TIỂU LUẬN CÔNG NGHỆ sản XUẤT GIẤY đề tài tìm hiểu về việc lựa chọn nguyên liệu và ảnh hưởng của tính chất xơ sợi đến việc sản xuất giấy tissue

NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT GIẤY TISSUE 2.1 Giấy tissue và ứng dụngGiấy tissue là loại giấy được sử dụng và ứng dụng rất phổ biến trong đờisống .Là loại giấy được sản xuất từ bột giấy bằng gỗ ,

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC

⸺⸺⸺⸺⸺⸺⸺

TIỂU LUẬN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY Đề tài : Tìm hiểu về việc lựa chọn nguyên liệu và ảnh hưởng của tính chất xơ sợi đến việc sản xuất giấy tissue

Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS Phan Huy Hoàng Sinh viên thực hiện : Nhóm Bùi Thị Hà Anh 20180607

Cao Văn Quang 20180911

Hồ Lê Hạnh Trang 20180968

Đỗ Phạm Thùy Linh 20180807

Nguyễn Thị Trang 20180975

Hoàng Nhật Biển 20180640

Hà Nội, 12/2021

Mục lục

ĐẶT VẤN ĐỀ 2

PHẦN 1 TỔNG QUAN NGÀNH SẢN XUẤT GIẤY VÀ GIẤY TISSUE 2

1.1.Tình hình sản xuất, nhập khẩu, xuất khẩu giấy ở Việt Nam 2

1.2.Tổng quan về giấy Tissue 2

PHẦN 2 NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT GIẤY TISSUE 2

2.1 Giấy tissue và ứng dụng 2

2.2 Phân loại nguyên liệu 2

2.3 Lựa chọn nguyên liệu 2

PHẦN 3 ẢNH HƯỞNG CỦA XƠ SỢI ĐẾN TÍNH CHẤT GIẤY TISSUE 2

3.1.Cấu trúc của xơ sợi 2

3.2 Ảnh hưởng của kích thước xơ sợi đến tính chất của giấy tissue 2

KẾT LUẬN 2

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 2

ĐẶT VẤN ĐỀ

Có thể nói giấy và các sản phẩm từ giấy đóng vai trò hết sức quan trọngtrong mọi lĩnh vực và hoạt động của con người, đặc biệt trong xã hội văn minhgiấy không thể thiếu được, nó là một trong những vật dụng gần gũi nhất với conngười Giấy ngoài việc sử dụng để cung cấp phương tiện ghi chép, lưu chữ và phổbiến thông tin, nó còn dùng rộng rãi để bao gói, làm vật liệu xây dựng, vật liệucách điện Ngoài những ứng dụng truyền thống đó, việc sử dụng và ứng dụng giấy,các sản phẩm từ giấy hầu như không có giới hạn, một số sản phẩm mới đang và sẽtiếp tục được khám phá, phát triển, đặc biệt trong lĩnh vực điện, điện tử

Giấy tissue cũng là sản phẩm của ngành giấy được ứng dụng trong nhiềulĩnh vực Trong hơn 30 năm qua, tiêu thụ giấy tissue trên thế giới đã tăng liên tục.Ngay cả năm 2009 – trong cuộc đại suy thoái 2008-2009, một năm bết bát đối vớihầu hết các loại giấy và bìa khác, nhưng thị trường giấy tissue toàn cầu vẫn tiếp tục

mở rộng, mặc dù chỉ đạt 1,2% so với tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm là3,7% trong suốt 25 năm trước đó (kể từ năm 1993) Năm 2018, tiêu thụ giấy tissuetoàn cầu đạt 38,7 triệu tấn và có thể đạt mức 40 triệu tấn trong năm 2019, so vớinăm 1993, khi đó mức tiêu thụ chỉ đạt 15,5 triệu tấn Hiện nay mức tiêu thụ giấytissue đã vượt qua giấy in báo ở quy mô thị trường, một điều khó có thể tin được

