Nghiên cứu sử dụng nguyên liệu trong nước cho sản xuất túi giấy đựng hàng dùng cho siêu thị

Mục tiêu của đề tài - Xác định được loại nguyên liệu và chế độ công nghệ phù hợp sản xuất giấy có độ bền cao dùng làm túi đựng hàng trong các siêu thị.. - Nghiên cứu công nghệ sản xuất

BỘ CÔNG THƯƠNG TỔNG CÔNG TY GIẤY VIỆT NAM VIỆN CÔNG NGHIỆP GIẤY VÀ XENLUYLÔ

Cơ quan chủ quản: BỘ CÔNG THƯƠNG

Cơ quan chủ trì: VIỆN CÔNG NGHIỆP GIẤY VÀ XENLUYLÔ

Chủ nhiệm đề tài: Đỗ Thanh Tú

Kỹ sư công nghệ giấy

7623

28/01/2010

HÀ NỘI 01/2010

1.1 Tổng quan về túi đựng hàng dùng cho siêu thị 3

1.1.1 Túi đựng hàng siêu thị từ chất dẻo không phân hủy được bằng

sinh học

3

1.1.2 Túi đựng hàng siêu thị từ chất dẻo phân hủy được bằng sinh học 6

1.1.3 Túi đựng hàng siêu thị từ xơ sợi tự nhiên (bột giấy) 7

1.1.3.1 Giới thiệu sơ lược về giấy làm túi 9

1.2 Nguyên liệu sử dụng trong quá trình sản xuất túi giấy dùng

cho siêu thị

13

1.2.2.1 Nguyên liệu gỗ sử dụng trong sản xuất bột giấy kraft 16

1.2.2.2 Phương pháp nấu sunphát (kraft) 18

Kết luận và định hướng nghiên cứu 19

2.1 Nguyên liệu, hóa chất và thiết bị nghiên cứu 20

2.2 Phương pháp nghiên cứu 21

III Kết quả nghiên cứu và thảo luận 22

3.1 Tính chất vật lý và thành phần hóa học của gỗ thông caribê và

3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của mức dùng kiềm và thời gian bảo ôn

trong quá trình nấu bột giấy từ gỗ thông caribê

24

3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của mức dùng kiềm và thời gian bảo ôn

trong quá trình nấu bột giấy từ cây luồng

26

3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của độ nghiền bột giấy đến tính chất

cơ lý của bột giấy

29

3.3.1 Ảnh hưởng của độ nghiền bột giấy đến tính chất cơ lý của bột

giấy từ gỗ thông caribê

29 3.3.2 Ảnh hưởng của độ nghiền bột giấy đến tính chất cơ lý của bột

giấy từ cây luồng

30

3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ phối trộn bột giấy từ gỗ thông 31

caribê và cây luồng đến tính chất cơ lý của giấy làm túi

3.5 Nghiên cứu xác lập quy trình sản xuất giấy làm túi đựng hàng

từ gỗ thông caribê và cây luồng 32

3.7 Sản xuất thử nghiệm bột giấy, giấy làm túi, gia công túi giấy 37

3.7.1 Sản xuất thử nghiệm bột giấy từ nguyên liệu cây luồng 38

3.7.2 Sản xuất thử nghiệm giấy cho gia công túi giấy dùng cho siêu thị 39

3.8 Đánh giá hiệu quả kinh tế quá trình sản xuất 1.000 túi giấy

dùng cho siêu thị 42 3.9 Đề xuất giải pháp triển khai sử dụng túi giấy vào thực tế 43

Kết luận và kiến nghị 46

Thông tin chung về đề tài

1 Tên đề tài

Nghiên cứu sử dụng nguyên liệu trong nước cho sản xuất túi giấy đựng hàng dùng cho siêu thị

2 Mục tiêu của đề tài

- Xác định được loại nguyên liệu và chế độ công nghệ phù hợp sản xuất giấy

có độ bền cao dùng làm túi đựng hàng trong các siêu thị

3 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu nguyên liệu sử dụng: gỗ lá kim, tre luồng

- Nghiên cứu công nghệ nấu bột giấy đạt yêu cầu chất lượng để sản xuất giấy làm túi đựng hàng (mức dùng hóa chất, thời gian bảo ôn)

- Nghiên cứu công nghệ sản xuất giấy đạt yêu cầu chất lượng để sản xuất giấy làm túi đựng hàng và một số loại túi đựng hàng dùng trong các siêu thị

- Sản xuất thử nghiệm 500 kg giấy dùng để làm túi đựng hàng trong các siêu thị, gia công túi đựng hàng chịu được trọng lượng tới 3,0 kg

4 Sản phẩm tạo ra và yêu cầu khoa học-kỹ thuật, kinh tế-xã hội

- Xác lập được công nghệ sản xuất bột giấy từ nguồn nguyên liệu trong nước thay thế cho nguyên liệu nhập khẩu để sản xuất giấy đạt yêu cầu làm túi dùng cho các siêu thị

