Đồ án tốt nghiệp Nhà máy sản xuất giấy bao gói có độ kỵ nước cao

Đồ án tốt nghiệp Nhà máy sản xuất giấy bao gói có độ kỵ nước cao

PHẦN I

MỞ ĐẦU

I TẦM QUAN TRỌNG VÀ SỰ RA ĐỜI CỦA GIẤY

Có thể nói giâý và các sản phẩm từ giấy đóng vai trò hết sức quan trọng mọilĩnh vực hoạt động của con người, đặc biệt trong xã hội văn minh giấy không thểthiếu được, nó là một trong những vận dụng gần gũi nhất với con người Giấyngoài việc sử dụng cung cấp phương tiện ghi chép, lưu trữ và phổ biến thông tin,

nó còn ding rộng rãi để bao gói, làm vật liệu xây dung vật liệu cách điện Ngoàinhững ứng dụng cần thiết đó việc sử dụng và ứng dụng giấy và các sản phẩm từgiấy hầu nh không có giới hạn, một số sản phẩm mới đang và sẽ tiếp tục bị khámphá, phát triển, đặc biệt trong lĩnh vực điện, điện tử

Bên cạnh những công dụng quan trọng của giấy còn tạo ra nhiều việc làm,góp phần nâng cao đời sống nhân dân và tăng thu nhập cho mỗi quốc gia Có thểnói sự tiến bộ của mỗi quốc gia, sự văn minh của loài người luôn gắn chặt với sựphát triển của ngành giấy, tức là không thể tách dời một nền văn minh đa dụng vềchủng loại các sản phẩm giấy chất lượng cao cũng như những ứng dụng khônggiới hạn của giấy

Hơn thế nữa, hoàn toàn có thể dùng năng suất giấy khối lượng giấy tiêu thụtính theo đầu người, để đánh giá sự phát triển của mỗi quốc gia hay của toàn xãhội Với tầm quan trọng nh vậy nó được ra đời từ rất sớm, ngay từ rất xa xưa,người Ai cập cổ đại đã biết làm những tờ giấy viết đầu tiên từ việc đan các lớpmỏng của các thân cây lại với nhau Nhưng sự làm giấy đầu tiên thực sự xuấthiện ở Trung Quốc vào khoảng 100 năm trước công nguyên Thời kỳ đó người ta

đã biết sử dụng huyền phù của xơ sợi tre nứa hoặc cây dâu tằm cho nên các tấmphên bằng tre nứa để thoát nước và hình thành tờ giấy ướt, sau đó được phơinắng để có tờ giấy hoàn thiện Sau vài thế kỷ, sự làm giấy đã được phát triển racác khu vực khác và dần dần lan ra toàn thế giới.( đầu thế kỷ I đã có một số nhàmáy sản xuất giấy tồn tại ở Tâybannha, Đức, Pháp) Cùng với sự phát triển khoahọc kỹ thuật và công nghệ hiện nay ngành sản xuất giấy là một trong ngành kỹ

thuật cao, sản xuất liên tục, tự động hoá và cơ khí hoá hầu nh hoàn toàn, tốc độmáy xeo đã đạt tới 1000 – 2000 m / phót.

Bên cạnh đó, ở một số Quốc gia và một số vùng vẫn còn sản xuất giấy thủcông do chưa có điều kiện để phát triển hoặc duy trì nghề truyền thống dân tộchay sản xuất một số mặt hàng đặc biệt

II NGÀNH CÔNG NGHỊÊP GIẤY THẾ GIỚI VÀ ĐÔNG Á.

Hiện nay dân số thế giời khoảng 6 tỷ người; mức tiêu thụ giấy bình quân là44,6 kg/ người, đứng đầu là Phần lan : 317,5 kg/người; Hoa Kỳ: 303l,9 kg/người;

Hà Lan: 302,5 kg/người; Thuỵ Điển: 239,1 kg/ người; Nhật : 227 kg/ người

Nước tiêu thụ Ýt nhất là Tago và Mali 0,1 kg/ người ( theo số liệu năm 1992 ).

Sản lượng giấy carton: 233,2 tr tấn/ năm

Trong đó : giấy in báo là 32 tr tấn Giấy in viết là 63 tr tấn caston là 57,6 tr tấn

Quốc gia sản xuất giấy nhiều nhất là 69,5 tr tấn/ năm; Nhật là 26,8 tr tấn/ năm;Canada 16,6 tr tấn/ năm; Trung Quốc 13,3 tr tấn/ năm

Trong những năm trở lại đây, mức tăng trưởng trung bình của toàn ngành

đạt 3%/ năm( riêng khu vực Châu Á Thái Bình Dương đạt 6%/ năm) theo dự

toán của các nhà nghiên cứu từ nay đến năm 2005, mức tăng trưởng của thế giới

sẽ đạt 2,7 %/ năm về mức tiêu thụ và mức tiêu thụ trung bình sẽ đạt 45 kg/

người/ năm với sự phân bố:

 Bắc Mỹ: 294 kg/người / năm

 Tây Âu : 166 kg / người / năm

 Nhật : 233 kg / người / năm

 Các loại còn lại : 13 kg / người / năm

Bên cạnh sự cải tiến về công nghệ, máy móc thiết bị cũng không ngừngđược hiện đại hoá về mọi mặt Ngày nay đã có những máy xeo giấy báo có khổrộng 9,15m, tốc độ có thể đạt 170 cm/phút, công suất 150 ngàn tấn/năm đến năm

2001 tốc độ máy xeo có thể đạt 2000m/phút, toàn bộ kích thước của một máy xeohoạt động hiện đại như vậy có thể dài tới 300m, rộng 50m

Nằm trong sự vận động, chuyển mình mạnh mẽ của công nghiệp giấy trên

thế giới Khu vực Châu Á và các nước vùng Đông Á với dân số 3,5 tỷ người

lượng sản phẩm( hiện tại sản xuất được 53,6 tr tấn/năm, tiêu thụ 58,6 tr tấn/năm

và các nước tiêu thụ bình quân tính theo đầu người là 19,2 kg/người/năm)

Các nước Đông Á gồm Philipin, Đài Loan, Thái Lan, Việt Nam, Lào,

Campuchia, Miến Điện, Malayxia, Indonexia,Trung Quốc, Bắc Triều Tiên Dân

số khoảng 2 tỷ người, mức tiêu thụ bình quân theo đầu người năm 1992 :

Ngành giấy Việt Nam hiện có 10 đơn vị do trung ương quản lý và 90 xínghiệp địa phương được bố trí ở khắp các tỉnh thành trong cả nước Công suấtthiết kế của toàn ngành là khoảng 200 ngàn tấn/năm Trong đó công nghiệp giấytrung ương chiếm khoảng 81% khoảng 150 ngàn tấn Mức tăng sản lượng tínhtheo đầu người chỉ khoảng 2 kg/năm đứng vào loại thấp nhất thế giới Mặt hàngchủ yếu là giấy viết, giấy in thông thường, giấy in báo và giấy bao gói, với mức

độ tiêu dùng hiện nay, các mặt hàng giấy trên thoả mãn được phần lớn nhu cầutrong nước, nhất là giấy học sinh và giấy in báo nhưng các loại giấy đặc biệtnhư: giấy in cao cấp, giấy cuốn thuốc lá, bao xi măng và các loại giấy kỹ thuậtkhác thì hầu hết phải nhập khẩu, tiêu tốn một lượng ngoại tệ khá lớn, trong khiviệc suất khẩu giấy ở nước ta là không đáng kể So với các ngành công nghiệpkhác, ngành giấy nước ta chỉ đóng góp một phần nhỏ vào giá trị tổng sản phẩmquốc dân

PHẦN II LẬP LUẬN KINH TẾ

I LẬP LUẬN KINH TẾ

Giấy và sản phẩm của ngành giấy đóng một vai trò quan trọng trong nềnkinh tế quốc dân giấy không chỉ phục vụ cho học tập, KHKT mà nó còn là mộtmặt hàng xuất khẩu đem lại lợi nhuận khá cao

Đặc điểm của ngành công nghiệp giấy là vốn đầu tư xây dung nhà máy nhỏ,thu nhập lớn, thời gian hồi vốn đầu tư nhanh Vì vậy đây là một trong nhữngngành có khả năng mang lại lợi nhuận cơ bản cho đất nước, góp phần cải thiệnđời sống nhân dân

Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp giấy trên Thế giới đã cónhững bước nhảy vọt ( tăng 3% trên năm), có những nơi đạt tới 6%/năm( khuvực Châu Á Thái Bình Dương) Mức tiêu thụ giấy trung bình trên người ngàycàng tăng( 45 kg / người / năm) Nguyên nhân của sự tăng này có thể giải thích:

 Nền kinh tế trên toàn thế giới có xu hướng tăng

 Sự bùng nổ thông tin quảng cáo, in Ên, sao chép và lưu giữ ngày càngtăng

 Hoạt động văn hoá giáo giục ngày càng tăng

 Sự phát triển của ngành du lịch, dịch vụ, thương mại và nhu cầu bao gãicho các sản phẩm công nghiệp ngày càng nhiều về số lượng, chất lượngcũng nh chủng loại cùng với sự phát triển chung của ngành giấy Thếgiới, ngành công nghiệp Việt Nam cũng có nhiều biến đổi Trong vòng 3năm trở lại đây đã nâng mức tiêu thụ trên 1 đầu người/ năm từ 3 kg lên 5

kg Mục tiêu cuả toàn ngành tới năm 2010 là đạt mức tiêu thụ 13 kg – 20

kg / người / năm, sản xuất trong nước đáp ứng 85 – 90% nhu cầu trongnứơc:

