Những loại bột này dược sử dụng để sản xuất những dẫn xuâ ١ xenlulô như xenlôphan, axêtat xenlulô, nitrat xenlulô, carboxymetyl xenlulô.[r]
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ Hổ CHÍ MINH
TRƯỜNG DẠI HỌC BÁCH KHOA
NGUYỄN THỊ NGỌC BÍCH
KỸ THUẬT XENLULÔ và GlẤY
Trang 2ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP H ồ CHÍ MINH TRtTỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Nguyễn Thị Ngọc Bích
KỸ THDẬT XENLDLÔ Và GIẤY
(Tái bản lần thứ nhất)
Ĩ R Ỉ B Â I HỌC MHẤTRANG
T H Ư VỈẸĨ-ủ
٠
10024952
NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA
TP HỒ CHÍ MINH - 2010
Trang 3MỤC LỤC
Cỉiươìig 1
1.2 Đ ịnh nghĩa giấy, bột giấy, bia cactỏng 11 1.3 Lịch sư p h ẩt triế n 13 1.4 Yêu cầu về nguyên liệu cho cOng Ị٠:ighiệp giấy 14 1.5 Công nghệ shn xuâ't bột giấy và giấy 15 1.6 Đ ánh gih tin h cliat cha bột giấy và giấy 18 1.7 Xu t he p h at triế n ٠ 27 1.8 So sá n h tin h châ't bột và Ung dniig 27
Chương 2
THÀNH THẦN VÀ TÍN H CHẤT CỦA CO 29
2.2 Câ'u trUc co' só٠ cua gỗ và sợi 30 2:3 Nguyên !iệu gố cho cOng nghiệpí giày 49 2.4 T hanh phần hOa học cha gỗ 55
2.5 Thẩn ií٠iig cua h y tlrat cacbon vk iignin tìong inOi trường axit và
Chương 3
3.3 Cơ sh' ly thuyết cOng nghệ sản xuất bột cơ 80
3.5 COng nghệ sản xuất bột cơ 95
Trang 4nhiệt lo e
؛ 3
G Thu hồ
107 3.7
Sàng chọn - rửa bột
3.8
Nghiền bột không hợp quy cách (sau khi qua sàng chọn) l i c
ﺫ
11 3.9
Lầm áặc huyền phU bột - bảo quản bột
؛ 11 3.10
Tắy trấng bột cơ học
؛ 11 3.11
Kiểm tra - áấnh giấ
1٤ ﺍ
Kết luận
4 Chương
؛ 11 BỘTSULKAT
؛ 11 4.1
Lịch sử
؛ 12 4.2
Mô tả quấ trinh nấu bột sulfat
122 )
4.3 Một số áịnh nghĩa (theo hệ T A P I
ﻡ
12 4.4
Phản ứng hOa học trong quá trinh nấu bột sulfat
131 4.5
Động học của quắ trinh sulfat
141 4.6
Các quả trlnli sultathiến tinh
145 4.7
Thiết bị nấu bột
161 4.8
Phạm vi sử dụng bột sulfat
5 Chucmg
THU HỒI TÁC CHẤT Từ DỊCH DEN VA x ử LÝ BỘT SAU KKI
162 NẤU
162 5.1
Thu hồi tác chất từ dịch den
182 5.2
Xử ly bột sau nấu
6 Chương
210
ﺍ
BỘTSULPIT
210 6.1
Tổng quan
210
ﺁ
6.2
Hệ axit "ẩn” s٥ 2 trong Η2Ο
212 6.3
Biến thiên ph của dịch nấu trong phương pháp sulfit
214 6.4
Chuẩn bị dịch nấu
217 6.5
Phản ứng hóa học của các cấu tử trong quá trinh sunfit
220 6.6
Nguyên liệu và thiết
bị nấu bột sulfit
Trang 56.7 Thu hồ؛ hOa chất trong quá trinh sunfit
6.8 ứ n g dụng bột suifit
CìuXơng 7
BỘT GIẤY THU HỒI VÀ SỢI PHI GỖ
P hần A GIẤY THU HỒI
7.1 Tổng quan
7.ﺫﺓ Hệ thOng thﺍﺍ gom'và phân loại giấy thu hồi
7.8 Quá trinh và th؛ết bị cho xử lý g؛ấy thu hồi
BÃ MÍA
7.4 B ặt vấn dề
7.5 Cấu trUc của ba mía
7.6 Tinh chất hóa học