- Xác lập được chế độ công nghệ sản xuất túi giấy đựng hàng trong các siêu thị thay thế túi nylon nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường

- Sản xuất thử nghiệm 500 kg giấy làm túi, và gia công 1.000 túi giấy đựng hàng dùng cho các siêu thị

MỞ ĐẦU

Hàng ngày, dù mua những vật dụng nhỏ nhất như mấy quả cà, mớ rau, con cá hoặc các vật dụng như quần áo, giày dép, mỹ phẩm v.v… hầu như tất cả các loại hàng hóa đều được bao gói, đựng trong một dạng bao bì tiện dụng và bền chắc, đó là những chiếc túi nylon Hiện nay, hầu hết các siêu thị trong nước đều sử dụng túi nylon làm từ PE (polyetylen), PS (polystyren), PP (polypropylen), PVC (polyvinylclorit) làm túi đựng hàng Túi nylon được làm từ những chất khó phân hủy, muốn phân hủy túi nylon trong môi trường đất phải mất vài chục năm, thậm chí vài trăm năm và lâu hơn thế tùy thuộc vào từng loại túi Tuy nhiên, dù bị phân hủy và lẫn vào đất thì chất nhựa PVC sẽ làm đất bị trơ, không giữ được nước và chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng Bên cạnh đó, nếu xử lý túi nylon bằng phương pháp đốt cũng không ổn vì túi nylon chứa hai chất PE và PP, khi đốt sẽ tạo thành khí CO2, CH4 và khí dioxin cực độc

Hiện nay, để giảm thiểu việc nhập khẩu hạt nhựa PE và PP, người ta đã thu mua và tái chế túi nylon Tuy nhiên, việc tái chế cũng có nhiều bất cập: là người lao động tiếp xúc trực tiếp với nhựa sức khỏe bị ảnh hưởng, môi trường xung quanh bị ô nhiễm, chất lượng túi nylon tái chế rất kém, hơn nữa hiệu quả kinh tế không cao Không kể những tác hại môi trường các thế hệ sau phải gánh chịu, túi nylon còn gây

ra nhiều tác hại trước mắt, trực tiếp vào người sử dụng Rác thải nhựa làm tắc các đường dẫn nước thải gây ngập lụt cho đô thị, dẫn đến ruồi muỗi phát sinh, lây truyền dịch bệnh…

Ở Việt Nam hiện nay có rất nhiều cơ sở sản xuất giấy bao gói, sử dụng nguyên liệu chính là OCC (Old Corrugated Containers) Tuy nhiên, một vấn đề nảy sinh đang làm ảnh hưởng tới quá trình tái sử dụng xơ sợi tái sinh từ OCC là chất lượng xơ sợi giảm đi sau mỗi lần tái sinh Các kết quả nghiên cứu (17) cho thấy bột giấy sản xuất theo các phương pháp hóa học trải qua các quá trình sấy, thủy hóa lặp lại sẽ bị xơ cứng hay còn gọi là “sừng hóa” (Hornification) và giảm đáng kể về chiều dài xơ sợi cũng như khả năng tạo liên kết

Do sử dụng nguồn nguyên liệu OCC và công nghệ sản xuất lạc hậu nên các sản phẩm sản xuất được chỉ có thể sử dụng để làm giấy bao gói hoặc ghép với sản phẩm từ nhựa cho sản xuất vỏ bao xi măng

Trước thực trạng nêu trên việc nghiên cứu công nghệ sản xuất bột giấy từ nguồn nguyên liệu trong nước để sản xuất đạt yêu cầu làm túi giấy là một việc làm cần thiết và có ý nghĩa thực tế Vì vậy, Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô được Bộ Công Thương giao nhiệm vụ nghiên cứu khoa học công nghệ năm 2009, thực hiện đề

tài: “Nghiên cứu sử dụng nguyên liệu trong nước cho sản xuất túi giấy đựng hàng dùng cho siêu thị”

Mục tiêu đề tài:

- Xác định được loại nguyên liệu và chế độ công nghệ phù hợp sản xuất giấy

có độ bền cao dùng làm túi đựng hàng trong các siêu thị

Nội dung nghiên cứu:

- Nghiên cứu nguyên liệu sử dụng: gỗ lá kim, tre luồng

- Nghiên cứu công nghệ nấu bột giấy đạt yêu cầu chất lượng để sản xuất giấy làm túi đựng hàng (mức dùng hóa chất, thời gian bảo ôn)

- Nghiên cứu công nghệ sản xuất giấy đạt yêu cầu chất lượng để sản xuất giấy làm túi đựng hàng và một số loại túi đựng hàng dùng trong các siêu thị (độ nghiền, tỷ

lệ phối trộn)

- Sản xuất thử nghiệm 500 kg giấy dùng để làm túi đựng hàng trong các siêu thị, gia công túi đựng hàng chịu được trọng lượng tới 3,0 kg