* Tổng sản lượng giấy sản xuất năm 2010 là 1.050.000 tấn / năm

 Giấy văn hoá : là 370.000 tấn chiếm 35 %

 Giấy bao gói : là 630.000 tấn chiếm 60 %

 Các loại giấy khác : 50.000 tấn chiếm 5 %

* Tổng lượng giấy các loại cần nhập năm 2010 là 150.000 tấn / năm

 Giấy văn hoá : 35.000 tấn chiếm 23%

 Giấy bao gãi : 90.000 tấn chiếm 60%

 Giấy các loại : 25.000 tấn chiếm 17%

Ta thấy trong các sản phẩm của giấy thì nhu cầu về giấy bao gói ngàycàng tăng theo số liệu của các nhà nghiên cứu thì nhu cầu về giấy bao gói sẽtăng như sau:

 Năm 2000 : chiếm 49% tổng sản lượng giấy sản xuất trong năm

 Năm 2005 : chiếm 56% tổng sản lượng giấy sản xuất trong năm

 Năm 2010 : chiếm 60% tổng sản lượng giấy sản xuất trong năm.Với nhu cầu trên thì các nhà máy, xí nghiệp trong nước phải chạy hết côngsuất mới hy vọng hoàn thành chỉ tiêu xong trong nước chỉ có một số nhà máy sảnxuất giấy bao gói( nhà máy giấy Vạn Điểm, nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ)những sản lượng và chất lượng còn thấp, trong nước chưa có một nhà máy sảnxuất giấy bao gói có độ kỵ nước cao Đây là một trong những khó khăn, đặc biệtkhi nước ta tham gia khối thị trường AFTA vào năm 2003 Ngành công nghiệpgiấy trong nước muốn đứng vững, sản phẩm của ta có thể cạnh tranh được vớicác nước khác, thì không còn con đường nào khác là ngay lập tức phải cải tiếntừng bước công nghệ cũng như thiết bị xây dựng một số nhà máy mới, sản xuấtcác mặt hàng có chất lượng cao mà trong nước chưa có, góp phần xuất khẩu Đứng trước tình hình đó tổng công ty đã có chiến lược phát triển tới 2010.tổng công ty đã ưu tiên cho sự mở rộng một số nhà máy lớn như Bãi Bằng, ĐồngNai, Tân Mai, xây dựng một số nhà máy mới:

 Thanh Hóa : Giai đoạn I : 60.000 tấn / năm ( Giấy bao gãi )

 KomTum : 50.000 tấn / năm ( giấy bao gói, bìa)

 Cần Thơ : giai đoạn I : 50.000 tấn / năm ( giấy bao gãi )

 Long Thành : giai đoạn I : 150.000 tấn / năm ( giấy viết, giấy hộp)

 Lâm Đồng : giai đoạn I : 150.000 tấn / năm ( giấy viết, bao gãi)

Vì vậy với nhiệm vụ thiết kế được giao: Thiết kế nhà máy sản xuất giấybao gãi máng có độ kỵ nước cao, năng suất là 60.000 tấn/ năm Điều này hoàntoàn phù hợp với hoàn cảnh trong nước và chiến lược phát triển toàn ngành.

II LẬP LUẬN CHỌN DÂY CHUYỀN SẢN SUẤT.

Dây chuyền sản xuất được lựa chọn trên cơ sở mặt hàng sản xuất nguyênliệu và năng suất của nhà máy

Theo nhiệm vụ : thiết kế nhà máy giấy bao gãi máng có độ kỵ nước caonăng suất 60.000 tấn/ năm với nhiệm vụ này tôi chọn tiêu chuẩn chất lượng giấybao gãi theo tiêu chuẩn ngành số 24 TCN 78-99 ( ban hành theo quyết định số64/ 1999 / QĐ-BCN ngày 29-9-1999)

1- Mức chất lượng cầp giấy bao gói có độ kỵ nước cao( cấp A)

+

Định lượng 40 g / m2 + Dung sai định lượng : ± 4%

+ Độ chịu kéo KN/m ( kg /mm) không nhỏ hơn

Độ chịu bôc ( Kpa) 220

+ Độ hút nước /cob 60 g/ m2 không lớn hơn 30

+ Độ Èm %: 7 ± 2

* Yêu cầu kỹ thuật:

- Sản xuất ở dạng cuộn: Chiều rộng, sai số cuộn giấy theo thoả thuận giữanhà máy và khách hàng đường kính cuộn từ 0,9 - 1m

- Chỉ tiêu ngoại quan:

+ Giấy phải đồng đều về độ dầy , không bị nhăn, gấp thủng, rách.+ Giấy phải có màu sắc đồng đều trong cùng một lô hàng

+ Giấy có màu sắc hoặc các hình in theo yêu cầu của khách hàng

+ Số mối nối trong mỗi cuộn không lớn hơn 2 Chỗ mối nối phảiđược đánh dấu rõ và được nối chắc bằng keo dán theo suốt chiềurộng cuộn

+ Lõi cuộn giấy phải cứng không được móp méo, lồi ra hoăch hụt sovới mặt cắt cuộn giấy, hai đầu có nút côn gỗ Đường kính lõi là76mm

+ Các nét giấy và hai mặt cắt bên phải thẳng, phẳng, không bị xơxước

2- Nguyên liệu.

Để phục vụ cho yêu cầu trên tôi chọn nguyên liệu là 40% sợi dài (tre,nứa) 60% sợi ngắn (gỗ lá rộng) bột không tẩy, với tiêu chuẩn chất lượng trên, độbền cơ lý của giấy chủ yếu là do độ bền nguyên thuỷ của xơ sợi đan dệt Để đảmbảo tiêu chuẩn này ta chọn phương pháp nghiền bột rời thớ dài Đảm bảo độ bềncho giấy và không cần độ trắng nên không dùng chất độn ĐÓ tăng tính kỵ nướccho giấy ta sử dụng keo nhựa thông để gia keo nội bộ cho giấy Một loại keo rẻ,

dễ kiếm, chọn loại thù đơn để kết tủa đồng đều keo lên xơ sợi Để đảm bảo tăngnăng suất, chất lượng sản phẩm và vệ sinh môi trường tôi chọn dây chuyền sảnxuất liên tục và khép kín

* Dây chuyền sản xuất:

Hoạt động của dây chuyền:

Bột tấm được băng tải nạp vào máy nghiền thuỷ lực ( số 19,22 ) bột từ đâyđưa vào bể bột thô ( số 18,21 ),sau đó bột được đưa vào hệ thống nghiềnđĩa( nghiền chính ) ( số 17,20 ) sau hệ thống nghiền bột được đưa vào bể hỗn hợpcùng với giấy của nghiền thuỷ lực số II và bể parabol và keo và phèn, bột thải từsàng áp lực sang Tại bể này bột đựơc khuấy trộn đều cùng với các phụ gia vàđược bơm vào hệ thống nghiền tinh được chứa vào bể bột sau nghiền ( số 14 )sau đó được bơm vào hòm điều tiết và được pha loãng nước dùng để pha loãnglấy từ bể nước trắng ở phần suốt đờ lưới Bột sau khi được pha loãng được đưasang lọc cát rồi cho vào hòm khử bọt, ở hòm khử bọt không khí thoát ra hết, cònbọt được đưa sang sàng chính cho xuống lưới xeo qua môi phun Tiếp đó bộtcùng lưới lần lượt qua tấm hình thành, bộ phận súât đỡ lưới, bộ phận hòm hút

chân không, trục bụng chân không, lúc đó tờ giấy được hình thành và có độ khô

18 – 20% Tiếp đó giấy được chăn len đưa qua hệ thống Ðp và sấy Cuối giaiđoạn sấy giấy có độ khô 93% và được đưa qua bộ phận Ðp quang ( sè 3 ) trướckhi vào cuộn và cắt cuộn lại

Giấy thành phẩm trước khi suất xưởng phải đựoc thoát ra được chứa ở bểnước trắng, một phần lượng nước này dùng cho pha loãng ( nước dưới lưới ).Phần còn lại cho qua hệ thống thu hồi bột nước, lượng nước thu hồi cho đi sửdụng giấy cấp thấp ( cấp B ) còn tổn thất như giấy cắt biên, đứt ở trục bụng chânkhông sang Ðp được cho xuống bể parabol đánh tơi trước khi cho qua bể hỗnhợp

Còn giấy đứt ở sấy, Ðp quang, cuộn, cắt cuộn lại được cho vào máynghiền thuỷ lực số III trước khi cho vào bể bột hỗn hợp

Keo nhựa thông được nấu và chứa ở bể sữa hoá bơm sang thùng lườngtrước khi cho vào bể hỗn hợp Phèn đựơc pha loãng bằng nước nóng ( lấy từnước ngưng tụ khi sấy ), rồi tiếp tục pha loãng bằng nước lạnh xuống nồng độ10%, rồi được bơm vào thùng lường trước khi vào bể hỗn hợp

