rối, ;oạI bỏ đượchiện tượng kết tụ sợi trong huyền phù.5-Nạp huyền phù bột cho lưới xeo qua hệ thống cácmôi phun với độ mở và độ nghiên thích hợp của môi.Ngoài ra những thông số về thiết kế cũng rất quantrọng đốI với sự vận hành máy như :-Độ sạch-Tính dễ vận hành-Tính chính xác trong kiểm tra các hoạt động củathùng đầu-Tính ổn định về hình dạng, độ mở của mộI phun.Thùng đầu có thể được phân loại tùy theo yêu cầu vềtốc độ nạp liệu huyền phù bột cho lưới xeo, như loạithùng đầu hở và thùng đầu kín (còn gọI là thùng đầuáp lực). Loại thùng kím gồm 2 kiểu thíêt kế là thùng kínđệm khí và thùng kín thủy lực. Kiểu đệm khí củ hơn, làloại thùng kín có mực huyền phù bột thay đổi. Kiểu 105
  • 106. thủy lực thì hiện đại hơn, là loại thùng được nạp đầyhòan toàn.Trong loại thùng đầu thủy lực, tốc độ phun bột vào lướiđược điều chỉnh bằng áp suất của bơm nạp liệu.Trong loại thùng đầu đệm khí, năng lượng phun bộtcũng được đều chỉnh bằng áp suất của bơm nhưngmực chất lỏng phải được duy trì, cột áp bị giảm dầnbởI áp suất không khí trong vùng không gian nằm trênmực chất lỏng. Áp suất tổng cộng trong thùng đầuđược xác định theo tốc độ tia bột từ mộI phun, theophương trình BernoulliV=K* *****Tia bột khi ra khỏi môi phunsẽ bị biến dạng, như bềdày sẽ giảm đi hay dòng bột có khuynh hướng dốc vềphía dưới. Bề dày dòng bột từ môi phun và vận tốc tiaphun sẽ xác định lưu lượng bột thoát ra từ thùng đầu.Độ mở môi phun không biểu thị trực tiếp bề dày của tiabột, nên sự co của tia bột phải được xem xét nếu nhưtốc độ dòng được tính toánhình 11.3: Mặt cắt ngang của thùng đầu hở******************************hình 11.4 thiết kế thùng đầu kín đệm khí********************* 106
  • 107. hình 11.5 hình chụp phía trong một thùng đầu kín đệmkhíTrong loại thùng đầu hở, có trang bị những tấm chặnđể điều chỉnh dòng. Loại thùng đầu này được sử dụngở những máy xeo cũ có tốc độ thấp (<300m/phút). Ápsuất của cột chất lỏng được sử dụng để điều chỉnhvận tốc phun bột thích hợp. Hình 11.3 là sơ đồ thiếtkế` cơ bản của một thùng đầu hở đơn giản. Khi tốc độmáy xeo gia tăng, việc tăng chiều cao huyền phù bộttrong thùng trở nên khó khăn và lúc này sử dụng loạithùng kín sẽ thuận lợI hơn. Một loại thiết kế củ nhưngcơ bản của thùng đầu kín đệm khí được minh họa ởhình 11.4. Hoạt động của các loại thùng kín phụ thuộcvào chuyển động quay, các trục có đục lỗ để tạo nênsự chảy rối và để điều chỉnh tốc độ. Ngoài ra, còn cóbố trí buồng phốI trộn bột, là nơi tiếp nhận bột từ hệthống phân phối. Kế tiếp buồn phốI trộn là một chổ thắt– thực chất là một khe hẹpđiều chỉnh được. Khe nàygiữ vai trò quan trọng, nếu khe quá rộng dòng bột cótốc độ cao từ các ống dẫn sẽ khá bền khi chảy quakhe này. Còn nếu khe quá hẹp có thể gây ra sự chảyrối. Hình 11.5 là hình chụp phía bên trong thùng đầuloại đệm khí. 107
  • 108. Hình 11.6 và 11.7 minh họa hai thiết kế phổ biến loạithùng đầu thủy lực. Trong loại này, các trục đục lỗ chỉđược sử dụng một cách hạn chế (vì với các trục nàysẽ gây ra hiện tượng sợi bị vướng vào các lỗ và gây rasự bất ổn định cho dòng chảy). Lực chuyển dịch sẽcung cấp sự chảy xoáy và làm xáo trộn khốI bột.Hình 11.6 Thùng đầu thủy lực “ Converflow”**************11.3.7 Sự vận hành của thùng đầuThông số vận hành chính cửa thùng đầu là nồng độ vànhiệt độ của huyền phù bột, tỉ số tốc độ tia bột/tốc độlưới. Thông thường,nồng độ bột được giữ đủ thấpđểcó sự tạo hình tốt, nhưng nồng độ này phải hoàn toànthương thích với khẳ năng thoát nước trên lưới xeo vàcho phép một sự bảo lưu thích hợp các thành phầnmịn trong huyền phù bột. Do nhiệt độ cao sẽ cảI thiệnkhẳ năng thoát nước, nhiệt độ và nồng độ bột là haithông số có liên quan với nhau. Định lượng giấy có thểđược điều chỉnh bằng cách tăng hay giảm mở củamôi phun. Vì lưu lượng bột được kiểm tra chỉ bằngvan định lượng, việc thay đổI độ mở môi phun sẽ ảnhhưởng cơ bản lượng nước trắng thoát qua lưới xeo. Tỉsố tốc độ tia bột/tốc độ lưới thường được điều chỉnh 108