PHẦN I TỔNG QUAN VỀ TÚI GIẤY VÀ NGUYÊN LIỆU SỬ DỤNG

CHO SẢN XUẤT TÚI GIẤY

1.1 Tổng quan về túi đựng hàng dùng cho siêu thị

1.1.1 Túi đựng hàng siêu thị từ chất dẻo không phân hủy được bằng sinh học

Túi đựng hàng dùng cho siêu thị làm từ chất dẻo là loại túi phổ biến nhất ở nước ta hiện nay Túi nylon thường được sản xuất theo phương pháp đùn hoặc dán từ các tấm màng mỏng bằng các loại vật liệu là chất dẻo như polyetylen (PE), polystyren (PS), polypropylen (PP) hoặc các chất dẻo khác Các chất dẻo PE, PS và

PP là các polyme được tổng hợp từ các monome là etylen, propylen và styren là các sản phẩm thu nhận được trong quá trình chế biến dầu mỏ Các loại polyme này có cấu tạo hóa học tương đối đơn giản, có độ bền hóa học, độ bền điện tốt và không phân hủy được bằng sinh học

Túi nylon được biết đến như một vật dụng hết sức tiện lợi trong đời sống sinh hoạt của người dân Vì thế, ai ai cũng dùng túi nylon để chứa đựng bất cứ thứ gì có thể Hầu hết các siêu thị, các chợ, trung tâm thương mại, các cửa hàng bách hóa, shop thời trang v.v… đều sử dụng túi nylon Ngoài ra, túi nylon còn được mọi người sử dụng vào các mục đích khác nhau

Theo kết quả khảo sát thực tế của Quỹ tái chế TP HCM, tình trạng sử dụng túi nylon trong cộng đồng hiện rất cao Kết quả khảo sát cho thấy có đến 93% người dân khi đi mua hàng không mang theo túi đựng hàng vì chắc chắn rằng người bán sẽ cung cấp, những người này cũng cho rằng mang theo túi đi mua hàng sẽ khá bất tiện Mặt khác, có đến 28% người dân vứt ngay túi nylon sau khi mua hàng về, một số người khác giữ lại những túi còn sạch để đựng rác

Việc sử dụng túi nylon tràn lan như hiện nay dẫn đến hậu quả môi trường đang chịu sự tác động rất lớn của loại rác thải nguy hiểm này Theo ước tính của Bộ Tài nguyên – Môi trường, trung bình mỗi ngày một gia đình Việt Nam sử dụng và thải ra

ít nhất một túi nylon (tương ứng với 5 g túi nylon) Trong khi việc sử dụng túi nylon của một số nước trên thế giới ở Ireland 328 túi/người/năm, Australia 250 túi/người/năm, Scotland 153 túi/người/năm v.v… nghĩa là họ sử dụng chưa tới 1 túi nylon/ngày Con số thống kê trên phạm vi cả nước là khoảng 25 triệu túi/ngày (tương ứng khoảng 80 tấn/ngày) Theo Phòng Quản lý chất rắn thuộc sở Tài nguyên và Môi

trường TP.HCM cho biết rác túi nylon hiện nay chỉ chiếm khoảng 5 ÷ 7% tổng lượng rác thải các bãi rác của thành phố, lượng rác thải ở các bãi rác của thành phố khoảng 7.000 tấn/ngày Như vậy mới chỉ có khoảng 35 – 40 tấn túi nylon được tập trung về các bãi rác, số túi nylon còn lại hẳn đã bị vứt bừa bãi xuống sông, kênh, rạch của thành phố Trong đó khu vực sử dụng túi nylon nhiều nhất là chợ chiếm khoảng 70%,

kế đến là siêu thị 25% và cuối cùng là trung tâm thương mại 3%

Tác hại của túi nylon đến sức khỏe và môi trường là điều mà đến 80% người dân biết rõ Không chỉ gây hại đến môi trường, mà túi nylon nếu không được sử dụng đúng cách cũng gây hại cho chính người sử dụng Hiện nay, túi nylon vẫn đang được

sử dụng phổ biến rộng rãi trong hầu hết các siêu thị, thói quen của cả người bán hàng

và người mua hàng Không kể thực phẩm tươi sống, ăn liền hay các loại đồ dùng hàng ngày, túi nylon đã dần trở thành thói quen khó bỏ của người nội trợ Khoa học khẳng định, các loại nhựa PE, PP v.v… hoàn toàn có thể đựng được thức ăn Tuy nhiên, chính các phụ gia mà nhà sản xuất đưa vào trong túi nylon như các chất hóa dẻo, như chất TOCP (triortocresylphosphat), được xem là yếu tố gây độc nhiều nhất Đây là loại chất rất độc hại, nó sẽ làm tổn thương, thoái hóa thần kinh ngoại biên và tủy sống Chất BBP – một chất phtalat có thể gây độc cho tinh hoàn và gây ra một số

dị tật bẩm sinh nếu tiếp xúc với nó Phthalates là chất được bổ sung vào nhựa PVC thông thường để làm mềm sản phẩm, như túi nhựa dùng để đựng máu, huyết thanh,