7.7 Phương pháp khử tủy
7.8 Xử ly, tồn trữ và bảo quản
7.9 NâU bột giấy từ bã mía
7.10 Thu hồi hóa chất
rpRE
7.11 Một, số dặc tinh
7.12 Nấu bột, giấy từ tre
KƠM
7.13 Tồn trữ và bíio quản
7.14 Nâ'u bột giấy từ rơm
7.15 Tẩy trắng
7.16 Thu hồi hóa chất
Chương 8
TẨY TRẮNG BỘT GIẤY
8.1 Tổng quan quá trinh tấy trắng bột giâ'y
8.2 Tác châ't tẩy trắng bột giâ'y
8.3 Hóa học cUa quá trinh tẩy trắng bột- giấy
8.4 Quy trinh t.ẩy trắng
222
224
227 227 227 231 233 257 258 258 259
260
260
263
265
265 267 267
268
268 268 269 270 270
271 271
272
279 314
Trang 68.5 Tẩy trắ n g bột cơ
8.6 T h iết bị
8.7 H iện tượng bồỉ màu cUa bột giấy
K ết luận
Chương 9
CHƯẨH BỊ HUYỀN PHỪ BỘT CHO MÁY XEO
9.1 Tổng quan
9.2 Nguyên liệu
9.3 P h ân tá n bột (nghiền thUy lực.)
9.4 ThUy hóa và chổi hóa sợi ("reftiilng" hay "heating"}
9.5 Hệ thống vận chuyển bột dến máy xeo
9.6 T inh che' huyền phU bột trước khi vào máy xeo
Clrương 10
PH Ụ GIA SỬ DỰNG TRONG CÒNG N G H IEPG IA Y
10.1 Tổng quan về "hóa học cUa giầy'’
10.2 Quá trin h tạo hình trên iưứi xeo
10.3 Quá trin h bảo lưu t,rên lưới xeo
10.4 Sự th o á t nước qua lưới xeo
10.5 Quíin íhểm l.hực tế ciía sự bao lưu và ^t.ỉ' thoát nước
10.6 Cíic chat trợ bào 1ىاد phO biến
10.7 t:ha't dộn vá bột (nàu phán tán
10.8 Gia keo nội bộ
10.9 Hoá liọc cua nưức từ máy xeo
10.10 C hat gia Cường kho
10.11 Chat, gia cường ướt
10.12 P hâm màu
K ết luận
Ch.ương 11
MÁY XEO PH Ầ N U Ơ T
11.1 Giới thiệu máy xeo
319 325 331 349
341 341 342
343 348 362
363
365 365 372 373 379
380
386
390
405
428
440 455
؛ 458 464
؛ 465
؛ 465
Trang 711.2 H ệ thông phụ trợ 466 11.0 l ١hùng đấu và bộ p h ặn p hân phoi bột cho máy xeo 467 11.4 Quá trìn h tạo hình tờ giấy 478
11.G H ệ thống nước trắ n g 499
Chương 12
MÁY XEO PHẦN KHÔ - SẤY VÀ x ú LY BỀ MẬT GlẤY 515
12.3 Kiếm tra sự thay đối tín h chất 528
12.5 Fíệ thống truyền động cúa máy xeo 530
Chương Ỉ3
SẢN XUẤT CACTÒNG VÀ GIẤY 543 13.] Sàn xuất bìa cactông nhiều lớp 543 13.2 Sán xuát một số loại giấy và bìa cactông 552 13.3 Gia còng vật phấm 564
Cììưưng ĩ 4
CÒNG NG HIỆP GIÀY VÀ VẤN ĐỂ 0 NHIẾM MÔI TRƯỜNG 570
14.2 Các chảt gày 6 nhiềm 571 14.3 Đặc tính của ch ất thái công nghiệp giấy 577 14.4 Phưưug pimp xứ lý nước th ả i 579
Trang 8Lời nói đầu
KỸ T H U Ậ T X E N LU L Ỏ VÀ G IẤ Y được biên soạn và
dựa trên sự th a m khảo từ những tài liệu cập n h ậ t và dang p h ổ hiến trên th ế giới Đây là tài liệu chuyền ngành d à n h cho sin h vièn ngành kỹ th u ậ t Hóa học, đồng thời củng có th ể dùng làm tài liệu tham khảo cho quý độc giả đ a n g làm công việc có liên quan tới lĩn h vực này.