Lượng nước thải ( nước thu hồi dư + nước ở bộ phận Ðp ướt) được chovào bể sử lý nước thải ở đây trước khi vào bể lắng cho phèn và kiềm hoặc axit

để ổn định pH trung tính

PHẦN III PHẦN LÝ THUYẾT CƠ BẢN

I NGUYÊN LIỆU LÀM GIẤY:

Để nguyên liệu thích hợp cho việc làm giấy thì bản thân nó phải có khảnăng đánh tua ra thành xơ mềm mại, sau đó có thể trải đều, đan xen với nhau và

Ðp lại thành tơ tại các điểm liên kÕt giữa xơ này với xơ kia phải hình thànhđược sự liên kết

Xơ sợi chủ yÕu lấy từ các thân cây với tế bào có vách: gỗ, tre, nứa, lau,sậy…Để tạo ra được tờ giấy có độ kỵ nước cao xơ sợi dài và ngắn phải mềm Xơcàng dài và mảnh, ngắn và mảnh

Thành phần chính đÓ sản xuất giấy là Xenlulo, nhưng trong thân các loạicây đi kèm với Xenlulo còn bao gồm hemixenlulo, ligin, nhựa, sáp…

Xenlulo là một polysaccarit, công thức hoá học tổng quát là (C6H10O5)n.với n là độ trùng hợp, trị số n thay đổi tuỳ theo nguồn gốc của Xenlulo và cách sử

lý xơ sợi khi chế biến thành bột giấy đại bộ phận dùng cho sản xuất giấy có trịsố:

Cấu trúc của Xenlulo :

Tính chất vật liệu của Xenlulo phụ thuộc chặt chẽ vào độ trùng hợp n củavật liệu Khi phân tử lượng của mạch Xenlulo giảm mức độ nào đó thì xơ nàykhông còn độ bền nữa

Khác với Xenlulo mà trong cấu trúc thành phần chỉ có gluco, thì trongHemixenlulo có 5 loại đường và phân thành 2 nhóm là: Nhóm đường hexo (phân

tử đường có cạnh) như gluco, manno, glado và nhóm pento( phân tử đường có 5cạnh ) như xilo, ambino

Tuỳ theo loại thực vật mà các loại đường có cấu tạo thành phần trùng hợpkhác nhau Trong quá trình sử lý bằng hoá chất để biến nguyên liệu thành bộtgiấy thì số lượng, vị trí và kết cấu của hemixenlulo bị biến đổi mạnh Nói chunghemixenlulo dễ bị đứt và hoà tan hơn so với Xenlulo, do đó hàm lượng còn lạicủa nó sẽ thấp hơn lúc ban đầu khi ở trong bột giấy.

Lignin là loại hợp chất có độ trùng hợp của lignin là tạo ra líp trung giangiữa các vách tế bào để gắn dính các vách chứa xơ sợi lại với nhau, ngoài ra cònmột lượng nhỏ lignin nằm giữa các xơ sợi Về hoá học, cấu tạo của lignin vôcùng phức tạp, nhưng thành phần chủ yếu là các đơn vị pennypropan nối kết vớinhau tạo thành khối không gian 3 chiều Trong quá trình nấu bột và xử lý bằnghoá chất thì các liên kết giữa các mạch phụ với dây Benzen sẽ bị đứt ra, làm cholignin tách ra khái Xenlulo ( bị hoà tan )

Ngoài ra trong thành phần cây nguyên liệu cần có các chất khác nữa nhưaxit, nhựa, axit béo, các hợp chÊt thơm và các loại chất liệu (gọi là các chất tríchchiết ), hầu như các chất này đều hoà tan trong nước hay trong các dung môi hữu

cơ trung tính và được gọi là chất trích chiết, nói chung trong thành phần gỗ loạinày dao động khoảng 1%

*Tính chất xơ sợi Xenlulo trong quá trình hình thành tờ giấy.

Xơ sợi Xenlulo có nhiều đặc tính phù hợp với công nghệ làm giấy đó là:

có độ bền chịu kéo cao, có tính mềm mại, khi bị biến dạng vẫn dữ được độ bền,không hoà tan trong nước, có độ thấm nước cao, có thể dàn trải ra thành kíchthước rộng hẹp khác nhau, có khả năng tạo ra liên kết xơ sợi, có màu tương đốitrắng…

Bản thân nước của xơ sợi Xenlulo có vai trò quan trọng trong quá trìnhlàm giấy ở trong môi trường nước xơ sợi hút nước 1 cách dễ dàng, sau đó phântán vào trong nước thành dạng huyền phù, khi ta dàn dải huyền phù này lên mộttấm lưới, nước sẽ dóc đi, rồi qua Ðp vắt tạo thành màng mỏng xơ sợi Do phân tửnước có lực nên đã hút các nhóm hyđroxyl (-OH) ở trên bề mặt xơ sợi lại vớinhau, tạo ra lực liên kết giữa các xơ sợi trong quá trình sấy, nước bị bốc hơi cácnhóm hyđroxyl kề cận do bị tác động của lực liên kết hyđrogen nên gắn dính lạivới nhau tạo thành độ bền của tờ giấy

Đánh tơi, nghiền bột giấy giúp giải phóng ra càng nhiều gốc – OH làmtăng diện tích bề mặt, càng tăng thêm độ hút nước, độ mềm mại tạo ra đọ bền tờgiấy cao.

II – CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT BỘT:

1 Phương pháp cơ học:

Bột cơ học là sản xuất bằng phương pháp cơ học, thường là công nghệ bột

gỗ mài Nhưng gần đây người ta dùng phương pháp nghiền mảnh gỗ, thiết bịnghiền là máy nghiền đĩa dưới tác dụng của nhiệt hoặc hoá chất làm mềm sơ bộmảnh gỗ đẻ thay đổi nhu cầu năng lượng và các tính chất bột thành phẩm, còngọi là bột nhiệt cơ

Ưu điểm của sản xuất bột cơ học là biến đổi đựơc 95% gỗ thành bột loại

bột này có độ đục cao( hàm lượng lignin hầu như còn nguyên ), loại bột này có

độ đục cao ( hàm lượng lignin hầu như còn nguyên ), loại bột này có tính chất intốt, nhưng giấy lém bền và dễ bị mất màu khi bảo quản để đạt được tờ giấy có

độ bền như xé, kéo, bục… thì cần phải pha thêm bột hoá học sợi dài và bột cơhọc Hiện nay do vấn đề môi trường mà phương pháp sản xuất bột nhiệt cơ đangrất phát triển

2 phương pháp sản xuất bột hoá học:

Bột hoá học là bột thu được từ phương pháp hoá học tức là dùng hoá chất

để tách loại lignin và một phần hemixenlulo ra khái Xenlulo

Trong thực tế các phương pháp sản xuất bột hoá học đã loại bỏ được hầu hếtlignin ra khỏi cấu tạo của tế bào gỗ nhưng chúng sẽ phá huỷ một phầnhemixenlulo và Xenlulo, clo đó là hiệu suất của bột hoá thấp hơn bột cơ, hiệusuất thường chỉ đạt được 40 – 50% lượng gỗ ban đầu

Có vài phương pháp nêu chính là :

 phương pháp xút ( xút hoá ): dùng tác nhân NaOH để loại bỏ lignin dướitác dụng của T0C, P

 phương pháp sunfat: dùng tác nhân NaOH + Na2S với điều kiện T0C, P đểloại trừ lignin

 Phương pháp sulfit : ở đây lại dùng tác nhân là H2SO3

3 Các phương pháp sản xuất bột bán hoá học.

Bột bán hoá học là bột được sản xuất phù hợp cả 2 phương pháp hoá học và cơhọc Thực chất các mảnh gỗ được làm mềm hoặc nấu cục bộ với hoá chất, sau đóđược đưa vào máy nghiền để nghiền thành bột Hiệu suất của phương phápkhoảng 85-90% tuỳ thuộc loại nguyên liệu Nói chung còn rất nhiều phươngpháp, các phương pháp nấu bột cải tíên không ngoài mục đích kinh tế hoặc môitrường

a CÔNG NGHỆ ĐIỀU CHẾ BỘT KRAPT:

Phương pháp nấu bột KRAPT là dùng tác nhân hoá học ( NaOH + Na2S )dưới tác dụng của T0C, P quá trình nấu bột có thể là liên tục hay gián đoạn khinấu gián đoạn, người ta chọn dăm mảnh vào nồi, cho dịch nấu vào ngập dămmảnh, sau đó dùng hơi nước gia nhiệt đến độ nhất định, thường dùng lối ra nhiệtcưỡng bức bằng cách bơm dịch nấu qua nồi trao đổi nhiệt sau đó bơm vào nồi, cốgắng xả hết không khí và khí không ngưng qua van đặt ở đỉnh nồi Sau khoảng 1– 1,5 giê gia nhiệt, nhiệt độ trong nồi đạt mức tối đa trong thời gian này dịch nấuthẩm thấu vào trong dăm mảnh, tiếp đó bảo ôn ở nhiệt độ tối đa khoảng 2h đểhoàn thành phản ứng nấu Sau đó xả bột vào bể ra thành xơ Hơi thừa được cho

đi qua bé trao đổi nhiệt để được ngưng thành nước nóng dùng cho rửa bột

Trong trường hợp nấu liên tục thì dăm mảnh trước tiên được đẩy qua 1 ốngmáng có xông hơi ( không khí và khí không ngưng bị đẩy ra ngoại ) Sau đó dămmảnh và hoá chất đã làm nóng được đẩy liên tục vào nồi qua vùng nhiệt độ trunggian ( khoảng 115 – 200% ) bảo đảm cho hoá chất ngấm đều vào dăm mảnh, tiếp

đó đi vào nồi nấu Hỗn hợp được qua nhiệt tới nhiệt độ nấu ( hoặc bằng tuầnhoàn cưỡng bức dịch nấu qua bé trao đổi nhiệt hoặc bằng cách phun trực tiếp hơivào nồi và duy trì thời gian di chuyển trong khoảng 1 – 1,5 giê Sau khi bột chíndịch đen nóng được tráng vào một bể áp suất và tạo ra hơi nước để dùng choxông hơi dăm mảnh mới Bột được hạ nhanh nhiệt độ xuống dưới 1000C ( bằngdịch nấu lạnh ) để tránh làm tổn hại độ bền của bột Sau đó được rửa sạch dịchđen bằng các máy rửa

b CHUẨN BỊ BỘT TRƯỚC KHI VÀO XEO.