  • 109. đến giá trị xấp xỉ bằng 1 để có được sự tạo hình tốtnhất. Nếu tốc độ tia bột <tốc độ lưới,ta nói băng giấyđược hình thành theo kiểu “kéo dãn”. Nếu tốc độ tiabột > tốc độ lưới, ta nói băng keo giấy được hìnhthành theo kiểu “chùng sợi”. Đôi khi cần phải “kéo dãn”hay “chùng sợi” một ít băng giấy trên lưới để cảI thiệnđộ thoát nước hay thay đổI sự định hướng của sợi.Thực tế không đo được tốc độ tia bột nhưng có thểđiều chỉnh nó dựa vào áp lực thùng đầu.11.4 QUÁ TRÌNH TẠO HÌNH TỜ GIẤY11.4.2 Lưới xeo dàiPhần lưới của máy xeo dài (gọI là máy xeo)được minhhọa ở hình 11.19. Lưới xeo là một băng lưới chạy vộtận được dệt rất mịn. Cho đến cuối năm 1960, chỉ cóloại lưới bằng kim loại ( thường là thau phopho). Ngàynay phần rất lớn các lưới xeo được làm bằng chất dẻothay thế cho lưới kim loại vì thờI gian sống của chúngkéo dài hơn rất nhiều lần (cao hơn khoảng 10 lần sovới lưới kim loại).Lưới xeo chuyển động giữa hai trục lớn – trục ngực bốtrí ngay cạnh thùng đầu và trục bụng bố trí ỡ đầu bênkia lưới. Trục ngực là trục đặc rất đanh cứng và giữvai trò là chỗ đỡ lưới trên máy xeo dài. Trục bụng là 109
  • 110. trục rỗng có đục lỗ chứa một hay hai hộp chân khôngđể hút nước từ lớp đệm sợi. Phần lớn trong cáctrường hợp, lực tác dụng để làm chạy phần lưới đượctruyền động vào trục bụng và trục ngực. Có nhiều chitiết được lắp đặt giữa trục ngực và trục bụng làmnhiệm vụ đỡ lưới và tách nước. Các chi tiết này đượcbố trí theo nhiềI kiểu khác nhau phụ thuộc vào từngyêu cầu cụ thể.Hình 11.19 Thiết kế tổng quát máy xeo dài phần ướt **********Phần lớn các máy xeo dài ngày nay đều có một tấmđịnh hình đặt dướI lưới ngay sau trục ngực, tiếp theođó là một số tập hợp những dao gạt nước, những trụcđỡ vả tấm chặn. Lưới xeo kế đến sẽ qua những chi tiếtcó độ chân không tăng dần, như từ những hộp hút ướtđến hộp hút chân không khô và sau cùng là trục ép cóđộ chân không cao.Ngoài ra, còn có trục chuyển hướng dễ dẫn lưới quayvề phía trục ngực. Trục căng, trục dẫn để kéo cănglưới và duy tri lưới ở đúng vị trí. Một số vòi nướcđược bố trí để rửa sạch lưới, tránh hiện tượng lưới bịbít lỗ . 110
  • 111. Trên những máy tốc độ chậm (<400m/phút) có thể lấpđặt thêm những hệ thống “trợ tạo hình “(xem phần11.4.5) như là có khả năng gây ra sự dao động cholưới xeo theo chiều ngang. Hoặc còn có bố trí gờ caosu ở hai bên mép lưới xeo để giữ huyền phù bộtkhông bị chảy tràn ra hai bên lưới. Tuy nhiên, các hệthống trợ tạo hình này không thể hiện rõ vai trò trênmáy xeo tốc độ cao vì sự tạo hình gần như tức thờI.1-Trục ngựcCòn gọI là trục đảo chiều chuyển động của lưới. Đượcđịnh vị ngay dướI môi phun, đường kín của nó phụthuộc chiều rộng máy xeo và có độ bền cao để có thểchịu được áp lực của lưới xeo tác dụng lên nó. Trụcngực trên các máy xeo hiện đại có phủ cau su. Trụcngực được trang bị kèm theo một dao gạt nước ởtrạng thái “lắc lư” có nhiệm vụ giữ cho trục được sạchvà để lấy đi lớp nước. Một vòi rữa cũng thường đượcđặt dướI môi phun để nạp đầy nước cho khoảngkhông gian giữa môi vả trục ngực. Nước sẽ đuổI khíqua các lỗ lưới, vì sự có mặt của khí là đều hoàn toànkhông có lợI, khí nó bị lẫn trong huyền phù bột sẽ cóthể gây ảnh hưởng xấu cho quá trình thoát nước trên 111
  • 112. lưới, sẽ sinh bọt và làm xuất hiện những lỗ trống trêngiấy.2- Tấm định hìnhKhoảng các giữa trục ngực và chi tiết hút nước ầu tiênảnh hưởng nhiều đến sự tạo hình cho tờ giấy. DướItác dụng của trọng lượng và áp suất của lớp bột đượccung cấp từ thùng chứa lưới sẽ bị võng do trongkhoảng không gian này nó không được nâng đỡ bởImột chi tiết nào cả. Như vậy khi lưới qua chi tiết hútnước đầu tiên sẽ có sự thay đổI khá đột ngột về đặctính thủy lực và chính sự thay đổI này sẽ gây ra sựbất ổn định thủy lực và có ảnh hưởng xấu cho sự địnhhình tờ giấy. Hiện tượng này khá rõ đốI với máy xeorộng và vận tốc cao với trục ngực có đường kính lớn(để tránh sự uốn) và như vậy khoảng cách đến chi tiếthút nước đầu tiên là khà dài. Tấm định hình đã đượcđưa vào khoảng không gian này để đỡ lưới, tránh hiệntượng võng. Những tấm định hình đầu tiên là nhữngtấm kim lọai đơn giản với nhiệm vụ chính là đỡ lướixeo, còn đốI với sự tạo hình tờ giấy vai trò của nó cònrất hạn chế. Các tấm định hình được chế tạo gần đâylà sự kết hợp của nhiều tấm kim loại, nhiệm vụ của nóđược nhân đôi – đỡ lưới và làm chậm quá trình thoát 112