X in chân th à n h cảm ơn T h S Cao T hị N hung, K S
Vũ Tiến H y về nhữ ng góp ý xác thực và cần th iế t cho cuốn sách này, đặc biệt là việc sử dụn g m ội s ố th u ậ t ngữ chuyên ngành.
Do K Ỹ T H U Ậ T XEN LU LÔ V ii QỊẤY.~Ạược biên
soạn và xu ấ t bản lần đầu, sẽ không th ể trá n h khỏi những th iếu sót về nội dung và lỗi chính tả R ấ t m ong được sự góp ý của các bạn đồng nghiệp, các độc giả đ ể lần tái bản cuốn sách sẽ được hoàn thiện hơn.
Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về Khoa Công nghệ Hóa học và D ầu khí, Đại học Quốc gia T P HCM, Trường Đại học Bách khoa, sổ 268 Lý Thường Kiệt,
Q lồ, T P H C M ĐT: 08.8650484.
T ác g iả
TS N gu yễn T h ị N g ọ c B íc h
Trang 9Chương 1
GIỚI THIỆU
1.1 VAI 1RÒ cUa g iAy
Giấy là sả n phẩm không thê ihieu trong iìoạt dộng xà hội của bất
kỳ dâ't nước nào Mặc dù các phương t.iện tin học tro n g th h n g tin và lưu trử p h á t triể n m ạn h , nhưng giâ'y vần luOn là một sả n p h ẩm không thế
th ay th ế dược tro n g ho ạt dộng giáo clục١ in ấ n ١ báo chi, ván học, hội họa
Và khi nền k in h t ế quốc gia chng phht triên, nhu cầu xã hộl gia tă n g thl nliu cắu bao bì tư giấy và nhu cổu về các loại giấy gia dụng sẽ càng gia tăng
1.2 0ỊNH NGHlA G!Ay, BỘT G!Ay١ bIa CACĨÒ^IG - - ﺐ ﺳ
1 G iây
Giâ'y là m ột sản phẩm cha xo sỢi xenluio cO d ạng tá'm, tro n g đd sợi
và các p hần sợi dược liên kết với nhau tạo mạlا g khOng gian ba chiều Tíí thời xa xưa, người ta da có thc Ihin ''giâ'y" từ dây cOi bằng cách chẻ nho rồi xếp chhng lên nhau, minh họa này cho thâ.y giấy cO cà'u trd c lOp til.1.1)
b) I
H ١ nH i 1 . 1 : M ln ١ lioa cđu tì.úc lOp cila sán pììam g iấ y sơ klxaì làm a
tư dáy cói
Trang 10Sự tạo hinh tờ giấy dược chuẩn bị từ một huyền phù của bột giíy trong môi trường nước, qua một mặt lưới mịn nước dược lấy di và dể lii trên lưới lớp dệm sợi Tập hợp sợi này k ế dó dược qua trục ép dể vát b،t
٠nưởc rồi dược sấy khô và sẳn phẩm cuối dược gọi một cách khái quốt ﻩ
giấy Tinh chất của tập hợp vật chất này phụ thuộc vầo tinh chất cía cấc thầnh phần cấu thành nên nO, tinh chất của cấc liên kê't hình thành gíữa chUng và tinh dồng nhất của sự phân bố các thành phần trong bãrg giấy Trong da phần cấc trường hỢp, có thể nói giấy bao gồm hai thầnh phần cơ bản là xơ sợi và phụ gia Các phụ gia khOng mang bản chất sci, diều nầy cho thấy rằng không những tinh chất vật lý mả các tinh chít hda học của xơ sợi giữ một vai trồ quan trọng dối vơi tinh chất của giấy Kích thươc và một số tinh chất cUa xơ sỢi gỗ như chi.ều dài, bán kinh, bề dầy lớp tường t ế bào sợi thường không dồng dều, chUng pbụ thuộc vầo loại gỗ, nơi trồng, diều kiện phat triển, thời kỳ phát triển
Và ngoải những tinh chất tự nhiên này, các quá trinh sản xuất bột giếy
có một ẳnh hương quyết định dối với tinh chất của xơ sợi.