Yêu cầu cơ bản của công đoạn này là xử lý bột giấy và các thành phần phụgia, biến chúng thành bột giấy có thành phần phù hợp được trộn đều và có thểcung cấp liên tục cho máy xeo, bảo đảm cho máy vận hành đều đặn, ổn định tạo

ra tờ giấy đạt chất lượng định trước Thường gồm các khâu vận hành sau:

a) Đánh tơi bột giấy: từ bột giấy dạng tấm đem phân tán vào trong nước thành bét

giấy ở dạng huyền phù, có thể liên tục hay gián đoạn

b) Nghiền bột : Dùng các tác động cơ giới để phát triển các tính chất

của bột giấy nhằm tạo ra thành phần theo yêu cầu, chất lượng quy định Thôngthường nghiền liên tục nhưng cũng có nhiều nơi nghiền gián đoạnc) Bổ xung các tính chất phụ gia: là các loại chất vô cơ hay hữu cơ để

làm thay đổi tính chất hay tạo ra tính chất mới cho tờ giấy sau này

d) Phối trộn các tỷ lệ nhất định loại bột giấy, hoặc bột giấy với các phụ gia khác

Ngoài ra còn nhiều khâu xử lý phụ trợ như sàng lọc tạp chất hoặc xử lý nướcthải

Bộ phận chủ yếu của máy đánh tơi thuỷ lực là 1 rôto hình cánh quạt tạo ra

sự vận động dòng xoáy tuần hoàn của dung dịch làm cho các bó xơ bị lực cơgiới ma sát mà bung ra Sau khi đã bị đánh tới huyền phù bột giấy lọt qua mắtsàng để tháo ra nồng độ bột cao thì lực ma sát giữa bột và bột càng tăng nhưng

tiêu hao năng lượng lại giảm đáng kể Để đánh tơi bột ở nồng độ cao thì cánhquạt được thiết kế nh một mòi khoan.

ĐÓ tạo ra được nhiều vòng xoáy nhất là khi vận hành bột ở nồng độ cao thìkích thước của bể so với cánh quạt phải thích hợp

2 Nghiền bét:

Một tác động cơ bản của nghiền bột là làm thay đổi tính chất hút nước vàthoát nước của bột độ nghiền càng cao thì độ hút nước càng mạnh và thoát nướccàng yếu

a) Cơ chế nghiền bột:

Cả cực cơ học và lực nước đồng thời tác động lên xơ sợi đó là tác độngcuộn, uốn, xoắn, kéo, nén xảy ra ở các lưỡi dao và dao bay, giữa sống dao vớirãnh dao Ngoài ra cong lực trà sát giữa các xơ sợi với nhau còng nh giữa các xơsợi với lưỡi dao

Đối với từng xơ sợi thì tác động nh sau:

- Tác động đầu tiên:

 Nước ngấm vào qua vách tế bào ( làm cho trương nở )

 Một số liên kết giữa các thớ sợi bị đứt, thay thế bằng các liên kết giữanước – thớ sợi ( gọi là thuỷ hoá )

 Xơ bột càng mềm mại hơn

 Sự chổi hoá là xơ sợi bị tước ra thành nhiều xơ nhỏ, nhất là ở hai đầu

 Xơ duỗi thẳng ra ( khi nồng độ bột thấp ) hay uốn cong lại ( khi nồng độbột cao ).

Tóm lại : tác động đầu tiên là phá vỡ 1 lớp vỏ tế bào, vỏ này tuy thấm được

nước nhưng không trương nở được ( do chứa nhiều lignin hơn ) Khi vỏ này bị

vỡ 1 phần thì lòi ra, một lớp vách thứ 2 hút nước mạnh, phá vỡ các liên kết nội

bộ xơ, làm cho xơ mềm hơn, đàn hồi hơn hiện tượng này gọi là chổi hoá nội bộtơi ra trên bề mặt xơ, làm cho bề mặt xơ tăng lên nhiều lần, vách tế bào bị phá vỡcàng nhiều, dải phóng ra các băng xơ, về chiều ngang xơ sợi bị cắt ngắn nhiềulần, điều này không hay vì nó làm cho độ bền cơ lý của tờ giấy giảm đi và bộtgiấy trở nên khó thoát nước

Khi nghiền thì Xenlulo bị cắt ngắn, phân tơ, chổi hoá do đó lớp sơ sinh bịbong ra và nước xâm nhập tạo nên lớp vỏ solvate tức là H < 0 sự xắp xếp của

hệ giảm (S giảm)

b) Các yếu tố ảnh hưởng đến qúa trình nghiền bột.

Các yếu tố ảnh hưởng đến khâu nghìên đều có liên quan đến từng loại xơ sợi,loại thiết bị cũng nh quá trình nghiền

Độ nghiền ( độ bằng 0SR) đặc trưng cho khả năng thoát nước của xơ sợi Kếtquả quan trọng nhất của quá trình nghiền là tạo ra các nhóm OH tù do trên bề mặt

xơ sợi, dần đến vịêc hình thành các cầu nối Xenlulo với nhau tạo điều kiện hìnhthành cấu trúc bền tờ giấy cho nên các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nghiềncũng sẽ ảnh hưởng đến độ bền tờ giấy

* Ảnh hưởng của áp lực nghìên ( Png).

Đây là yếu tố quan trọng, có tính quyết định nhất trong quá trình nghiềnbột giấy Trong quá trình nghiền đối với mỗi loại thiết bị, mỗi loại nguyên liệu vàsản phẩm thì có Png riêng Png ảnh hưởng đến quá trình cắt, phân tơ, trương

Áp lực nghiền được tính bằng lực đè của dao bay và ứng lực của dao đế ,

nhìn chung Png lớn thì quá trình cắt sảy ra là chủ yếu còn trương giảm, ngược lại

Png nhỏ thì cắt nhỏ và trương căng tốc độ thay đổi áp lực nghiền có ý nghĩa rấtquan trọng, nếu thay đổi Png chậm ( tức thời gian dài ) thì cũng để đạt được 1 độ

0SR như nhau thì bột sẽ trương nở tốt hơn Đối với các loại giấy mỏng, có độ bềncao cần nghìên ở phương pháp thấp và thay đổi Png mét cách từ từ nói chung

nghiền ở Png thấp cho giấy có độ bền cơ lý tốt hơn ngoài ra độ dày của dao cũngquyết định Png riêng, nếu độ dày lớn thì xơ sợi bị cắt Ýt và ngựơc lại Để sảnxuất giấy có độ kỵ nước thì chiều dày dao  13

Nguyên liệu nghiền dao bằng đồng hoặc bằng đá

* Thời gian nghiền ( T )

Nhìn chung khi thời gian nghiền tăng thì 0SR tăng , độ dài thớ giảm Thờigian nghiền đối với mỗi loại giấy khác nhau thì khác nhau

Fdao t

Fc

¸

¾

Trong quá trình nghiền nhiệt độ tăng lên do ma sát giũa bột với thiết

bị ,giữa bột với bột khi nhiệt độ tăng sẽ làm giảm quá trình trương của xơ sợidẫn đến giảm độ bền cơ lý của giấy cho nên trong quá trình sản xuất phải tìmcách giảm nhiệt trong quá trình nghiền bằng cách lắp vào cơ cấu rửa để lấy nướcnóng ra và đưa nước vào, thực tế thường nghiền ở T0<400C

* Ảnh hưởng của pH.

Thực nghiệm sản xuất rót ra:

 pH = 3,5 – 6,5 thì khả năng trương nở của bột kém, độ bền cơ lý và nhất là

độ chịu bục của giấy giảm nhanh

 pH = 6,5 – 8,5 thì khả năng trương trung bình, không ảnh hưởng đến quátrình nghiền và tính chất của giấy ( ở pH = 8 )

 pH = 9 – 10 quá trình trương nở xảy ra tốt hơn nhưng độ bền cơ lý củagiấy cũng không cao

Do đó để nghiền duy trì ở pH = 8 – 8,5 thì trong quá trình nghiền phải cho thêmmột Ýt kiềm đẻ duy trì pH

3- Ảnh hưởng của độ nghiền (0 SR) đến tính chất của giấy được thể hiện

9

sr

0

8 7 2 3

4

6 5

Trong đó:

1 độ bền kéo

2 độ chịu bục

3 độ bền chịu xé

4 độ dài trung bình của xơ sợi

5 lực liên kết giữa các xơ sợi

6 khả năng them thấu

7 khả năng thấu khí

8 độ biến dạng

9 độ chặt

Các định nghĩa:

 Độ bền bục (kg/cm2): là giá trị trung gian của độ bền chịu xé và độ bềnchịu kéo Điểm cực đại ở 0SR = 40 – 45 0SR.