20 năm trước.Vì vậy, nhóm em chọn đề tài: “ Tìm hiểu việc lựa chọn nguyên liệu

và ảnh hưởng của xơ sợi đến tính chất giấy tissue” làm đề tài tiểu luận của mình

PHẦN 1 TỔNG QUAN NGÀNH SẢN XUẤT GIẤY VÀ GIẤY TISSUE 1.1.Tình hình sản xuất, nhập khẩu, xuất khẩu giấy ở Việt Nam

Giấy bao bì chiếm tỷ trọng lớn nhất trong cơ cấu ngành giấy của Việt Nam;thứ hai là các nhóm giấy in và giấy viết, xếp sau đó lần lượt là giấy tissue, giấyvàng mã và giấy báo Cơ cấu sản xuất theo sản phẩm của ngành công nghiệp giấyViệt Nam được các loại giấy được mô tả qua Hình 1

Hình 1: Cơ cấu sản xuất theo sản phẩm (2019) [1]

Theo báo cáo hằng năm của Hiệp hội Giấy và Bột giấy Việt Nam (VPPA)thì trong giai đoạn 2019 – 2020, dưới sự tác động của trước và sau dịch COVID –

19 mà tình hình sản xuất, tiêu dùng, xuất – nhập khẩu trong nước của ngành Giấy

có nhiều sự biến động Sản lượng tương ứng được chỉ ra trong Hình 2 dưới đây

0 1 2 3 4 5 6

Tiêu dùng Sản xuất Nhập khẩu Xuất khẩu

Dựa trên số liệu ta có thể thấy được Việt Nam hiện đang là nước nhập siêu

về Giấy Sản xuất trong nước chưa đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng cũng như đểđẩy mạnh phát triển xuất khẩu Thị trường xuất khẩu chủ yếu của chúng ta làTrung Quốc, các quốc gia trong khu vực Đông Nam Á, … Thị trường tiêu dùngtrong nước cũng gặp nhiều thách thức khi gặp phải sự cạnh tranh khốc liệt đến từgiấy nhập khẩu từ Indonesia, Thái Lan, … có giá thành rẻ, mẫu mã đa dạng

Đầu tư FDI vào ngành giấy Việt Nam đã tăng rất nhanh trong 2 năm 2018,

2019 và hiện chiếm tới gần 50% sản lượng giấy các loại của Việt Nam, tập trungchủ yếu vào các loại giấy bao bì thông thường (giấy lớp mặt và lớp sóng) với nhiềulợi thế vượt trội và đang gây nên hiện tượng cung vượt cầu đối với loại giấy này,nhưng xu hướng vẫn tiếp tục được đầu tư mạnh, tạo áp lực rất lớn cho các doanhnghiệp Việt Nam Dự kiến đến năm 2022, khi các dự án đã được cấp phép đi vàohoạt động, sản lượng của các doanh nghiệp FDI sẽ chiếm trên 60% sản lượng cảnước Điều này tạo ra áp lực vô cùng lớn cho các doanh nghiệp Việt Nam để có thểtiếp tục tồn tại và phát triển Nhiều khả năng thị trường sẽ chịu sự chi phối mạnhcủa các doanh nghiệp FDI [1]

Tình hình dịch COVID – 19 vẫn đang diễn biến phức tạp, kinh tế toàn cầuđang khủng hoảng, GDP của nhiều nền kinh tế lớn không có tăng trưởng, thậm chítăng trưởng âm Nhưng kinh tế Việt Nam đang nổi lên là một điểm sáng về phòngchống dịch COVID – 19, ổn định xã hội và tăng trưởng kinh tế, là điểm đến đángtin cậy của các nhà đầu tư quốc tế Nền kinh tế Việt Nam nói chung và của ngànhgiấy nói riêng vẫn có những tín hiệu khả quan trong giai đoạn khủng hoảng vìCOVID – 19

1.2.Tổng quan về giấy Tissue.