áo mưa, đồ chơi trẻ em v.v…

Theo TS Nguyễn Hữu Hoan, Trung tâm Phân tích và xử lý môi trường, Viện Hóa học Công nghiệp cho biết các chất phụ gia được pha trộn làm tăng thêm tính chất đàn hồi, chống oxy hóa, kéo dài tuổi thọ của túi nylon được sử dụng nhiều nhất phải

kể đến một số chất muối hữu cơ của kim loại nặng như: thiếc hữu cơ, thiếc dibulyl dilaurat, chì, thủy ngân, bột talc, amiăng, phấn viết v.v… Những chất độn trên thường dễ tìm thấy trong nhựa PVC vì loại nhựa này khó định hình khi không có chất hóa dẻo Nếu nhà sản xuất muốn giảm nguyên liệu, làm túi nylon mỏng đi thì sẽ cho thêm phụ gia rẻ tiền Thế nên túi nylon, đồ nhựa mỏng, đặc biệt là các loại túi nylon màu, được pha thêm các chất màu hữu cơ Đây là màu độc hại, khi sử dụng đựng thực phẩm, đặc biệt là thực phẩm nóng, chua v.v… sẽ phai ra và gây nguy hại cho sức khỏe người sử dụng (2)

Việc sử dụng túi nylon như hiện nay đã và đang gây ra những tác hại rất lớn cho môi trường, bởi túi nylon lẫn vào đất có thể làm chận sự tăng trưởng của cây trồng, ngăn cản oxy đi qua đất, gây xói mòn đất Túi nylon làm tắc các đường dẫn nước thải gây ngập (lụt) cho đô thị, dẫn đến ruồi muỗi phát sinh, lây truyền dịch bệnh v.v… PGS.TS Ngô Quốc Quyền, Viện Hóa học (Viện KH và CN Việt Nam) cho biết túi nylon bị chôn vùi xuống lòng đất làm lớp đất bị bít lại, bị xi măng hóa Không chỉ ảnh hưởng đến môi trường đất và nước, các nhà khoa học còn cho rằng từ từ đất và nước bị ô nhiễm do túi nylon sẽ gián tiếp ảnh hưởng tới sức khỏe con người, thậm chí ảnh hưởng trực tiếp Theo GS TSKH Phạm Ngọc Đăng, Chủ tịch Hội Môi trường Xây dựng cho biết tác hại đầu tiên của túi nylon là gây ô nhiễm đất và môi trường nước Túi nylon được làm từ những chất khó phân hủy, muốn phân hủy túi nylon trong môi trường đất phải mất vài chục năm, thậm chí vài trăm năm và lâu hơn thế, tùy thuộc vào từng loại túi nylon (2) Trong khi đó, hiện nay ở Việt Nam số lượng túi nylon được tập trung về bãi rác chiếm tỷ lệ không cao Số túi nylon còn lại thường bị vứt xuống sông hồ, cống, rãnh, kênh, rạch v.v… gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới đất

và nước

Các chuyên gia cũng cho rằng, việc xử lý túi nylon là một bài toán khó có lời giải GS TS Phạm Ngọc Đăng khẳng định, nếu mang rác thải túi nylon đi chôn lấp thì ảnh hưởng tới môi trường đất, nước do túi nylon khó phân hủy Tuy nhiên, nếu mang đi đốt sẽ tạo ra khí thải độc trong đó có cả chất độc dioxin gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người Nguy hại hơn là hiểm họa từ các túi nylon tái chế Rất nhiều túi nylon tái chế từ rác thải, công đoạn tái chế xử lý rất thủ công, trong quá trình sản xuất được trộn các hóa chất làm tăng độ dẻo và bền của sản phẩm, tiềm ẩn nhiều hóa chất độc hại Ngoài ra, chỉ riêng việc tái chế túi nylon để dùng đi dùng lại cũng mang nhiều nguy cơ

Đằng sau những chiếc túi nylon đủ màu sắc, nhiều kích cỡ, nhiều dáng vẻ là cả mối họa khôn lường GS TSKH Phạm Ngọc Đăng nhấn mạnh cứ giả sử mỗi hộ gia đình Việt Nam một ngày dùng 1-2 túi nylon thôi, thì một ngày chúng ta đã thải ra môi trường một lượng khổng lồ túi nylon Đã đến lúc chúng ta phải thực sự đưa việc lạm dụng túi nylon để bàn luận và tìm các giải pháp, hạn chế khắc phục việc sử dụng túi nylon

Hiện nay, việc thay thế sử dụng túi nylon bằng những vật liệu thân thiện với môi trường đang được một số nước trên thế giới áp dụng Thủ đô Dhaka của

Bangladesh là thành phố đầu tiên trên thế giới cấm sử dụng túi nylon từ năm 2002, sau khi có quá nhiều túi nylon bị thải ra làm tắc nghẽn hệ thống thoát nước của thành phố, dẫn đến lụt lội vào mùa mưa Kế tiếp là Ireland, đánh thuế túi nylon kể từ năm