 Lực liên kết giữa các xơ sợi chủ yếu là lực liên kết cầu nối hyđro, khi 0SRtăng thì lực liên kết tăng

 Độ chặt của giấy (g/cm2): 0SR tăng thì độ chặt tăng do khả năng đan dệt sítsao hơn

 Độ dài xơ sợi (mm): 0SR tăng thì độ dài giảm

 Độ thấu khí : ở giai đoạn thấp, 0SR đến 75 thì độ bền kéo tăng thì quátrình trương và phân tơ tăng, nếu 0SR > 75 thì độ bền kéo sẽ giảm đi chiềudài xơ sợi giảm

4- Các phương pháp nghiền bột.

Dựa vào quá trình trương ta chia ra các phương pháp nghiền sau:

a Phương pháp nghiền bột nhuyÔn thí ngắn:

Đây là phương pháp mà thời gian nghiền bột dài đầu tiên là tăng áp lực

từ từ để đánh tơi bột Sau khi đánh tơi bột cao để cắt ngắn đễn yêu cầu ở áp lựcthấp để tăng độ trương nở đến khi đạt yêu cầu

Đặc điểm của phương pháp là bột sau nghiền có độ nhớt cao, khó thoátnước, giấy hình thành có độ đồng đều cao, hút dịch nhỏ, độ bền cao, thường dùng

để sản xuất giấy tụ điện, giấy cuốn thuốc lá và các loại giấy mỏng

b Phương pháp nghiền bột nhuyễn thớ vừa:

Ở đây để chứa để chế độ cắt ngắn vừa phải, thời gian nghiền dài vừa ( thờigian nghiền Ýt hơn phương pháp nghiền nhuyễn thớ ngắn)

đặc điểm là bột sau nghiền mềm dẻo, khó thoát nước, thường dùng để sản xuấtgiấy viết và giấy in

c Phương pháp nghiền bột nhuyễn thớ dài:

Trong phương pháp này quá trình cắt ngắn Ýt, còn quá trình phân tử chổihoá và trương là chủ yếu Thời gian nghiền dài , bột có độ nhớt cao , khó thoátnước

Phương pháp này thường được áp dụng để sản xuất giấy cao cấp

d Phương pháp nghiền rời thớ ngắn

Đầu tiên tiến hành nghiền ở png thấp để phân tơ chổi hoá , sau đó tăngnhanh png để cắt xơ sợi đến kích thước yêu cầu , sau đó giảm áp lực và nghiền ở

png thấp cho đến khi đạt độ nghiền theo yêu cầu

Đặc điểm của bột san nghiền : bột có tính đàn hồi cao , tốc độ thoát nướctrên lưới nhanh , liên kết giữa các xơ sợi kém chặt chẽ , giấy sản xuất có khảnăng hút dịch lớn :

Dùng phương pháp này để sản xuất giấy vệ sinh , giấy in ở tốc độ cao

e Phương pháp nghiền bột rời thớ vừa :

Đầu tiên nghiền ở png thấp để phân tơ chổi hoá , sau đó tăng nhanh png đểcắt xơ sợi đến kích thức yêu cầu , sau đó hạ áp lực để đánh tơi nhẹ ,hạn chế quáthình chổi hoá

Phương pháp dùng để sản xuất loại giấy có định lượng không lớn , có độthấm và hút dịch tương đối dùng sản xuát giấy thấm, giấy dả da

f Phương pháp nghiền bột thớ rời thớ dài

Đối với phương pháp này tác dụng đánh tơi là chủ yếu , lấy ngắn Ýt Thờigian nghiền ngắn , bột dễ thoát nước , độ đồng đều và trong suất kém , bề mặtcủa tờ giấy không nhăn , nhưng độ bền cơ lý của tờ giấy cao

Dùng để sản xuất giấy bao gãi

5- Các thiết bị nghiền thông dụng

a Máy nghiền bể ( kiểu Hà Lan )

Trong đó : 1 – lô dao bay 3 – mô núi

2 – dao đế 4 – cửa bét ra

5 – máng hứng ( để đưa sang máy nghiền khác)

Về mặt chất lượng thì chất lượng bột không đồng đều còn về mặt kỹ thuậtthì năng suất thấp, thiết bị cồng kềnh tuy nhiên quá trình thay đổi áp lực nhgiềnrất dễ ( tức là điều chế khoảng cách giữa hai dao ) do đó vẫn còn tồn tại.

Ngày nay nguòi ta hay sử dụng các máy nghiền gián đoạn lắp đặt thành hệthống nghiÒn liên tục dùng cho các nhà máy lớn

Nhiệt độ lý tưởng 20-250C , bình thường là 30-350C (đã qua làm lạnh )

b Thiết bị nghiền liên tục (nghiền ……)

* CÊu tạo :

cao

Nhược điểm: thay đổi áp lực nghiền khó , chỉ dịch chuyển được một Ýt bằng

cách dịch chuyển trục nghiền loại này chia làm ba loại tốc độ:

- Loại máy tốc độ chem V  9m/s dùng để cắt sợi

- Loại máy trung tốc V = 9 – 16 m/s dùng để nghiền

- Loại có tốc độ cao V > 16m/s dùng để trưng là chủ yếu ( nghiềnnhuyễn )

Để có năng suất cao thường dùng dây chuyền liên tục

Độ côn  = 17-230

1- đường bột vào 5- dao bay2- đường bét ra 6- vỏ máy3- động cơ 7- dô tô quay4- dao đế

* TÝnh toán máy nghiền :

+ Số máy trong dây chuyền M:

M H K T SRG M

.

0SR = 0SR2 – 0SR1

G – Sản lượng của máy ( tấn/ 24h )

K – Hệ sè phụ tải ( K = 0,7 – 0,75 )

T – Thời gian máy nghiền làm việc ( T = 24h )

N – Công suất điện tiêu hao của mô tơ

Khi tính ra M ta thường chọn ( M + 1) thiết bị để lắp cho dây chuyền

* Ngoài ra còn có loại máy nghiền : 2 col, 3 col, máy nghiền + sàng.

c) Máy nghiền đĩa:

 Loại 2 đĩa ( 1 đĩa cố định chuyển động )

 Loại 2 đĩa ( cả 2 quay ngược chiều nhau )

 Loại 3 đĩa ( 2 cố dịnh, 1 quay )

Các loại máy khác cũng có nguyên lý tương tự.

III CÁC CHẤT PHỤ GIA PHI XENLULO :

Trong quỏ trỡnh xeo giấy người ta cần bổ xung thờm một loạt cỏc hoỏ chấtvào bột giấy nhằm tạo ra tớnh chất sẵn cú của nú Cỏc chất này phần đồng đềuđược bổxung vào bột giấy trước, trong hoặc sau giai đoạn nghiền Chỳng đượcchia thành 2 loại là: Hoỏ chất và chất vụ cơ.

Cỏc ch t ph gia ch yờu v cụng d ng c a nú:ất phụ gia chủ yờu và cụng dụng của nú: ụ gia chủ yờu và cụng dụng của nú: ủ yờu và cụng dụng của nú: à cụng dụng của nú: ụ gia chủ yờu và cụng dụng của nú: ủ yờu và cụng dụng của nú:

khụ(vớ dụ: tinh bột, nhựa cao su)

Làm tăng độ chịu bục và độ bền kộo,tăng sức chống dũn và chống súc

* Nhựa làm tăng độ bền ướt Nhằm làm tăng độ bền của giấy nh

giấy vệ sinh, giấy bao gói

* Chất độn ( cao lanh, TiO2) Nõng cao tớnh chất quang học và

ngoại quan

giấyCỏc chất phụ gia hay dựng nhất là phốn, keo nhựa, chất độn vụ cơ vàthuốc nhuộm Cỏc hoỏ chất dựng để kiểm soỏt quỏ trỡnh xeo giấy như ttrợ thoỏtnước, chất khử bọt, chất tự bảo lưu… núi chung sử dụng phụ gia nào là từngtrường hợp mặt hàng mà khỏch hàng yờu cầu

1) Độ bảo lưu chất phụ gia tại mỏy xeo.