  • 113. nước ở giai đoạn đầu, nhằm làm giảm sự mất mátthành phần mịn, chất độn và cảI thiện sự tạo hình. Vịtrí tương đốI của tấm định hình đốI với trọng tâm củatrục ngực cũng là một thông số quan trọng, nó đượcxác định tùy thuộc vào tốc độ của máy xeo và vị trítương đốI của hai môi phun. Hìng dạng của dao gạtđầu tiên trên tấm định hình cần thỏa điều kiện là chophép bố trí được tấm định hình rất gần với trục ngựcđể có thể tốI ưu được gốc phun của tia bột thuận lợIcho sự tạo hình. Chính do sự thoát nước bị chậm lạI,mà máy xeo dài cần có những bộ phận hút nước tiếptheo sau đó. Vật liệu chế tạo tấm định hình cũng làmột yếu tố quan trọn, nó cần có độ bền đặc biệt cao vìsự mài mòn của nó ảnh hưởng trực tiếp đến sự tạo tờgiấy.hình 11.20 Tấm định hình************Tấm định hình được sử dụng đặc biệt cho loại máyxeo vận tốc thấp và trung bình …ĐốI với những loạimáy vận tốc cao thì trong một số trường hợp đặc biệt,một quá trình thoát nước quá nhanh không thích hợpnhư không đủ thờI gian cho sự phân bố đồng đềucủasợi trên lưới, hay có quá nhiều các phần tử mịn bị kéo 113
  • 114. qua lưới, hoặc có hiện tượng gây ra vết lưới trên giấy(do băng giấy ép sát vào lưới) và điều này còn gây khókhăn cho việc bóc lớp giấy khỏi lưới, kết quả là làmđứt giấy.3- Trục đỡ và tấm chắnTiếp sau tấm định hình, nhiều chi tiết hút nước đãđược bổ sung để tách nước và để tạo ra sự xáotrộnbảo đảm cho sự tạo hình được tốt. Trước hết phảikể đến trục đỡ. Cho đến trước năm 1960, trên máyxeo dài hầu như chỉ sử dụng trục đỡ trong vùng thoátnước tự nhiên(không cưỡng bức bằng chân không) để khơi màu chosự định hình trên máy xeo. Chúng tách nước nhờchân không hình thành từ góc nước giữa trục và lưới,đồng thờI nó cũng đỡ lưới. Đây là những trục rỗngbằng đồng, thép hoặc nhôm và thường được phủ lớpcao su phía ngoài để cảI thiện độ thoát nước và tránhsự mài mòn cho cho lưới. Chúng phải thật thẳng, đanhchắc và cân bằng về mặt động học. Vì bất kỳ một daođộng hay uốn vẹo nào dù nhỏ đều gây ra những ảnhhưởng xấu đến sự tạo hình của tờ giấyHình 11.21 Minh họa góc nước tạo thành với trục đỡ 114
  • 115. Độ bền động học của một trục quay được xác định bởIchiều dài và đường kính của nó. Khi chiều dài tăng độbền sẽ giảm và khi đường kính tăng độ bền sẽ tăng.Từ đây ta thấy rằng đốI với những máy xeo càng rộngvà tốc độ càng lớn, đường kính các trục đỡ sẽ càngtăng.Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng khi trục đỡ quayđược xác định bởI chiều dài và đường của nó. Khichiều dài tăng độ bền sẽ giảm và khi đường kính tăngđộ bền sẽ tăng. Từ đây ta thấy rằng đốI với nhữngmáy xeo càng rộng và tốc độ càng lớn, đường kínhcác trục đỡ sẽ càng tăng.Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng khi trục đỡ quay vàtiếp xúc với lưới xeo , nó sẽ tạo nên một độ chânkhông tại góc thoát giữa trục và lưới – gọI là gócnước. Góc nước sẽ dài ra khi đường kính trục càngtăng. Độ chân không này chính là động lực hút nướcnhưng đồng thờI cũng làm cho lưới bị võng xuống. Độlớn của chân không sinh ra được xác định bởI tốc độquay của trục. H11.22 cho ta thấy biểu đồ của chânkhông tạo ra từ một trục đỡ quay với tốc độ600m/phút và 750m/phút. Chân không sinh ra được đovà được tìm thấy xấp xỉ *V2/2R, với R là bán kính trục 115