Trong quấ trinh tạo hình tờ giấy (xeo giấy), cấc xơ sợi dược tiếp xUc vơi nhau - ở giai đoạn ép và sấy, làĩh hinh thành các liên kết và từ đó cung cấp nhíhig tinh chất cơ lý cho bầng giấy Bộ bền cơ lý của bâng giấy sẽ phụ thuộc vào diện tích tiếp xUc và cường lực của cấc liên kết tạo thầnh Và yếu tố cơ bản quyết định độ liên kết là diện tích bề mặt tự do của xơ sợi hay phần có khả nấng tạo liên kết Thông số này liên quan vơi công nghệ sẳn xuất bột giấy và giấy.
Tinh dị th ể của bang giấy dược nhận thấy rõ hơn trong nhtog trương hợp như xơ sợi dược định hương theo chiều mấy xeo, bang giấy có tinh hai m ặt vầ cơ sự tạo hinh ít phầng Ngoài dặc tinh của qua trinh sản xuất, tinh chất xơ sợi - nhất là kích thươc sợi.cững cơ ành hương trên độ dồng nhất của cấu trUc.
Một khi bang gia'y dược hình thậnh, mạng cấu trUc này không
n h to g cơ độ bền cơ lý mà cơn phẳi thỏa một số tinh chất khac như độ che phủ (độ dục), độ xốp, độ nhẳn, độ chống thấm nươc Những yêu cầu nầy sẽ dược diều chinh tùy theo ứng dụng của từng loại sàn phầm giấy Bươc dầu tiên là chọn nguyên liệu, tức la chọn tinh chất cho xơ sợi, tuy nhiên trong qua trình sần xuất bột giấy cơ hiện tượng la một vầi tinh chất nầy của sẩn phẩm cơ th ể bị tổn thương khi ta tim cấch cảỉ thiện một số tinh chat khac Bo dó cần điề.i chỉnh qua trinh tạo hlnh hoặc sử dụng cấc phụ gia dể tlm dược dấp ứng phu hợp nhat.
Trang 112- B ộ t g iấ y
٠ Bột giấy là nguồn nguyên liệu có tính chất sợi dùng để làm giấy Bột giấy thường có nguồn gôc từ thực vật Tuy nhiên, người ta cũng có thể làm những loại giấy đặc biệt từ các loại sợi động vật, sợi vô cơ hay sợi tổng hợp.
٠ Những loại bột giấy được xử lý hóa học tạo ra những sản phẩm không có tính chất giấy gọi chung là bột hòa tan Những loại bột này dược sử dụng để sản xuất những dẫn xuâ١ xenlulô như xenlôphan, axêtat xenlulô, nitrat xenlulô, carboxymetyl xenlulô Bột hòa tan có th ể được sản xuất từ bột xenlulô sulíĩt hay sulfat biến tính, vấn đề cần được kiểm tra chặt chẽ là độ sạch và độ đồng đều của bột giấy (sau tẩy trắng).
٠ Ngoài ra, còn có dạng bột giây được chuẩn bị như dạng bông, được ứng dụng trong lĩnh vực đặc biệt hoàn toàn khác với giây như những sản phẩm có tính hấp phụ cao (tã lót, bông báng vệ sinh, .).
3 - B ia c a c tô n g
Về câu trúc và thành phần thì bìa cactông và giấy tương đương nhau Sự khác biệt rõ nhất giữa hai nhóm sản phẩm này là h٠ề dầy Thông thường, tâ١ cả các sản phẩm từ bột giấy có bề dầy trên 0,3mm được gọi là bìa cactông.