2002 nhằm giảm lượng tiêu thụ túi nylon 90% Ở Đài Loan kể từ năm 2003, các cửa hàng bách hóa và siêu thị buộc phải giảm dần số lượng túi nylon phát miễn phí cho khách hàng Đã nhiều năm nay, phần lớn các siêu thị tại Hà Lan không phát túi nylon khi bán hàng Khách hàng được khuyến khích mua các túi đựng hàng lớn bằng nylon

tự phân hủy, túi giấy v.v có thể sử dụng được nhiều lần và nhận được sự ủng hộ, hưởng ứng đông đảo của người dân Từ ngày 1/7/2008, Trung Quốc chính thức cấm sản xuất túi nylon loại 0,025 mm (loại mỏng nhất) và cấm các của hàng bán lẻ miễn phí túi nylon cho khách hàng Những chiến dịch “nói không với túi nylon” cũng diễn

ra ở Rwanda, Singapore, Israel, Tây Ấn Độ (1) v.v… Ở Việt Nam tại thành phố Hội

An kể từ ngày 9/9/2009 đã diễn ra lễ phát động “Ngày không túi nylon” hàng năm, đây là sáng kiến của Trung tâm Hỗ trợ ứng phó biến đổi khí hậu và Báo Khoa học và Đời sống

Ưu điểm nổi bật của túi nylon là rẻ tiền (thông thường túi nylon được đóng gói

và bán theo kilôgam, mỗi kilôgam từ 50 ÷ 550 túi, giá cả cũng tùy từng loại dao động

từ 15.000 đến 45.000 đồng/kg) Tuy nhiên, như đã nói ở trên, bên cạnh các ưu điểm này thì túi nylon cũng có rất nhiều nhược điểm, gây ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến người sử dụng, đặc biệt là không phân hủy được bằng sinh học gây ô nhiễm môi trường đất và nước, nên hiện nay loại vật liệu này đang được nghiên cứu thay thế bằng các loại vật liệu khác có nhiều tính năng ưu việt hơn

1.1.2 Túi đựng hàng siêu thị từ chất dẻo phân hủy được bằng sinh học

Trong thời gian gần đây (từ năm 1990 của thế kỷ XX đến nay) có rất nhiều công trình nghiên cứu về vật liệu sản xuất túi nylon và các vật dụng khác bằng chất dẻo có thể tự phân hủy sinh học đã được công bố Các bằng sáng chế của Mỹ số

US 2005043462 (14), US 2001003761 (15) và của Châu Âu EP 1491523 (16) v.v…

đã miêu tả các phương pháp sản xuất chất dẻo phân hủy sinh học được như axit polylactic, đồng trùng hợp của axit lactic hoặc các axit hydrocarboxylic mạch thẳng khác, polyeste của các rượu polyhydric mạch thẳng và các chất đồng trùng hợp của tinh bột với rượu polyvinyl biến tính v.v…

Một số chất dẻo đã được triển khai sản xuất thành công và được thương mại hóa với các nhãn hiệu như: “Biopol” của Hãng Zeneta K.K, “Mater-Bi” của Hãng Nippon Synthenic Chemical Industry Co.,Ltđ; “Novol” của Werner Lambert Corporation, “Praccel” của Daicel Chemical Industry v.v…

Ở nước ta, việc nghiên cứu và sản xuất túi nylon tự phân hủy thay thế túi nylon gần đây mới bắt đầu Một số nhà sản xuất đã quan tâm và sản xuất trong lĩnh vực này như: Công ty sản xuất kinh doanh Người tàn tật Hà Nội đã nhập một dây chuyền sản xuất túi nylon tự phân hủy hiện đại của Đài Loan Sản phẩm của Công ty chủ yếu mới dừng lại ở những đơn đặt hàng của các bệnh viện lớn để đựng rác thải y

tế, vì loại túi này có giá thành cao Cuối năm 2005, Công ty cổ phần văn hóa Tân Bình (ALTA) đã đầu tư sản xuất bao bì nhựa tự hủy theo công nghệ hiện đại của Canada Ưu điểm của loại bao bì này là phân hủy trong vòng từ 3 tháng đến 3 năm và khi phân rã sẽ lẫn với rác, đất không gây tác hại cho môi trường Tuy nhiên, túi nylon

tự phân hủy có những hạn chế nhất định như giá thành cao (gấp 3-4 lần túi nylon bình thường), túi không để được lâu

Ưu điểm chính của vật liệu bằng chất dẻo phân hủy sinh học được là ít gây ô nhiễm môi trường và có độ bền cơ lý đáp ứng được yêu cầu của người sử dụng Tuy nhiên, do giá thành cao nên cho tới nay các vật dụng bằng chất dẻo phân hủy sinh học vẫn chưa được áp dụng rộng rãi trong thực tế sản xuất, nhất là trong siêu thị, tiêu dùng, Lâm nghiệp và Nông nghiệp