Cú 2 thụng số được dựng để đo lường độ bảo lưu của giấy và chất phụ gia khixeo giấy

No bột ở hòm tạo áp – Nồng độ n ớc trắngd ới l ới

Công thức này có thể áp dụng cho tất cả các chất trong bột giấy hoặc tínhcho từng chất Chất lượng tờ giấy cũng như tình trạng vận hành của máy xeothường phụ thuộc khá nhiều vào độ bảo lưu từng lượt thấp thì lượng chất thải thuhồi lại từ trong nước trắng tuần hoàn cũng lớn, điều đó khiến cho độ phân bố vậtchất trong tờ giấy không giống nhau tạo ra 2 mặt khác nhau rõ rệt của tờ giấy Sựtích tụ các xơ sợi mịn cũng như chất phụ gia tịa hòn phun sẽ làm cho độ thoátnước của tờ giấy lại khác nhau Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bảo lưu chất phụgia như nhựa thông, tinh bét, keo nhựa trong quá trình hình thành tờ giấy nhứ:

 Bộ phận thuộc phần bột giấy như: độ pH, nồng độ bột, nhiệt độ,tính chất xơ sợi, độ khép kín của dây chuyền

 Thuộc phần lưới xeo: định lượng gấy sự hình thành tờ giấy Loạilưới xeo, tốc độ lưới xeo, độ chấn động lưới

 Các chất phụ gia: chủng loại, số lượng chất độn, hình dáng và mật

độ hạt chất độn, chủng loại các chất phụ gia khác, thứ tự gia liệucân bằng vật chất

Người ta thường phải dùng thêm các chất bảo lưu Do cơ chế tác độnggiữa các chất này là tạo ra sự kết hợp và sự bắc cầu giữa các hạt, nên khi sử dụngphải kết sức chó ý, có khi nó làm cho việc thoát nước trên lưới trở nên khó khănhơn, thậm chí còn ảnh hưởng đến độ bền tờ giấy Điều quan trọng là cần có cácthiết bị khuấy trộn tốt ở thùng dầu và ở hòm phun nhằm làm giảm sự kết tụ bộtquá mức có thể làm giảm độ bền tờ giấy hình thành từ đây

2) Phô gia keo.

Mục đích của sự tạo ra keo là làm cho tờ giấy có thể chống lại sự xâmnhập của dịch thể Có thể gia keo vào phần ướt của máy xeo hoặc dùng phươngpháp tráng một lớp keo lên trên bề mặt giấy đã khô ( gia keo bề mặt ), cũng cókhi kết hợp cả 2 phương pháp Việc gia keo nội bộ còn mang lại cho tờ giấy thêmnhững tính chất mới, nhưng không làm giảm độ xốp của tờ giấy Vì vậy muốn cócác tờ giấy có thể chống lại sự xâm nhập của các loại hơi thì phải có gia keo bềmặt Yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến độ xâm nhập của chất lỏng vào tờ giấy Tácdụng của chất keo nội bộ là cho tờ giấy có tính kỵ nước, khiến cho giảm khảnăng xâm nhập vào tờ giấy

Chất gia keo phần ướt hay dùng là nhựa thông đưa đến nhà máy thường ởdạng cục

( hay ở dạng bột nhào đặc ), sau đó phải được nấu và được hoà loãng để nhũ hoáthành sữa rồi cho vào bột giấy

Nhựa thông là 1 loại chất lưỡng tính có nghĩa là nó vừa có tính hút nướcvừa có tính kỵ nước, Muốn tạo điều kiện cho tờ giấy chống được nước thì phảitạo điều kiện cho kỵ nước thổi ra ngoài

Nhựa thông sử dụng dưới dạng colophon: C19H29COOH Trong côngnghiệp giấy tồn tại 85% dưới dạng axitabolic Để phân bố đều keo trong dungdịch bột phải đưa về dạng keo tan

C19H29COOH + NaOH  C19H29COONa + H2O

Hoặc 2C19H29COOH + Na2CO3  2 C19H29COONa + CO2 + H2O

Do phản ứng là thuận nghịch nên sau phản ứng còn tồn tại thành phầnkhông xà phòng hoá C19H29COOH, nhưng nếu không được bảo vệ thì keo

C19H29COOH sẽ ngưng tụ và lắng xuống, chia ra 3 loại keo:

- keo trung hoà: hàm lượng nhựa còn lắng khoảng 40 – 60%

- keo trắng : hàm lượng nhựa còn lại khoảng < 24%

- keo nhựa cao : hàm lượng nhựa còn lại khoảng 70 – 90%

Để bảo vệ keo trắng người ta dùng vòi phun áp lực để phân tán tạo ra cácMixell, trong dung dịch lúc đó gồm có:

RCOONa  RCOO + Na+

Sau đó các Mixell hấp thụ chọn lọc các ion có tính chất và thành phầngiống nó dẫn đến có kích thước lớn hơn, Mixell (RCOOH)n hấp thụ RCOO- tạothành lớp vỏ solvát, một số Na+ lọt qua lớp vỏ đó nhưng không trung hoà điệndẫn đến lớp vỏ thứ 2 trở thành bền vững và mang điện tích âm, tự chuyển độngtrong dung dịch ( chuyển động Brown ) Trong dung dịch có Na+ nên hệ keo luônluôn có sự chuyển động

Lượng keo cho vào để chống thấm

- Dùng keo nhẹ : tỷ lệ 0,5 -1% so với bột khô tuyệt đối

- Loại không dùng keo : giấy báo, giấy vệ sinh

- Loại dùng keo trung bình: 1 – 1,5% bột KTĐ.

- Loại dùng keo đậm : 1,5 – 2,55 bột TKĐ

3) Phô gia phèn – các hiện tượng xảy ra khi cho keo vào bột giấy.

Trong dung dịch các xơ sợi Xenlulo mang điện tích Êm, ngoài ra các hạtchất độn và hạt keo còng mang điện tích âm, để cân bằng thế điện động ta có thểđiều chỉnh bằng cách cho hấp thụ các ion dương ở trong dung dịch các loạiCation đa hoá trị như Al3+, sắt (Fe3+) ở trong dung dịch rất có lợi để cung cấp điệntích dương nhằm trung hoà thế hiệu điện âm này

Phèn sử dụng trong ngành giấy có thành phần chủ yếu là Al2(SO4)3 là chấtđược dùng phổ biến ở phần ướt của máy xeo vì nó trung hoà dễ dàng điện tích

Êm mang trên xơ sợi

Mặt khác khi cho keo vào bột giấy, quá trình hoá lý xảy ra phức tạp, thuỷphân lượng RCOONa còn xảy ra mạnh

RCOONa + H2O  RCOOH + NaOH

Do sự có mặt của Xenlulo thì RCOONa thuỷ phân tới 60% làm cho pHmôi trường tăng cao Quá trình này làm xuất hiện các hạt keo nhựa RCOOH( cầu tử thứ 3 của hệ keo ) không mang điện, có mức độ phân tán cao, không cầnphải bảo vệ, lúc này thành phàn của hệ trở nên phức tạp hơn

RCOONa : tan , không tích tụ trên bề mặt Xenlulo

RCOOH : phân tán không kết tủa

ĐÓ các hạt keo không kết tụ và phân tán đông tự trên sợi Xenlulo thì phảidùng chất phụ trợ đó là phèn, mà thông thường là dùng phèn nhôm có công thứcsau:

Al2(SO4)3 + 6 H2O  2(RCOO)3Al + 3 NaSO4

Rexinat nhôm

Khi pH = 4,5 – 5 thì chủ yếu là (RCOO)2Al(OH)  Khi pH + 6,5 thì chủ yếu là : (RCOO) 2Al(OH) 

(RCOO) Al(OH) 2 

Các muối này kết tủa, biến thành nhựa tan thành muối kết tủa kéo gốcnhựa lên xơ sợi Xenlulo Tạo lớp ngăn cách chống thấm của giấy.

đối với các hạt nhựa RCOOH do Al(OH)3 là chất lưỡng tính

4) Các loại keo khác.

a AKD ( dimetyl alkyl kêton )

Được sử dụng để xeo giấy trong môi trường kiềm, lượng tiêu hao khoảng0,05 – 0,15 % so với nguyên liệu bột Với loại keo này có thể dùng CaCO3 làmchất độn

Ngoài ra AKD còn sử dụng lớp chất polime của axit acrylic, alhydricmelelic Các loại keo này ngoài sử dụng cho gia keo trong bột nó còn sử dụngcho quá trình gia keo bề mặt giấy

b Tinh bét.

Là 1 hydrat cacbon tổng hợp có trong khoai, ngô, sắn… do sự tổng hợpcủa các đơn vị đường glucose, polime loại này gồm 2 dạng cấu trúc mạch thẳnggồm khoảng 500 đơn vị, cấu trúc mạch nhánh khoảng vài nghìn đơn vị Polimemạch thẳng được gọi là tinh bột, đặc điểm của tinh bột là không tan trong nước,khi gia keo trong bột giấy thường gia keo không đều, độ bảo lưu trên giấy thấp,

do vậy tinh bột trước khi vào bột giấy cần phải hồ hoá, thường trong môi trườngkiềm ( lượng kiềm tiêu hao khoảng 20% ) ở nhiệt độ 600C – 800C

Khi có mặt tinh bét trong giấy nó tăng mối liên kết giữa các xơ sợi Tinhbột tạo cho tờ giấy đanh cứng, tăng độ bền giấy chặt hơn và tăng tính chống màimòn

c Parafin:

Có công thức CnH2n + 2 , là hợp chất hyđro cacbon no, có màu trắng, mềm,rất bền với môi trường xung quanh, là sản phẩm trưng cất của dầu mỏ và than đá.Keo parafin làm cho tờ giấy kỵ nước, tuổi thọ cao làm cho tờ giấy bằng nhẵn vàkhông có hại cùng độ gia nhựa thì parafin tiêu hao chỉ bằng khoảng 1/2 lượngnhựa thông tuy nhiên loại keo này lại làm giảm tính cơ lý của tờ giấy ( độ chịubục, chịu gấp ) thông thường parafin dùng để gia keo bề mặt cho các loại giấy vẽ

kỹ thuật, giấy carton…

d CMC ( cacboxyl metyl cenlulose)

CMC là một dẫn xuất của Xenlulo, nó tồn tại dưới dạng tan trong nước, làloại gắn với liên kết kiềm (Na, Ca ) CMC có tính tương hỗ lớn do vậy khi phaphải quấy liên tục với tốc độ lớn CMC ngoài tác dụng làm tăng độ bền của giấy

nó còn có tác dụng làm giảm thời gian nghiền

e Mủ cao su( latex)

Là hợp chất các phân tử tự nhiên, được dùng nhiều trong quá trình sảnxuất giấy, latex tạo cho giấy mềm mại hơn, tăng độ bang của giấy

Trước khi cho latex vào cần đưa môi trường pH = 9 – 10

f Na 2 SiO 3 (nước thuỷ tinh)

Là hóa chất phụ dùng để gia keo giấy, thường sử dụng cùng với keo nhựathông, lượng tiêu hao từ 2 – 4% bột KTĐ

Sử dụng nước thuỷ tinh sẽ tiết kiệm được 25 – 30% keo nhựa thông nướcthuỷ tinh làm tăng độ bang, độ bền của giấy

5) Chất độn.