- Ngành giấy Tissue đã bùng nổ trong vài năm qua Giấy Tissue hiểu đơngiản là một loại giấy nhẹ Giấy Tissue thường được làm bằng bột giấy từ gỗ hoặcbột giấy tái chế… để chế tạo thành các loại giấy sinh hoạt trên thị trường hàngngày Ngoài ra, giấy tissue cũng được sử dụng làm sản phẩm giữ vệ sinh, y tế,…

- Năm 2018, tiêu thụ khăn giấy toàn cầu đạt 38,7 triệu tấn.Quy mô thị trường giấy Tissue toàn cầu là 65,66 tỷ USD vào năm 2019 và dự kiến đạt 102,57

tỷ USD vào năm 2026 Tại Việt Nam, tổng lượng tiêu dùng giấy tissue chủ yếu là các sản phẩm dùng làm khăn ăn, khăn mặt, giấy vệ sinh năm 2018 đạt khoảng 164,453 tấn

Dưới đây là biểu đồ thể hiện lượng tiêu thụ giấy Tissue tính cho bình quân đầu người của các khu vực

PHẦN 2 NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT GIẤY TISSUE 2.1 Giấy tissue và ứng dụng

Giấy tissue là loại giấy được sử dụng và ứng dụng rất phổ biến trong đờisống Là loại giấy được sản xuất từ bột giấy bằng gỗ , giấy tái chế , bột giấy đểtạo thành các sản phẩm giấy lụa mềm như giấy vệ sinh, khăn tay, giấy ăn

Các đặc tính của giấy chính là: độ bền, độ xốp để thấm ướt tốt, độ bền ướt,

độ mềm mại, trọng lượng cơ bản, độ dày (khối lượng lớn), độ sáng, vẻ ngoài và sựthoải mái Tùy thuộc vào phạm vi ứng dụng thì các thông số sẽ khác nhau

2.2 Phân loại nguyên liệu.

Nguyên liệu sản xuất giấy tissue thì bao gồm : bột giấy và các phụ gia hóachất

- Bột giấy nguyên thủy :được sản xuất từ các loại cây thân gỗ và nguồn nguyên

liệu chủ yếu đến từ các loại gỗ cứng , gỗ mềm , và phi gỗ

+ Gỗ cứng : nguồn nguyên liệu chủ yếu đến từ các loại cây như bạch đàn,gỗ bạch

dương , dương liễu ,đa ,dầu,… Về tính chất thì có thể kể đến một số ưu điểm củaloại gỗ cứng như : khả năng thoát nước cao giúp cho quá trình sấy bột gỗ trở nên

dễ dàng , thuận tiện,qua đó tiết kiệm được chi phí trong quá trình sản xuất Từ đógiúp cho máy xeo chạy được với tốc độ cao,ổn định Qua đó tăng năng xuất trongquá trình sản xuất Bột giấy làm từ gỗ cứng cũng giúp cho giấy sản xuất ra có độđồng đều hơn ,bề mặt nhẵn hơn so với các loại bột giấy khác và độ đục cao hơn.Không những vậy , bột giấy làm từ xơ sợi gỗ cứng còn chứa chủ yếu các loại xơsợi nhỏ,mảnh,nhẵn và chứa ít xơ sợi mịn từ đó tránh được tình trang mất mátnguyên liệu trong quá trình xeo giấy Mức sử dụng bột gỗ cứng phổ biến hiện nayđược áp dụng là từ 50-80% nguyên liệu bột giấy đầu vào Một số loại giấy tissueđược sản xuất từ bột gỗ cứng như bạch đàn mang lại những ưu điểm như đạt độxốp cao , độ thấm hút cao và độ mềm mại cao tạo nên chất lượng của tờ giấy vàcùng với tốc độ thoát nước ,bột gỗ bạch đàn tạo cho tờ giấy ướt có độ bền cao hơn

so với tờ giấy khác

Tuy nhiên bột gỗ cứng lại có những hạn chế như gỗ cứng thường có kíchthước lớn và trọng lượng lớn Điều này dẫn đến khó khăn trong quá trình sản xuấtkhi nguyên liệu kồng kềnh ,dễ bị cong vênh, nứt , khó gia công.Đồng thời sợi gỗcứng ngắn và dày , chứa nhiều tạp chất ảnh hưởng đến quá trình xử lý và sử dụnghóa chất