1.3 LỊCÍI sử PHÁT TRIỂN
Một sô sự kiện quan irọng được xem là các mô"c lịch sử của quá trình phát triển công nghiệp giấy trên th ế giới là;
- 1798; Nicholas-Louis Robert (Pháp) được nhận patent cho phát minh về máy xeo giấy liên tục đầu tiên.
٠ 1803-1807: Anh em nhà Fourdrinier nhận patent cho máy xeo liên tục cải tiến (máy xeo dài) từ thiết kế của Donkin (Anh).
■ - 1809; John Dickinson (Anh) nhận patent về máy xeo tròn.
- 1817: Máy xeo tròn đầu tiên ở Mỹ
- 1827: Máy xeo dài (hay được gọi là máy xeo Fourdrinier) đầu tiên
ở Mỹ.
- 1840: Công bô" của phương pháp sản xuất bột mài tại Đức.
- 18u4: Oột giây lần đầu tiên được sản xuất từ gỗ theo phương pháp sođa (Anh)
Trang 12- 1867; Benjaniin Tilp٢hinan (Mỹ) nhận patent cho phương pháp sulĩit
- 1870: T riên khai công nghiệp đầu tiên quá tr ìn h sản x u ất bột niàc
- 1874; Triển khai công nghiệp đầu tiên quá trìn h sản xuất bột sulTit
- 1884: P h á t m inh CLÌa Carl Dahl (Đức) về phương pháp sulíat
N hừng công trìn h này là những đột phá cơ bản, làm n ề n tả n g cho
sự p h á t triế n của nền công nghiệp giấy hiện đại ngày nay Và th ế kỳ 20 được xem là giai đoạn cùa những cái tiến tìn h vi cho nền công nghiệp
n à y như sự p h á t triể n của công nghệ sán xuât bột nghiền, công nghệ
n â u bột liên tục, tẩy bột liên tục nhiều giai đoạn, trá n g giấy tr ê n máy xeo, m áv xeo lưới đôi, cũng như hệ thống diều k h iể n kiểm tr a b ằn g máy tín h Vì quá trìn h sản xuất bột giấy và giày luỏn cần sự chuyển vận một
kh ô i lượng lớn nguyên vật liệu, nên việc cơ giới hóa luôn là một lĩn h vực
r â t được quan tám trong sự p h á t triế n cùa nền còng nghiệp này
1.4 YÊU CẨU VỂ NGUYÊN LIỆU CHO CÔNG NGHIỆP GIẤY
Các nguyên liệu được sứ dụng để làm giấy trước tiên phái có tín h
c h ấ t sợi, chúng cần có khá n ăng đan kêt và ép th à n h dạng tấ m đồng
n h ấ t, ơ những chỗ xơ sợi tiếp XLÍC, có SL/ hinh th à n h của những Hèn k ê t
c h ặ t chẻ Trong một sô ứng dụng, cáu trúc sợi này phải bảo đảm độ bền tro n g m ột thời gian dài Độ iĩẻn kết sợi được đ á n h giá th ô n g qua độ
k h á n g kéo hay độ bục của tờ giấy Một sỏ ìigLiyèn liệu có tín h c h ấ t sợi
r ấ t đặc trưng - sợi rấ t dài, như sợi đay, sợi ỉanh nhưng lại r â t khó tạo được Hên k ế t sợi tố t thì cũng khó được sư dụng đế là.m giấy, lúc này cần
p h ải có nhừng xứ lý cơ học thích hợj) nham làm p h á t triể n sự Hên k ế t giừa các sợi và điều này thường làm tiẽu tôn nhiều năng lượng M ột số nguyên liệu được sử dụng phố biến cho công nghiệp giây được tóm t ắ t tro n g báng 1.1
C hiểu dài sỢi l
imm)
Đưòng kin h sỢi d (un ٦ J
Ti sô t/ứ
R ơ m (!ú a g ạ o - lúa mì) 0 ,5 -1 ,5 9 -1 3 6 0 -1 2 0
Gỗ m ềm : cồn gọi lồ gỗ lá kim như tỉìỏng, trác
٠١
^
٩ ' Gồ cứng: còn gọi là gỗ lá rộng như hạch đàn, tràm, keo