  • 116. và V là tốc độ của lưới. Độ chân không này không ảnhhưởng đốI với sự thoát nước của đệm sợi, nghĩa làprofix áp suất độc lập với độ ẩm của lớp đệm sợi cũngnhư các thông số liên quan quá trình thoát nướcHình 11.22 Độ chân không tạo được từ hai trục đỡ cóvận tốc quay khác nhau****************Khi tốc độ quay của trục tăng (750m/phút),chân khôngsinh ra lớn, góc nước lớn và gây ra hiện tượng nướcbị bắn ngược từ mặt dướI lưới và như vậy sự tạo hìnhbị ảnh hưởng nghiêm trọng. Tuy nhiên, cũng cần nóithêm rằng hiện tượng bắn ngược trở lạI lưới có thểxãy ra ở tốc độ thấp hơ, ví dụ 390m/ phút nếu nhưdòng bột từ thùng chúa không ổn định.Để có thể giảm độ chân không sinh ra từ các trục đỡ,ở phần đầu của vùng tạo hình, các trục thường đượckhắc rãnh vì chân không chỉ được sinh ra tại chỗ tiếpxúc giữa trục và lưới. Về số lượng các trục đỡ, nó phụthuộc vào tốc độ máy. Các rãnh thường có bề rộngkhoảng 3-6mm và sâu khoảng 1.5-9.5mmỞ những máy có tốc độ qúa cao, nước được kéo theoqua lưới do không đủ thờI gian chảy xuống trước khiđến trục đỡ kế tiếp, sẽ bám vào mặt trục đỡ. Và dướI 116
  • 117. tác động của lực ly tâm nó được bắn ngược trở lạI mặtdướI lưới và làm hỏng quá trình tạo hình. Để tráchhiện tượng này các tấm chắn nước đã được đưa vàogiữa các trục đỡ.Hình 11.23 *********Tấm chắn được bố trí giửa các trực đỡ tấm chắn (a)(b) tấm chắn kết hợp dao gạtNhững tấm chắn nước đầu tiên chỉ là những lá kimloại đơn, được đặt rất sát với lưới nhưng không đụnglưới. Chúng hứng phần nước được hút từ trục đỡ vàlàm lệch hướng chảy của nó, như vậy làm cho nó cáchxa hơn góc và tạo giữa lưới và trục đỡ kế tiếp. CáchgiảI quyết này được xem là hiệu quả cho đến khi tốcđộ các máy xeo giấy tăng quá cao, đến giớI hạn mà ởđó độ đanh chắc của tấm chắn nước không còn đạtyêu cầu nửa. Nước lạI thoát qua đỉnh của trục đỡ kếtiếp với một lượng đáng kể gây ra ảnh hưởng xấu choquá trình tạo hình. Giai đoạn tiếp theo của những cảItiến khoa học kỹ thuật là việc chế tạo những tấm chắnnước loại một đỉnh và hai đỉnh. Những tấm chắn nàyđược đặt tiếp xúc với lưới, hứng nước từ lưới xeo hiệuquả hơn. Tấm chắn nước thường được bố trí trongmột cái hộp để tăng độ bền và độ ổn định hơn, sẽ 117
  • 118. không bị lệch hay bị võng trong quá trình sử dụng, vìbất kỳ một sự biến dạng nào đều có ảnh hưởng đếnsự tạo hình.Hình 11.24 tấm chắn kiểu một đỉnh a và hai đỉnh bHình******************4- Dao gạt nước Như phần trên đã trình bày, một độ chân khôngcao có thể được hình thành từ những trục đỡ vớinhững vận tốc cao. Nhưng thật không dễ dàng kiểmsoát nó và ngườI ta đôi khi không thể giảI quyết đượcnhững trục trặc gặp phải trong quá trình định hình chotờ giấy. Và từ đó có nhu cầu sử dụng thêm những chitiết hút nước mớI khác. Trong số này, được kể đếntrước tiên là dao gạt nước thủy lực được cộng bố vàonăm 1956. Những chi tiết hút nước mớI này tạo ra mộtđộ chân không thấp hơn nhiều và do vậy ít gây ảnhhưởng xấu cho sự tạo hình trên lưới xeo. Dao gạtnước có thể được mô tả một cách khái quát là mộttấm kim loạI cố định và đanh chắc, nó đỡ lưới trên mộtkhỏang ngắn và tạo với lưới một góc rất nhỏ (<40)nhằm mục đích tạo nên góc nước có vai trò giảm áp.Để giảm ăn mòn cho dao gạt, ngày nay ngườI ta đưa 118
  • 119. vào miếng đệm bằng vật liệu ceramic ở chổ chịu màimòn nhất hay là chổ tiếp xúc với lưới.Hình 11.25*******************Hình 11.26************************Biểu đồ so sánh áp suất của dao gạt nước và của trụcđỡ được trình bày ở hình 11.27 ta thấy rõ rằng sựthoát nước với dao gạt êm dịu hơn nhiều so với trụcđỡ (độ chân không kém hơn). Vết lưới trên mặt giấynhờ vậy được giảm nhiềuHình 11.27a*************8Hình 11.27b**********Lượng nước lấy đi từ mộ dao gạt nước ít hơn là từmột trục đỡ, tuy nhiên dao gạt nước chiếm một khônggian nhỏ hơn nhiều so với trục đỡ. So sánh trên cùngmột chiều dài lưới xeo. Thể tích nước thoát với daogạt lớn hơn 50%. Hơn nữa góc của dao gạt có thểđược tăng hoặc giảm để thay đổI độ chân không khimuốn điều chỉnh sự khuấy đảo trên lưới xeo cũng nhưlà lượng nước thoát. Kết quả nghiên cứu cho thấyrằng quá trình thoát nước hiệu quả khi dao gạt có bềmặt cong hơn bề mặt phẳng.Hình 11.28************Hình 11.29***********8 119