1.1.3 Túi đựng hàng siêu thị từ xơ sợi tự nhiên (bột giấy)

Để giải quyết các vấn đề đặt ra đối với các loại vật liệu là chất dẻo không phân hủy và phân hủy được bằng sinh học đã nêu ở các phần trên, trên thế giới rất nhiều nước đã quan tâm nghiên cứu và triển khai sản xuất túi giấy đựng hàng dùng cho siêu thị từ vật liệu chính là xơ sợi xenluylô Đây là loại xơ sợi tự nhiên, phân hủy dễ dàng trong môi trường đất không những không gây hại mà còn có tác động tích cực làm tăng độ phì nhiêu cho đất

Hiện nay, túi giấy dùng cho siêu thị có nhiều chủng loại và kích cỡ khác nhau phụ thuộc vào yêu cầu của người sử dụng và đặc tính của từng loại túi Thông thường túi giấy dùng cho siêu thị là: túi giấy không quai, túi giấy hai quai xách dạng xoắn, túi giấy hai quai xách dạng phẳng, túi giấy in offset quai xách sợi tổng hợp v.v…

Hình 1 Hình ảnh một số loại túi giấy dùng cho siêu thị

Túi giấy dùng cho siêu thị thường sản xuất từ bột sunphát không tẩy trắng từ

gỗ lá kim, vì bột sunphát từ gỗ lá kim có độ bền cao phù hợp cho sản xuất túi giấy Ngoài ra, còn một số loại túi giấy sản xuất từ giấy nhiều lớp (giấy duplex lớp trong có thể sản xuất từ nguyên liệu OCC, lớp ngoài sản xuất từ bột sunphát tẩy trắng hoặc bột sunphát không tẩy trắng), hoặc giấy có ngâm tẩm, tráng phủ v.v…

Độ bền của túi giấy dùng cho siêu thị phụ thuộc vào chất lượng giấy làm túi Ngoài ra, độ bền túi giấy còn phụ thuộc vào keo dán túi giấy Keo dán túi giấy có độ bám dính tốt, độ nhớt không cao nhưng nồng độ cao, đáp ứng yêu cầu cho dây chuyền gia công túi giấy tốc độ cao Keo dán túi giấy có khả năng tẩm ướt đều trên giấy, mà không có sự khuếch tán xuyên qua giấy và sự loang ra của các mối dán, keo dán có khả năng đóng rắn và khô nhanh để tránh sự dính giữa các túi giấy với nhau Keo dán túi giấy có khả năng đóng rắn ở nhiệt độ thường, độ bền của mối nối dán keo phải tương đương hoặc lớn hơn độ bền của giấy làm túi (9)

Ưu điểm lớn nhất của túi giấy là sau khi sử dụng qua vài lần mà không thể sử dụng được nữa, thì người sử dụng có thể thu gom lại, bán cho những người mua giấy

cũ, các túi giấy này sẽ được tận dụng để tái chế Đây là một đặc tính có ý nghĩa cực

kỳ quan trọng và thiết thực, là nguyên liệu có giá trị để tái sinh dễ dàng thành các sản

phẩm giấy khác, hơn nữa nếu thải ra nó không gây ô nhiễm môi trường đất và nước

1.1.3.1 Giới thiệu sơ lược về giấy làm túi

Hiện nay, trên thế giới thường sử dụng bột sunphát không tẩy trắng từ nguyên

liệu là gỗ kim (thông) cho sản xuất giấy làm túi Vì bột sunphát từ gỗ lá kim có xơ sợi

dài, độ bền cao thích hợp cho sản xuất túi giấy Để sản xuất túi giấy, thông thường

yêu cầu chất lượng bột giấy nấu theo phương pháp sunphát từ gỗ lá kim được đưa ra

trong bảng 1 (9)

Bảng 1 Tính chất cơ lý của bột giấy nấu theo phương pháp sunphát

không tẩy trắng từ gỗ lá kim

Hiệu suất nấu của bột sunphát không tẩy trắng để làm giấy bao bì từ gỗ lá kim

khoảng 48%, với hiệu suất này bột sunphát có chứa 5 ÷ 6% lignin và 10% pentozan

Khi nấu bột giấy với hiệu suất cao hơn đến 54% thì hàm lượng lignin trong bột khá

cao (7 ÷ 15%), hiệu suất bột sống tăng, bột giấy sunphát cứng hơn làm giảm độ bền

xé, độ bền gấp và làm giảm các tính chất sử dụng của túi giấy Ảnh hưởng của hiệu

suất cao là gây cho xenluylô có độ cứng cao hơn, diện tích bề mặt ngoài xơ sợi nhỏ

hơn (khoảng 1,5 ÷ 2 lần) và giảm lực liên kết giữa các xơ sợi khoảng 66 ÷ 75% so

với cùng một điều kiện nghiền bột giấy (9)

Với mục tiêu tăng thêm nguồn nguyên liệu sử dụng ngoài gỗ lá kim cho sản

xuất túi giấy đã có một số công trình nghiên cứu sử dụng nguyên liệu cây Tùng,

nhưng không mang lại kết quả khả quan Chất lượng bột giấy từ gỗ cây Tùng có độ

bền cơ lý (độ bền kéo, độ bền gấp) thấp hơn so với bột giấy từ cây Thông (9)