+ Gỗ mềm : Bột giấy được sản xuất từ nguyên liệu cây gỗ mềm (là những loại cây

lá kim, quả tròn, cây xanh suốt năm), ví dụ như tùng, bách, thông, sam hồng, sammây… Bột giấy từ thân cây gỗ mềm có tính linh hoạt tốt, tạo nên các đặc tính về

độ bền của giấy, như: độ chịu kéo, độ chịu bục, độ chịu xé….Hầu hết, các loại gỗmềm mọc ở khu vực cao Phần Lan, Canada, Thụy Điển là nơi sản xuất bột gỗmềm chính trên toàn thế giới

Nguồn nguyên liệu đến từ gỗ mềm mang lại nhiều ưu điểm quan trọng đốivới quá trình sản xuất giấy tissue như :mang lại sợi gỗ dài,mỏng , tinh khiết cungcấp độ bền cho giấy nhưng không làm giảm độ mềm mại của giấy Bột giấy làm từ

gỗ mềm giúp cho giấy ướt bền hơn từ đó giúp cho máy xeo chạy ổn định hơn Bột

gỗ mềm chứa ít xơ sợi nhỏ giảm sử dụng hóa chất trong quá trình sản xuất ,tăng độbảo lưu trong quá trình xeo và giảm độ bụi của giấy từ đó tiết kiệm chi phí trongsản xuất làm giảm giá thành của sản phẩm Bột gỗ mềm có độ bền xơ sợi cao giúptăng cường độ bền của giấy Tuy nhiên trong sản xuất giấy tissue thì người takhông cần chú trọng đến độ bền kéo của giấy.Xơ sợi gỗ mềm mảnh hơn giúp cho

tờ giấy mỏng hơn , xốp hơn và giúp giấy tách ra khỏi lô sấy dễ hơn Tuy nhiên gỗmềm cũng mang lại những nhược điểm như là trong cùng điều kiện, bột giấy gỗmềm thường đắt hơn bột giấy gỗ cứng vì chu kỳ tăng trưởng của cây gỗ mềm dàihơn đáng kể so với cây gỗ cứng, tạo ra mức tiêu thụ năng lượng cao hơn làm chochi phí sản xuất chung của bột gỗ mềm cao Do đó chi phí nguyên liệu cho gỗmềm cao hơn

+ Bột phi gỗ : Là nguồn nguyên liệu đa dạng và có rất nhiều đối với một nước

nông nghiệp như Việt Nam.Có thể kể đến một số loại nguyên liệu sản xuất bột phi

gỗ như rơm,tre , bã mía ,….Là nguồn nguyên liệu có thể thay thế các loại gỗ cứng

và gỗ mềm vì vậy bột phi gỗ thường cũng mang những đặc điểm như có chiều dài

xơ sợi phân bố trong khoảng rộng Một số bột phi gỗ từ rơm ,rạ ,bã mía và một sốphế thải nông nghiệp có chiều dài xơ sợi như bột gỗ cứng Một số bột từ câylanh ,cây gai dầu,cây dâm bụt (nằm ở phía Đông Ấn Độ ) có chứa xợi dài , có tínhchất tốt hơn bột gỗ mềm.Tuy nhiên trong sản xuất hiện nay lại gặp một số vấn đềvới việc sản xuất bột phi gỗ như:Chi phí trong quá trình thu hoạch Là một nguyênliệu nhẹ dẫn đến chi phí vận chuyển tăng cao Đồng thời việc nguyên các loạinguyên liệu của quá trình sản xuất bột phi gỗ dễ mục nát do tác động của môitrường ,hàm lượng silica cao gây khó khăn trong việc thu hồi hóa chất ,khả năngthoát nước của bột kém do chứa nhiều xơ sợi vụn và thành phần hóa học dễ bị thay