  • 120. Biểu đồ so sánh áp suất của nhiều loạI dao gạt nướcvà của trục đỡ được trình bày ở hình 11.28 và hình11.29.Từ đây ta thấy rằng với trục đỡ, độ chân khôngtăng rõ khi tốc độ máy tăng. ĐốI với các dao gạtnước, độ chân không và tốc độ máy có mốI quan hệphức tạp hơn tùy thuộc vào thiết kế dao gạt. Như đốIvới loại dao gạt có bề mặt lõm (loạI thế hệ thứ hai),cường độ chân không tạo thành không cao nhưng lạIcó hiệu lực trên một đoạn lưới dài và do vậy nó vẫnbảo đảm một quá trình thoát nước hiệu quả. Cườngđộ chân không của dao gạt nước sẽ tăng vớI góc vátcủa dao gạt và chiều dài dao gạt. Chân không của daogạt tỉ lệ thuận vớI bình phương tốc độ máy. Tuy nhiênkhác vớI trục đỡ là lực chân không của dao gạt tăngkhi độ kháng thoát nước của lớp đệm sợI tăng. Ví dụmột dao gạt bố trí ở gần cuối lưới (đầu khô) sẽ cho độchân không cao gấp hai lần so vớI khi dao gạt đươcđặt ngay sau tấm định hìnhNhưng việc sử dụng dao gạt nước gây ra một số vấnđề như;-Sự ma sát giữa dao gạt nước vớI lưới sẽ làm hưhỏng hoặc lưới hoặc mặt trên dao gạt 120
  • 121. -Qúa trình thoát nước của nó sẽ rất chậm khi vận tốcdướI 250m/phút.-Trong một số trường hợp vẫn phảI bố trí thêm vài trụcđỡ để tái tạo sự chảy rối cho huyền phù bột nhất là khibột được thủy hóa và chổI hóa khá lâu.Ngoài ra, còn có một dạng dao gạt nước kết hợp hútchân không nhằm cảI thiện khẳ năng thoát nước vềcường độ lẫn cự ly trên lưới xeo hình 11.30 so sánhđộ chân không của dao gạt nước có và không có hútchân không.Hình 11.30*****************Hình 11.31****************Hình 11.32*******************5-Hộp chân không ướt Qúa trình thoát nước từ các trục đỡ và dao gạtnước không thể được điều chỉnh dễ dàng vì kíchthước của chúng được xác định theo vận tốc trungbình của máy, ví dụ như trường hợp muốn có một quátrình thóat nước thật nhanh để giấy được định hìnhngay sau khi huyền phù bột ra khỏi thùng chứa. Hộpchân không ướt cho phép ta thực hiện và kiểm tra sựthóat nước nhanh này. Xét về mặt cấu tạo có thể xemđây là một dao gạt có kết cấu chân không, nó như một 121
  • 122. cái hộp, có một bàn phẳng xẻ rãnh và một cửa thoátnước.Bề mặt tiếp xúc vớI lưới chiếm một khỏang nữa bềmặt các khe để bớt trở lực của lưới. Sự giảm áp đượctạo nhờ một cột nước, thường có thể được hỗ trợthêm bằng một độ chân không nhưng việc thực hiệnphảI đảm bảo không có sự sục của không khí vàohuyền phù bột trên lưới ( như trường hợp của hộp hútchân không khô) Trong lọai hộp chân không có loạIgiảm áp thấp, 25cm cột nước, phần khí bị kéo theonước trắng sẽ được tách trong một ống nốI thông vớIphần đầu của hộp chân không. Còn trong loạI hộpchân không có độ giảm áp cao, như 51 cm cột nước,khí kéo theo nước trắng có thể được lấy đi nhờ bơmchân không trong một hệ thống tách biệt vớI hộp chânkhông. Độ giảm áp được giữ khá lâu, dướI 1 mét cộtnước, để có thể tách được nhiều nước mà không gâyxáo trộn gì cho lớp đệm sợi. Hình 11.33 là kết quả sosánh giữa quá trình thoát nước từ dao gạt và từ hợpchân không ướt.Hình 11.33***************7- Trục bụng 122
  • 123. Trục bụng là chi tíêt hút nước cuối cùng trên mộ máyxeo dài. Trục này hoạt động ở độ chân không cao,khỏang 40-63cmHg tùy thuộc vào định lượng và chủngloạI của sản phẩm giấy. Băng giấy trước khi qua trụcbụng có độ khô khỏang 12-18%và sẽ tăng đến 18-25%sau khi ra khỏi trụ. Nước lấy đi tại trục bụng nhở lựchút chân không đặt bên trong trục. Tại tốc độ thấp,nước và không khí được kéo vào trục bụng qua hộphút chân không (lúc này phảI có hệ thống tách khí khỏihệ nước trắng của máy xeo). Khi tốc độ cao hơnsẽ cóthể gây ra hiện tượng nước qua lưới bị bắn do lực lytâm.Trong trường hợp này sẽ bố trí thêm một cái chặn(wipe) để ngăn không cho nước bị bắn ngược lênbăng giấy trên lưới hoặc là bị bắn vào chỉnh lưới.Hình 11.35**************11.4.3Lưới xeoLưới xeo là loạI vật liệu dệt làm từ sợI polyester. Lướichạy trên một quỹ đạo không có điểm dừng trên máyxeo và được dệt thành dạng ống (không có chỗ nốI).Độ khít của của sợI, đường kính của sợI, độ chịu gấpcủa sợi…rất đa dạng và cần chọn lựa loạI thích hợpđể đảm bảo chất lượng của sản phẩm giấy. Cấu trúcvật liệu dệt gồm những sợI dọc là sợI định hướng 123