Để sản xuất bột giấy cho sản xuất túi giấy không sử dụng gỗ lá rộng vì xơ sợi

của loại nguyên liệu này ngắn và độ bền cơ lý của bột giấy thấp hơn nhiều so với gỗ

lá kim Nhiều khi thiếu bột giấy gỗ lá kim người ta sử dụng một phần bột giấy gỗ lá

rộng như gỗ bạch dương, nhưng tỷ lệ phối trộn bột giấy từ gỗ bạch dương không vượt quá 20% trong hỗn hợp thành phần bột giấy sản xuất túi giấy (9)

Giấy để làm túi nhiều lớp là một trong các loại giấy có độ bền cao và được sản xuất phổ biến Yêu cầu chất lượng đối với loại giấy làm túi phải tính đến các điều kiện gia công túi và sử dụng túi Tuy nhiên, việc sản xuất loại giấy đáp ứng tất cả các yêu cầu là không thể và không hợp lý

Giấy làm túi có gần 20 loại: giấy không tẩm định lượng 60 ÷ 120 g/m2 từ bột sunphát không tẩy trắng và có độ bền kéo cao, giấy tẩm nhựa đường, giấy phủ polyetylen v.v… Một số loại giấy gia công bề mặt với mục đích làm tăng độ thẩm thấu khí, nước và hơi

Một số loại giấy đặc chủng khác, vì chúng có các tính chất bảo vệ đặc biệt, hoặc có tính chất in tốt, hoặc có độ bền rất cao Chúng được sản xuất theo đơn đặt hàng riêng biệt, giấy có đặc tính bảo vệ, được sử dụng chỉ để làm lớp ngoài hoặc lớp bên trong của túi (bao bì) Giấy không tẩm được sử dụng trong tất cả các loại giấy túi Hiện nay, trong thực tế có khoảng 20 loại giấy làm túi được sản suất:

+ Giấy không ngâm tẩm, định lượng giấy là 70, 80, 90 g/m2 được làm từ bột sunphát không tẩy, hoặc từ bột sunphát tẩy trắng nhẹ

+ Giấy nhẵn một mặt định lượng 45 ÷ 50 g/m2 dùng để dán đúp hai lớp

+ Giấy không ngâm tẩm làm nhăn dạng vi sóng, định lượng 70 ÷ 120 g/m2 + Giấy không ngâm tẩm làm nhăn nhẹ trên trục ép máy xeo

+ Giấy tẩm nhựa đường

+ Giấy đúp nhựa đường (2 lớp với định lượng 50 g/m2, dán bằng nhựa đường) + Giấy phủ tẩm dầu bóng

+ Giấy phủ polyetylen 10 ÷ 40 micron

+ Giấy phủ PVC 20 ÷ 40 micron

+ Giấy phủ polyvinylidenclorua

+ Giấy phủ paraphin hoặc sáp

+ Giấy phủ bằng hỗn hợp sáp và copolyme etylen

+ Giấy chống dính (phủ silicon)

+ Giấy dán với màng lưới

+ Giấy dán với màng nhôm

+ Giấy dán với màng chất dẻo (polyetylen, polypropylen)

+ Giấy hai lớp không tẩm, lớp ngoài từ bột sunphát tẩy trắng, lớp trong từ bột sunphát không tẩy trắng

Tùy thuộc vào yêu cầu của sản phẩm, yêu cầu của người tiêu dùng, tính năng của túi đựng hàng mà giấy làm túi có thể là giấy một lớp hoặc giấy nhiều lớp khác nhau Tuy nhiên, các loại giấy làm túi cần phải có độ bền cần thiết, độ dẻo và độ đồng đều cao nhất có thể

Bảng 2 Tính chất cơ lý của giấy làm túi (9)

Theo các kết quả nghiên cứu của Kh.Iacobxen thì sự hút ẩm xảy ra nhanh hơn nhiều so với sự thoát ẩm Sự hút ẩm của giấy kèm theo là sự thay đổi kích thước và

sự phá hủy cấu trúc tờ giấy, trương nở chiều dài xơ sợi khoảng 1%, nhưng bề rộng có thể tăng gấp 20 lần

Thông thường nguyên liệu dùng cho sản xuất giấy làm túi dùng cho siêu thị thường sản xuất từ bột nguyên thủy, không dùng bột giấy tái sinh Vì chất lượng bột giấy tái sinh như (giấy loại OCC) không đảm bảo chất lượng và vệ sinh an toàn khi đựng hàng dùng cho siêu thị

1.1.3.2 Giới thiệu sơ lược về gia công túi giấy

a Gia công túi giấy bằng phương pháp thủ công

Quá trình sản xuất giấy có thể cơ giới hóa và tự động hóa phần lớn các công đoạn bằng các thiết bị máy móc thông dụng trong ngành giấy