đổi Là một nước nông nghiệp vì vậy nguồn nguyên liệu đến từ các loại cây phi gỗđang dần dần được quan tâm đến trong công nghiệp giấy

- Bột giấy tái chế:

Giấy tái chế được coi là nguyên liệu rẻ và dồi dào khi mà ta có thể tái sử dụng các loại giấy đã qua sử dụng Việc sử dụng các phế phẩm của giấy vừa có tác dụng giúp giảm giác thải ra môi trường ,đồng thời chi phí về nguyên liệu giảm Theo thống kê ,trung bình cứ một tấn giấy được tái chế lại chúng ta có thể tiết kiệm được :24 cây rừng ,605 lít dầu thô ,gần 4000kw điện ,40000 lít nước ,hạn chếco2 Việc sử dụng giấy tái chế giúp tiết kiệm chi phí ,nhân lực cho các doanh nghiệp và xã hội chưa kể đến môi trường được bảo vệ tốt hơn Tuy nhiên việc tái

sử dụng các loại giấy tái chế có những nhược điểm sau đây : thứ nhất là tốn kém hóa chất ,công đoạn trong sản xuất ,đặc biệt là sử lý mực , nhựa , chất độn trên giấy tái chế Thứ hai là giấy tái chế trương nở kém và cứng Tính chất giấy của bột giấy tái chế bị ảnh hưởng và chất lượng giảm hơn bột giấy thông thường

b.Phụ gia hóa chất

Hóa chất được sử dụng trong quá trình sản xuất giấy tissue phải tuân thủ quy định trong luật hóa chất số 06/2007/QH12 ban hành ngày 21 tháng 11 năm 2007.Trường hợp hóa chất nguy hiểm phải lập phiếu an toàn hóa chất theo quy định Hóa chất có thể sử dụng :

+COTAC / RELEASE AGENT: Các hóa chất dùng để khống chế lớp phủ, kiểm soát chất lượng giấy tissue

+SOFTLAYER: Chất làm mềm được sử dụng bằng cách cho vào bột giấy

+DE-COTAC: Phụ gia có chức năng tái chế các loại giấy tái chế

+ISOGRIND PAP: Chất để mài dao,dùng trong chế tạo và mài lại dao gạt

+ISOCUT PAP: Chất chống mài mòn dùng để bảo vệ và nâng cao tuổi thọ ở công đoạn chia cuộn

+DẦU CÁN NỔI: Chất bôi trơn đặc biệt dùng bảo vệ và làm sạch trục cán nối Đồng thời nó giúp giảm bớt mùi khó chịu sản sinh ra trong quá trình cán

+THIẾT BỊ PHUN: Thiết bị có chức năng bơm hóa chất phủ chống yankee

2.3 Lựa chọn nguyên liệu.

Việc lựa chọn nguồn nguyên liệu cũng liên quan đến tính chất và phạm vi của việc

sử dụng giấy tissue Trong quá trình sản xuất tùy thuộc vào loại giấy tissue từ đó đưa ra được các tính chất yêu cầu của giấy và cuối cùng là lựa chọn nguyên liệu

- Bột giấy tái chế :là loại nguyên liệu rẻ tiền và được làm nguyên liệu cho các sản phẩm giấy có chất lượng trung bình Như các loại giấy ăn sử dụng một lần tại các quán ăn

- Bột BEK, SBHK, NBSK, bột tre :phù hợp cho sản xuất các sản phẩm giấy chất lượng cao Như các loại giấy ăn đòi hỏi độ mềm mịn cao

- Ở độ nghiền thấp SBHK, bột tre tạo cho giấy có độ hấp thụ nước cao Ví dụ như giấy ướt dùng trong ăn uống thực phẩm