  • 124. theo chiều chạy của máy và những sợI ngang. Chúngđược đan kết vớI nhau theo nhiều kiểu và ngày naylưới xeo thường có cấu trúc 2 hoặc 3 lớp. Những chứcnăng cơ bản của lưới xeo là -Làm mặt sàng để tách bỏ nước khỏi huyền phùbột giấy-Làm giá đỡ băng giấy và có độ bền cơ học thích hợp.Sự thóat nước qua lưới xeo được đặc trưng bằng tỉ lệđiện tích mở, độ thấm ướt của lưới, thể tích lỗ trống vàsự phân bố lỗ trống.Phụ thuộc vào yêu cầu của từngloại giấy, loại máy mà cần có sự thoát nước mau haychậm và lưới xeo phải tương thích với các thiết bịthoát nước trên máy xeo. Chức năng đỡ giấy của lướilà khẳ năng giữ sợi và các thành phần khác trên mặlưới. Độ bền cơ học của lưới liên quan đến khẳ năngchạy trên máy xeo trong một thởi gian dài mà không bịkéo căng hay bị co rút. Các tính chất này đều có liênquan với nhau nên cần được xem xét trong mối tươngquan.11.4.4 Sự biến thiên thoát nước trên lưới xeoThông thường nước phải được thoát ra một cáchđồng đều trên lưới xeo, nghĩa là không có sự khác biệtcủa những vùng chết và những vùng thoát nước quá 124
  • 125. nhanh. Hình 11.36 là đường biểu diễn sự biến thiêncủa lượng nước được tách ra dọc theo lưới theo chiềumáy chạy. Hiệu quả tương đối của vùng tạo hình trênmột máy xeo dài phụ thuộc chủ yếu những yếu tố sau:Vị trí lắp đặt và loại chi tiết hút nước được sử dụng.-Đặc điểm của lưới xeo-Áp lực lưới-Đặc điểm của huyền phù bột (độ nghiền, phụ gia…)-Chiều cao lớp huyền phù bột-Nhiệt độ nồng độ huyền phù bột-Tốc độ lướiHÌNH 11.36**********HÌNH 11.37************HÌNH 11.38************Rõ ràng là để được mục đích, vị trí của các chi tiết hútnước phải tương thích với đặc điểm của huyền phùbột và của lưới. Ví dụ sự thoát nước bằng dao gạt thìthực tế bị hạn chế bởi độ nghiền của bột hay chiều caocủa lớp huyền phù bột. Trong trường hợp sản xuấtgiấy báo – là loại chảy chậm, việc tách nước có thểlàm tăng nồng độ bột tối đa là 2%. Với loại giấy dàyhơn (như một số loại bao bì), rất khó để đạt nồng độtrên 1.5-1.7 .Tuy nhiên, với loại giấy mịn, nồng độ bột 125
  • 126. có thể đạt được 3% mà không cần chi tiết hút nước.Cần tìm cách để tách nước đến mức tối đa có thể vớinhững chi tiết tĩnh và chi tiết hút chân không êm dịutrước khi sử dụng những chi tiết có độ chân khôngcao. Phương án này cho phép giảm được mài mòncho lưới xeo và năng lượng tiêu tốn để kéo lưới. Bằngkhảo sát qua kính hiển vi, ta nhân thấy được sự khácbiệt rõ giữa mặt lưới (mặt dưới của giấy, tì trên lưới)và mặt chăn (mặt trên) ủua băng giấy.(H.11.37)Khái quát, có thể chia lưới xeo thành bốn phàn táchbiệt như biểu diễn trên hình 11.38. Sự thoát nước đầutiên xãy ra ở vùng nạp liệu, và vùng sát cạnh môi phunnhư trên hình gọi là vùng xáo trộn, đây là giai đoạn cóảnh hưởng chủ yếu đối với tính chất của tờ giấy.. Sựthoát nước này phụ thuộc góc của tia phun bột và vị trícủa tấm định hình . Sự thoát nước ở đây được diễn ranhờ lực trọng trường và là một quá trình êm dịu. Ngoàira cũng có thể điều chỉnh để có` được sự thoát nướcthuận lợi hơn ở tấm định hình bằng cách chọn lựahình dạng các dao gạt hay tấm định hình cho phù hợp.11.5 MÁY XEO LƯỚI ĐÔICho đến năm 1950, tất cả các nhà máy sản xuất giấyvà bìa catong dều sử dụng máy xeo dài và máy xeo 126
  • 127. tròn (máy xeo tròn sẽ được đề cặp ở phần sau). Tuynhiên, các loại máy này có hạn chế tốc độ và chấtlượng sản xuất giấy. Vào năm 1953, từ khám phá củaD.Webster, một số máy xeo lưới đôi đã được đưa vàosử dụng. Khái quát đây là loại máy xeo có hai lưới vàbăng giấy sẽ được hình thành giữa hai lưới này.Phương án này cho phép hạn chế được tính hai mặtcủa tờ giấy. Có thể phân loại các máy xeo lưới đôithành những nhóm sau-Loại thay thế máy xeo dài-Loại cải tiến máy xeo dài-Loại cải tiến nhiều lưới-Loại xeo giấy vệ sinh11.5.1 Máy xeo lưới đội loại thay thế máy xeo dài Trong máy xeo lưới đôi, môi phun của thùng đầuđược tiếp xúc ở khe hội tụ giữa hai lưới. Tuỳ thuộcvào thiết kế của từng loại máy xeo, sự thoát nước giaiđoạn đầu có thể xãy ra theo một bên lưới hoặc cả haibên lưới. Động lực thoát nước là do áp suất được hìnhthành từ lực ép ở giữa hai lưới và một số chi tiết hútnước bố tríphía ngoài. Khi lớp đệm sợi được hìnhthành trên cả hai mặt lưới,trở lục thoát nước gia tăngdần và áp lực của huyền phù bột cũng gia tăng. Chiều 127