Cho các loại chất độn vô cơ màu trắng và đã được tán nhỏ vào với bộtgiấy là để làm tăng tính quang học và tính vật lý của tờ giấy, các hạt này sẽ lấp

đầy các khe và lỗ ở giữa các xơ sợi, tạo ra tờ giấy đặc hơn, mềm hơn, trắng hơn,,mịn hơn và có độ đục cao hơn và một phần nữa mà hay dùng chất độn là chỉ tiêukinh tế.

Tuy nhiên tỉ lệ, phần chất độn tron giấy cũng bị hạn chế do tờ giấy sảnxuất ra có bền kém hơn, hạn chế do tờ giấy sản xuất ra có độ bền kém hơn, nặnghơn và dễ thấm nước hơn đại bộ phận các loại giấy được cho chất độn trong giớihạn từ 5 – 15%/ trọng lượng giấy , nhưng cũng có khi đến 30%

Các loại chất độn thường dùng là phấn ( cao lanh, bontinít, CaCO3, bétlate ( silicat magie ) và TiO2 Phần là loại đựơc dùng nhiều nhất vì nó rẻ, dễ kiếm,

ổn định và cũng tạo ra được ngoại quan giấy đẹp CaCO3 chỉ đựơc trong hệ thốnggia keo trung tính hay kiềm tính vì có độ trắng cao hơn phấn và độ đục cùng caohơn Nó thường được dùng trong các loại giấy có tuổi thọ vì có khả năng trunghoà được các axit sản sinh ra trong quá trình lão hoá gây huỷ hoại tờ giấy

TiO2 là loại chất độn có màu trắng cao nhất, độ đục cao nhất tuy nhiên giálại cao nên Ýt sử dụng Bột tale là 1 chất độn tạo ta độ mềm mại cao của giấy.Ngoài ra người ta còn dùng nó để ngăn ngừa việc đóng cục nhựa lên thiết bị giấy

do nó có cả lực hút nhựa

Yêu cầu kỹ thuật đối với chất độn:

 Là chất khó tan trong nước

 Có độ trắng Ýt nhất phải bằng độ trắng của bột

 Là chất bền hoá học, có khả năng bảo lưu cao trong giấy

C C CH T ÁC CHẤT ĐỘN THƯỜNG DÙNG ẤT ĐỘN THƯỜNG DÙNG ĐỘN THƯỜNG DÙNG N TH ƯỜNG DÙNG NG D NG ÙNG.

Hệ số phản xạ

kích thước hạt

10 -4 cm

độ trắng (%) (MgO = 100%)

Bề mặt riêng

nghiền)

thuốc lá, độntrong môitrường kiềmBét tale 3MgO

4SiO2

H2O

yêu cầu nhẵn,tăng độ mềmmại cao

a) Các phương pháp nhuộm màu

- Nhuộm màu trong bột giấy: là phương pháp phổ biến nhất, phẩm màu ở dạnghuyền màu được cho vào bột giấy trước khi hình thành bột giấy, thông thườngđược cho vào bể nghiền hoặc trong bể chứa có khuấy trộn

- Nhuộm màu bằng cách nhúng: Bằng cách cho băng giấy đi qua dung dịch phẩmmàu, sau đó Ðp và sấy

- Nhuộm màu bằng cách tráng: Dung dịch phẩm màu hoặc huyền phù được tránglên bề mặt giấy dưới sự trợ giúp của suốt đỡ và chăn Ðp

b)Các loại thuốc nhuộm:

- Thuốc nhuộm bazơ: là muối của bazơ mang màu và thường là ở dạng clorit,hypoclorit, sulfat và oxalo, đây là loại được dùng nhiều nhất để nhuộm giấy

Ưu điểm của nó là giá rẻ, có màu sắc tươi sáng Tuy nhiên loại này kémchống chịu ánh sáng, axit, kiềm và clo

- Thuốc nhuộm axít và thuốc nhuộm trực tiếp

Thuốc nhuộm trực tiếp rất rễ hấp thụ lên xơ sợi, còn thuốc nhuộm axít chỉhấp thụ được khi có gia keo nhựa thông và phèn Thuốc nhuộm axít dễ hoà tantrong nước hơn các thuốc nhuộm khác và nó có ưu thế hơn thuốc nhuộm bazơ ởchỗ nó không tạo ra màu lốm đốm khi bột giấy có nhiều loại xơ sợi khác nhau.Thuốc nhuộm trực tiếp hoà tan kém hơn thuốc nhuộm axít nên thường tồn tại ởdạng keo

7) Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả gia keo:

Bao gồm:

+ Chất lượng keo

+ Thời điểm cho keo

+ Chất lượng nước sản xuất

+ Nhiệt độ khi cho keo

+ Nhiệt độ sấy

+ Các yếu tố khác

a) Chất lượng keo và nhiệt độ.

- Nhiệt độ thích hợp thường từ 18-25 độ C, nếu nhiệt độ cao thì nhựa sẽ bị chảylàm bít lưới khi xeo giấy, còn nếu nhiệt độ nhỏ hơn 18 độ C thì nhựa sẽ bị ngưngtụ

- Chất lượng keo được đánh giá:

 Với keo trắng: Đánh giá bằng chuyển động Brown của keo âm

 Với nhựa cao: Đánh giá bằng hàm lượng Cazein trong keo âm

b) Thời điểm gia keo

Thông thường cho vào thời điểm là 2/3 thời gian nghiền

Ta có đồ thị:

Đường 1 - keo trung tính

Đường 2 - keo trắng

Đường 3 - keo nhựa

Điểm I - cho keo trước phèn là 60’

Điểm II - cho keo trước phèn là 15 phót

Điểm III- Cho keo và phèn cùng lúc

Điểm IV- Cho phèn trước keo

Thực tế trong sản xuất người ta chọn keo trắng (đường 2) và chọn thờiđiểm cho keo trước cho phèn 15phót vì thời gian sản xuất được rút ngắn lại Cònthời điểm I thì thời gian sản xuất kéo dài quá

c) Nhiệt độ sấy:

Mặc dù không phải là yếu tố quyết định nhưng nó rất quan trọng trong cảquá trình cho keo Nếu tại đông hỏng thì toàn bộ quá trình trên cho dù tốt đến đâucũng không giải được gì

Nhiệt độ sấy thường là 100-110 độ C, dùng hơi nước bão hoà

d) Nước dùng trong sản xuất:

Công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy là một trong những ngành tiêu tốnnhiều nước nhất

+ Bột giấy không tẩy cần : 250ữ300m3 nước sạch/1tấn bột

+ Bét giấy tẩy trắng cần : 450ữ500m3 nước sạch/1 tấn bột

+ Bét cho chế biến hoá học: 700ữ1000m3 nước sạch/1 tấn bột

+ Sản xuất giấy bao gãi : 30ữ300m3/1 tấn giấy

+ Sản xuất giấy viết : 50ữ300m3/1 tấn giấy

+ Sản xuất giấy in cao cấp : 200ữ1000m3/1 tấn giấy

Chất lượng nước ảnh hưởng nhiều đến chất lượng của giấy, đặc biệt làtrong quá trình gia keo

Nước cho công nghiệp nói chung và công nghiệp giấy nói riêng, trước tiênphải qua công đoạn lắng, lọc, loại bỏ các tạp chất (vô cơ, hữu cơ), để tăng tốc độlắng người ta cho thêm một lượng phèn vào nước , tiếp đó nước phải được xử lýbằng phương pháp hoá học nhằm giảm độ cứng của nước

*Ảnh hưởng của độ cứng đến quá trình gia keo.