- Ở độ nghiền cao, SBSK, NBSK, bột tre phù hợp cho giấy có độ hấp thụ nước cao

và độ bền tốt Ví dụ như giấy ướt dùng trong ăn uống thực phẩm

- BEK, ACACIA, NBHK phù hợp cho các sản phẩm cao cấp có độ mềm mịn cao Như các loại giấy vệ sinh , giấy ăn ,…

bố kích thước xơ sợi của một huyền phù cũng có thể bị thay đổi bởi quá trình sàng

và phối trộn Khả năng làm giấy của xơ sợi gỗ được quyết định chủ yếu bởi chiềudày thành xơ sợi và chiều dài xơ sợi của chúng Chiều rộng xơ sợi không quantrọng bằng hai thông số này Chiều dày thành xơ sợi chưa được đo một cách chínhxác trên bất kỳ thiết bị tự động nào Tuy nhiên, các thiết bị phân tích xơ sợi hiện tại

có thể đo chiều dài và độ thô của xơ sợi với một giá trị đáng tin cậy và chúng cómối tương quan rất gần với chiều dày thành xơ sợi.

Các tính chất của xơ sợi có thể được phân loại thành các tính chất hình tháihọc, cấu trúc và hóa học Đối với bột sunphát gỗ mềm, thông số quan trọng nhất làchiều dày thành xơ sợi Chiều dài xơ sợi và độ thô có thể được đo một cách chắcchắn với các thiết bị phân tích xơ sợi chiệu lực hiện hành Vẫn chưa có một thiết bị

tự động nào cho phép đo chiều dày thành xơ sợi và sự phân tích của các thiết bịphân tích xơ sợi hiện nay vẫn rất thô sơ, thậm chí đối với cả phép đo chiều rộng xơsợi

3.1.Cấu trúc của xơ sợi.

Hình 3: Cấu trúc của xenlulose

Xenluloza tập hợp thành thành tinh thể cơ bản theo trật tự nhất định Trong

tự nhiên, cấu trúc cơ bản của xenluloza có chiều dài khoảng 100-250 nm, với tiếtdiện ngang hình chữ nhật có cạnh khoảng 3 nm và 7-10 nm

Với kích thước của đại phân tử xenluloza khoảng 5000 nm, các mạchxenluloza có thể trải qua nhiều vùng tinh thể và vô định hình hoặc tồn tại ở dạnggấp nếp trong phạm vi một tinh thể

Các tinh thể cùng với vùng vô định hình tập hợp thành tổ chức lớn hơn gọi

là vi xơ, có kích thước chiều ngang khoảng 10-20nm Các vi xơ lại tập hợp thành

tổ chức lớn hơn gọi là xơ, có kích thước ngang khoảng 100-300nm

Xenluloza tập hợp hoàn toàn thành các tinh thể, mà một phần ở dạng vôđịnh hình Giữa 2 vùng này không có ranh giới rõ rệt, thường trải qua một vùngchuyển tiếp

Đối với các loại nguyên liệu xenluloza khác nhau, mức độ kết tinh củaxenluloza có thể xếp theo trật tự sau: bông > xenluloza gỗ > xenluloza sau kiềmhóa > xenluloza hoàn nguyên Do độ kết tinh của xenluloza bông cao hơn, nên một

số tính chất cơ lý của vật liệu bông cao hơn vật liệu xenluloza gỗ, nhưng xét về khảnăng phản ứng, xenluloza gỗ dễ tham gia phản ứng hơn xenluloza bông

Trong quá trình nấu bột giấy, dưới tác dụng của dịch nấu, phần xenluloza ởvùng vô định hình tan vào dịch nấu cùng với các thành phần khác như lignin, cácchất trích ly,… Vùng tinh thể xenluloza không bị hòa tan ta thu được bột giấy chưatẩy trắng.Sau quá trình tẩy trắng thu được bột giấy tẩy trắng

Hình 4.1.Bột sufat chưa tẩy trắng Hình.4.2.Bột sunfat tẩy trắng