  • 128. dài vùng tạo hình phụ thuộc vào tốc độ máy, địnhlượng, khẳ năng thoát nước của huyền phù bột, cũngnhư áp lực trên hai lưới và vị trí của các chi tiết hútnước. Sự phân tán bột đồng đều trong thùng đầu làthông số quan trọng vì băng giấy được hình thành gầnnhư tức thời ngay sau khi tia bột chạm lưới. Trongtrường hợp này, góc va chạm của tia bột đối với lướicũng giữ vai trò quan trọng, hơn cả đối với máy xeodài. Có ba cơ cấu cơ bản của thùng phun bột lưới đôilà -Kiểu dao gạt -Kiểu trục -Kiểu kết hợp dao và trụcTrong kiểu dao gạt, nước thoát nhờ các dao gạt đượcsử dụng trên mặt lưới hội tụ để kiểm tra tốc độ của sựhội tụ và cũng để hướng dòng nước ép ra chảy vàocác mâm hứng. Một loại máy xeo lưới đôi kiểu daogạt được minh hoạ ở hình 11.44Hình 11.44***********Hình 11.45***************Trong kiểu trục sự hội tụ của hai lưới như là sự góiphủ của các trục chồng lên nhau. Một loại máy xeolưới đôi kiểu trục được minh hoạ ở hình 11.45 128
  • 129. Trong kiểu trường hợp, nước thoát theo cả hai cơ chếcủa kiểu dao gạt và trục H.11.46 là minh hoạ của máyxeo lưới đôi kiểu kết hợpHình 11.46*************11.8 ÉPHình 11.51.***********Mục đích cơ bản của quá trình ép trên máy xeo là táchnước và làm tăng độ bền cho băng giấy ướt. Ngoài racòn có những mục đích khác như tăng độ nhẵn, giảmđộ khối hay tăng độ chặc. Hình 11.51 minh hoạ vai tròcủa quá trình ép. Việc tăng độ bền cho băng giấy ướtbảo đảm được sự vận hành của buồng sấy. Vớinhững loại giấy tương đối mỏng, nó sẽ được chuyểntừ lưới qua phần chăn có cấu trúc đặc biệt, rồi qua mộtsố khe ép trước khi vào phần sấy. Tăng độ vững chắccho băng giấy là một yếu tố rất quan trọng, sau ép sựtiếp xúc giữa các sợi sẽ được gia tăng và như vậy liênkết sợi sẽ được phát triển trong quá trình sấy. Độ ẩmbăng giấy trong quá trình ép thường được biểu diễntheo nồng độ bột hay hàm lượng vật chất khô.11.8.1Diễn tiến quá trình trong khe ép 129
  • 130. Băng giấy được đi vào khe ép giữa hai trục, nóđược đỡ trong quá trình ép nhờ một chăn ép. Theođịnh nghĩa của Wahlstrom, ép là một hiện tượng chảyđược kiểm soát bởi sự chảy của dòng nước giữa cácsợi và từ lớp tường tế bào sợi. Có thể xem xét quátrình ép gồm bốn giai đoạnHình 11.52*************** Giai đoạn 1: bắt đầu quá trình nén của băng giấyvà chăn. Không khí được đẩy ra khỏi băng giấy vàchăn, không có sự phát triển của áp suất thuỷ lực vàdo vậy không có động lực cho sự thoát nước. Giai đoạn 2: băng giấy bão hoà và áp suất thuỷlực bên trong cấu trúc băng giấy làm cho nước dichuyển từ giấy sang chăn. Giai đoạn này tiếp tục chođến giữa khe ép, khi mà áp suất tổng gần như đạt cựcđại. Và khảo sát cho thấy rằng áp suất thuỷ lực đạtcực đại ngay trước điểm giữa khe ép một chút. Giai đoạn 3: khe ép được nới rộng cho đến khi lựcép thuỷ lực trong băng giấy bằng không, tương ứngvới độ khô cực đại của băng giấy. Giai đoạn 4: Cả băng giấy và chăn đều được “nớirộng” ra và băng giấy trở nên không bão hoà.Mặc dùlúc này có hình thành một “áp suất “âm (tạo chân 130
  • 131. không) trong cả hai cấu trúc, một số yếu tố làm chonước quay ngược từ chăn về băng giấy. Sự hấp phụnước này là một hạn chế cơ bản của quá trình ép táchnước. 11.8.2 Gíơi hạn của quá trình ép Hai yếu tố giới hạn qúa trình épChương 5 KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG BỘT GIẤY VÀ GIẤY ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT CỦA BỘT GIẤY VÀ GIẤY;Những sản phẩm thuộc loại giấy và bột giấy được biểuthị đặc điểm và được trao đổI trên cơ sở của nhữngquy ước về tên gọI cũng như các quy trình kiểm trađánh giá. Điều này giúp cho việc trao đổi thông tinđược thống nhất và dễ dàng hơn. Trong khuôn khổgiáo trình chúng tôi chỉ giớI thiệu một số thông số cơbản để đánh giá tính chất của bột giấy và giấy, nộIdung chi tíêt của các phương pháp đánh giá có thểtham khảo từ các tài liệu trong hệ thống kiểm địnhchuẩn hóa của Việt Nam hay quốc tế. 131