- Với keo trắng:

Một phần RCOONa tham gia phản ứng với Ca(HCO3)2

RCOONa + Ca(HCO3)2 (RCOO)2Ca + NaOH +CO2

(RCOO)2Ca có nhiệt độ nóng chảy cao (188 ữ2220C ), tương ứng với Mg(HCO3)tạo ra (RCOO)2Mg, có độ nóng chảy là 244ữ2500C Do vậy khi sấy giấy nókhông nóng chảy để bịt các mao quản nên giấy không có tính chống thấm

- Với keo nhựa cao: Nó có tác dụng thuỷ phân phèn nhôm, ở một mức nào đấy

nó có tác dụng tốt

Al2(SO4)3 + Ca(HCO3)2  Al(OH)3 +CO2 +CaSO4 +H2O

Bằng thực nghiệm người ta thấy nước có độ cứng 7ữ 80 pH là tốt nhất cho keotrắng và 11ữ120 pH cho keo nhựa cao

(10dH =10mg/l CaO hoặc 7,13mg/l MgO)

VI – PHA LOÃNG BỘT

Bột giấy sau nghiền có nồng độ cao (3ữ4%), các xơ sợi còn co cụm lại vớinhau nhất là xơ sợi dài, do đó để đảm bảo hình thành tờ giấy được đều đặn, đảmbảo chất lượng tốt cần phải pha loãng đến nồng độ nhất định từ 0,1ữ1,3% trướckhi lên lưới

Thực ra pha loãng để đưa qua hệ thống lọc cát

Nước dùng để pha loãng bột là nước trắng tuần hoàn lại (ở phần lưới vàsuốt đỡ)

*Đối với nhà máy bÐ, tốc độ lưới xeo bé thì dùng sơ đồ hòm điều tiết:

H1

H2

Bét håi l u Bét vµo Bét ®i sö dông

H1 = 80%H H2 = 80%H1

*Đối với nhà máy lớn ( nh đề bài 60000 tấn/ năm) với tốc độ máy xeo lớn ta sử dụng loại bơm hỗn hợp.

N íc tr¾ng tuÇn hoµn 5

4 3

2 1

Thiết bị lọc cát thường dùng có 2 loại hình trụ và hình cân

1)Lọc cát hình côn

Bét ra

Bét vµo

Nguyên lý :Bột vào theo phương tiếp tuyến tạo thành vòng xoáy từ trên xuống,

các hạt nặng va đập vào thành thiết bị và rơi xuống, còn các hạt nhẹ đi theođường xoáy ở tâm đi lên

Loại này thường dùng ở PPhm=1,4 ữ 3,5 kg/cm3 và dùng 2ữ3 cấp

2)Lọc cát hình trụ:

Bột được phun vào theo phương tiếp tuyến với PPhm=1,8ữ2 kg/cm2

Tạo thành vòng xoáy sinh ra lực ly tâm Màng cao su làm thay đổi chiều chuyểnđộng của bét

Thông thường ta sử dụng lọc cát hình côn do có nhiều ưu điểm:

+ Năng suất = 10ữ12 lần loại hình trụ

+ Bột có độ sạch cao

Tuy nhiên lại có tổn thất lớn Thường dùng thiếu cấp

cÆn mµng cao su 2 mµng cao su 1

+Sàng áp lực ( có hướng tâm+ly tâm)

1)Sàng rung (cả nội lực và ngoại lực )

Loại này tốn nhiều năng lựợng, năng suÊt không cao và sau một thời gianlàm việc các lỗ sàng sẽ bị bít lại

Nguyên lý làm việc cũng giống như sàng ly tâm nghĩa là xơ sợi mịnthường có độ thuỷ hoá cao, mật độ gần bằng của nước vì vậy khi bột loãng màquay trong mặt sàng thì các xơ sợi này được xấp cùng hướng với dòng chảy nênlọt qua sàng Cong các bó bột do thuỷ hoá kém nên mật độ thấp hơn, lưu lại và bịđâyra ngoài.

Ở đây sàng áp lực khác hơn là nó vận động trong điều kiện có áp lực vàdòng chảy trong sàng có thể là ly tâm hoặc hướng tâ Ưu điểm là năng suất cao,

cơ đông trong lắp đặt, cần diện tích lắp đặt nhỏ, tốn Ýt đường ống và bơm, do kínhoàn toàn nên không để lọt không khí vào bột, Ýt đóng cặn

IX –PHÁ BỌT

Quá trình khuấy trộn và vận chuyển bột liên tục thì luôn tiếp xúc vớikhông khí Khi ở trong bột khí tạo thành các hạt bọt nhỏ, chính các hạt bọt nàycản trở quá trình hình thành tờ giấy Một phần không khí được các xơ sợi đượchấp thụ lên trên bề mặt của chúng làm giảm bề mặt tiếp xúc giữa các xơ sợi, dovậy làm giảm độ bền của giấy, mặt khác nó còn làm cho tờ giấy không đồng đềudẫn đến băng giấy hay bị đứt, xốp, chất lượng kém Vấn đề phá bọt rất quantrọng nên không thể thiếu được

Thường dùng 2 phương pháp

*Dùng hoá chất: Dùng các dung dịch có sức căng bề mặt lớn nh dầu hoả,

diezen…, song phương pháp này thường chỉ khử được bọt bề mặt

*Dùng chân không: cho toàn bộ vào thùng chân không, do sự chênh lệch áp giữa

bên trong và bên ngoài mà bọt bị phá vỡ và không khí thoát ra ngoài

X- HÒM TẠO ÁP

Mục đích của công đoạn này là :

+ Phân bố đều đặn bột trên toàn bộ bề rộng của lưới xeo

+ Ổn định dòng chảy và nồng độ bột

+ Tăng tốc theo hướng máy xeo

+ Khống chế dòng chảy xoáy để giảm sự kết chùm

+ Dòng bột chảy ra khỏi môI phun đều đặn và lên lưới đúng vị trí và góc độThông thường vận tốc bột lên lưới bằng 0,9ữ0,95 vận tốc của lưới Vậyphải tạo ra một áp lực để bột có được lưu lượng, vận tốc nhất định Hòm tạo áp

có thể chia làm 2 loại là hở và kín

Hòm hở được dùng trong các máy xeo cò, trong đó độ cao của dung dịchbột được dùng được tạo ra tốc độ dòng bột chính xác khi tăng tốc, ta không thểtăng mãi độ cao của cột dung dịch vì vậy hòm bột có tạo được áp được phát triển

và phù hợp với loại máy xeo tốc độ lớn

Suốt làm đều bột Cơ cấu ĐC khe hở môi phun

Trục máy xeo

ống đ a bột hình côn

Do dũng chảy của dung dịch ở trong hũm bột cú vận tốc ở tõm là lớn nhất

do đú để tạo sự đồng đều về vận tốc người ta đặt cỏc suất tự quay cú đục lỗ(khoảng 60ữ70% lỗ)

* Cơ cấu vận chuyển bột: cú thể hỡnh cụn hoặc hỡnh nờm Cú nhiều loại

XI- QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH TỜ GIẤY VÀ PHẦN ƯỚT CỦA MÁY XEO

1) Quá trình hình thành tờ giấy và thoát nước trên máy xeo

a) Quá trình hình thành tờ giấy

Quá trình rất phức tạp, ngoàì sự thoát nước qua lưới còn có các quá trìnhsáo trộn xơ sợi, thay đổi vị trí và sự đan xen, việc lưu giữ các xơ vụn và hạt chấttrộn trên lớp độn, sự liên kết lớp xơ, sự co káo giữa lớp xơ với thành phần lơlửng Chia quá trình hình thành tờ giấy thành 3 hiện tượng thuỷ động học : thoátnước, định hướng xơ và xáo trộn xơ Cả 3 hiện tượng xảy ra đồng thời và có liênquan nhất định với nhau Trong đó thì tác động quan trọng là việc thoát nước đểtạo thành lớp bột Khi các xơ sợi đang còn tự do vận động thì quá trình thoátnước là quá trình lọc, các lớp xơ riêng độ đều tờ giấy tương đối cao Lọc là cơchế chủ yếu trong việc hình thành tờ giấy trên lưới xeo dài, nhưng sau đó huyềnphủ bột đặc lên, xơ sợi không còn tự do hoạt động được nữa thì chúng có xuhướng vón cục lại, nước tiếp tục thoát đi và tạo ra lớp giấp ướt vơi sự đan xencủa xơ sợi

b) Tấm hình thành

Dưới lưới ở phần đầu cơ cấu đỡ lưới và thoát nước các tấm đỡ cố dịnh vớitên gọi là tấm hình thành ở đoạn đầu tấm hình thành có tác dụng hãm bớt độthoát nước nhằm giảm trôi theo xơ sợi mịn và chất độn trong giấy, nhưng càng vềsau lại làm giảm tốc độ thoát nước với mức độ phù hợp tuỳ theo từng loại giấy vàtốc độ máy xeo

Tấm hình thành chỉ sử dụng cho những máy xeo có tốc độ thấp và trung bình

c) Thoát nước ở bộ phận suất đỡ

Ở bộ phận này nước thoát ra dưới hai hình thức tự do và cưỡng bức

+ Cơ cấu thoát nước tự do(nước thoát ra được khỏi lưới )là nhờ có chênh lệch ápsuất thuỷ lực, ở đây chênh lệch áp suất là do lực hút thuỷ động tạo ra khi lướichạy qua các tấm lô và lô đỡ lưới

+ Cơ chế thoát nước cưỡng bức ở bộ phận này là do lưới chuyển động kéo theosực chuyển động của suất đỡ, nước sẽ văng ra tạo độ chân không giữa lưới vàsuất và làm lớp bột bị võng xuống, nứơc sẽ chuyển từ trên mặt xuống