  • 132. 1.6.1 Các hệ kiểm định chuẩn hóa trên thế giới Các tổ chức hiệp hộI công nghiệp sản xuất bộtgiấy và giấy trên thế giớI được víêt bằng tíêng Anh vàđược gọI tên theo các chữ tắt, như:TAPPI: Technical Association of the Pulp and paperIndustry.CPPA-TS: Canadian Pulp and paper Association,Technical Section.SCAN: Scadinavian Pulp, Paper and Board TestingCommittee.ASTM: American Society for Testing and Materials.APPITA: Technical Association of the Australian andNew Zealand Pulp and Paper Industry.MỗI tổ chức trên có hệ kiểm định riêng, nhưng phổbiến và khái quát cho ngành giấy là hệ kiểm địnhTAPPI và SCAN.1.6.2 Mục đích việc kiểm tra, đánh giá:Để đảm bảo được tính ổn định vho sản xuất và chosản phẩm, việc kiểm tra đánh giá được tiến hành ởnhiều phân đoạn trong quy trình sản xuất với nhữngmục tiêu cụ thể khác nhau như: kiển tra nguyên liệu,kiểm tra điều kiện vận hành, kiểm tra chất lượng sản 132
  • 133. phẩm, kiểm tra các sự cố kỹ thuật hay lượng sảnphẩm bị hư hỏng, kiểm tra độ ô nhiễm môi trường….Trong quá trình kiểm tra, yếu tố đặc biệt quan trọng làđộ chính xác. Để có những sai số ở mức thấp nhất,các kiểm tra nên được thực hiện trên cùng một thíêt bị,trong thờI gian ngắn, bởI cùng một người. Việc lấymẫu cũng quan trọng, thường nên lấy nhiều mẫu đểkiểm tra độ lập lạI của việc kiểm nghiệm.1.6.3 Đánh giá tính chất của bột giấy Có nhiều phương pháp được sử dụng để đánhgiá tính chất bột, liên quan đến chất lượng, tính thíchứng đối với quá trình xử lý hay đối với quá trình sửdụng. Có thể xếp các chỉ tiêu đánh giá thành hai nhómchính là nhóm cơ sở và nhóm kỹ̉ thuật. Các chỉ tiêu đánh giá thuộc nhóm cơ sở bao gồm: Chiều dài sợi trung bình trọng lượng hay sự phânbố sợi (weighted average fiber length) Độ bền nội tại của sợi (intrinsic fiber strength) Độ thô ráp của sợi (fiber coarseness ) Bề mặt riêng và thể tích riêng (specific surfaceand specific volume) Độ chặt của tờ giấy ướt (wet compactability) 133
  • 134. Tính kháng lọc (filtration reistance) Điểm bảo hoà của sợi(fiber saturation point) Các chỉ tiêu đánh giá thuộc nhóm kỷ thuật baogồm: Chỉ số kappa ( kappa number) Độ nhớt dung dịch xenlulô (cellulose sulutionviscosity) Khả năng thoát nước( drainability) Màu và độ trắng(colour và brightness) Độ sạch (cleanliness) Thành phần sợi theo kích thước( fiberclassification) Tính năng cơ lý của bột: đọ kháng đứt , độ bục, độkháng xé, độ kháng gấp…CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT GIẤY. Có rất nhiều loại giấy với những tính chất, ứngdụng khác nhau và do vậy có nhiều phương phápkhác nhau để đánh giá chúng. Việc đo đạc nhữngthông số quan trọng nhất , nhằm xác định khả năng sửdụng của giấy phụ thuộc nhiều vào thiết bị đo. Giấy cócả hai tính chất – đàn hồi dẻo và hút ẩm. Vì vậy bất kỳ 134
  • 135. việc đo đạc nào có liên quan đến sự biến dạngmẫu( kháng xé , kháng đứt…) thì kết quả đo chịu phụthuộc rất nhiều vào tốc độ tác động lực. Một số chỉ tiêuquan trọng để đánh giá tính chất giấy được trình bày ởbảng sau: Tính chất cơ học và Đơn vị độ kháng lực Định lượng g/m2 Bề dày Mm Tỷ trọng g/cm3 Độ khối cm3/g Kháng gấp (MIT) mN.m2/g Kháng xé mN.m2/g Độ bục KPa.m2/ g Chiều dài đứt Km Độ cứng (Gurley) MN Độ dãn dài % Độ hấp phụ năng J/m2 lượng kéo (TEA) Độ mềm (Gurley – S/100ml 135
  • 136. hill) Tính chất bề mặt ml/ph Độ thô ráp (Sheffield) Độ kháng xù lông Độ chịu ma sát Độ chịu mài mòn Tính chất quang học(elrepho) Độ trắng % Độ che phủ % Độ bóng % Màu Tính thấm G/m2 Độ hồ Độ thấm dầu, chấtbéo Độ hấp thụ nước Độ thấm khí Độ thấm hơi nước 136
  • 137. 2.4.1. 137
  • 138. 2.4.2.2.4.3. 138

×