Quá trình gia công túi giấy thường được thực hiện theo một số giai đoạn như cắt giấy, in logo, gấp nếp túi giấy, dán túi giấy và dán quai túi giấy Giai đoạn gấp nếp túi giấy có thể tiến hành bằng máy bế thay cho công đoạn thủ công làm bằng tay

b Gia công túi giấy bằng dây chuyền sản xuất công nghiệp

Trên các dây chuyền sản xuất công nghiệp của Trung Quốc, Nhật Bản hầu hết các công đoạn trong quy trình sản xuất đều được cơ giới hóa và tự động hóa điều khiển bằng hệ thống máy tính PLC, hiển thị màn hình, môtơ servo điều chỉnh kích thước túi giấy Hệ thống dây chuyền hoạt động ổn định, dễ thao tác, bảo trì, tự động công đoạn bế, gấp, dán keo Hiện nay, dây chuyền công nghiệp sản xuất túi giấy thường có hai loại: dây chuyền sản xuất túi giấy từ cuộn giấy, dây chuyền sản xuất túi giấy từ tờ rời Dây chuyền sản xuất túi giấy từ cuộn giấy tiết kiệm được chi phí cắt tờ, dùng hệ thống nâng hạ thủy lực cuộn giấy, năng suất máy sản xuất túi giấy cao hơn

so với dây chuyền sản xuất túi giấy từ tờ rời

Một số tham số kỹ thuật của máy làm túi giấy ZD-F17A loại làm từ cuộn giấy

ra túi giấy do Trung Quốc sản xuất: Độ rộng cuộn giấy: 600 ÷ 1190 mm, độ dài túi giấy: 280 ÷ 480 mm, độ rộng túi giấy: 245 ÷ 435 mm, độ rộng đáy túi giấy: 40 ÷ 150

mm, định lượng giấy: 60 ÷ 175 g/m2, tốc độ làm túi giấy: 40 ÷ 100 chiếc/phút

1.1.4 Xu thế sử dụng túi giấy dùng cho siêu thị

Qua các kết quả tham khảo tài liệu trong nước và trên thế giới cho thấy túi nylon mặc dù có nhiều ưu điểm như rẻ tiền, hết sức tiện dụng và bền chắc, công nghệ sản xuất tương đối đơn giản nhưng nhược điểm lớn nhất và quan trọng nhất là gây ô nhiễm môi trường sinh thái nên trong những năm gần đây trên thế giới túi nylon bằng vật liệu PE, PP, PS đã được thay thế dần bằng túi được sản xuất từ các loại vật liệu phân hủy được bằng sinh học

Các loại vật liệu tổng hợp phân hủy được bằng sinh học là loại vật liệu quý do vừa không gây hại cho môi trường vừa có các tính năng đáp ứng được các yêu cầu của người sử dụng Các loại vật liệu này hiện đang là mục tiêu của các chương trình trọng điểm của các trung tâm nghiên cứu trên thế giới Tuy nhiên, trong thời điểm hiện nay và trong tương lai gần do giá thành cao nên các loại vật liệu này chưa được sản xuất và sử dụng rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày nhất là trong lĩnh vực siêu thị cũng như bán lẻ nói chung

Xu hướng nghiên cứu và triển khai sản xuất công nghiệp túi của thế giới cũng như ở trong nước đang tập trung vào nguồn nguyên liệu có thể tái sinh, có trữ lượng dồi dào trong tự nhiên và quan trọng nhất là có thể phân hủy được bằng sinh học và không gây ô nhiễm môi trường sinh thái đó là xơ sợi xenluylô

Hiện nay, trên thế giới cũng như trong nước đặc biệt quan tâm đến công tác bảo vệ môi trường sinh thái, phát triển bền vững, việc sử dụng các loại vật liệu thân thiện với môi trường là xu thế quan trọng trong đời sống sinh hoạt cũng như trong sản xuất kinh doanh, trong đó vật liệu bao bì, đóng gói là rất đáng kể Vì vậy, việc thay thế sử dụng túi nylon bằng những vật liệu thân thiện với môi trường như túi giấy để giảm thiểu ô nhiễm môi trường đang được một số nước trên thế giới áp dụng với nhiều biện pháp khác nhau

1.2 Nguyên liệu sử dụng trong quá trình sản xuất túi giấy dùng cho siêu thị

1.2.1 Giấy loại OCC

Trên thế giới, OCC là vật liệu được thu hồi và tái chế nhiều nhất trong số các sản phẩm giấy và cáctông đã qua sử dụng (khoảng 49-51% so với lượng giấy và cáctông thu hồi được) Hiện nay OCC chủ yếu được sử dụng làm nguyên liệu trong quá trình sản xuất giấy bao gói, cáctông lớp mặt (kraft liner), lớp sóng cho cáctông sóng (corrugated medium) và các lớp đệm, lớp đế cho cáctông nhiều lớp (multi-

plyboard) Tỷ lệ sử dụng xơ sợi OCC có thể thay đổi từ mức tương đối thấp (< 20%) trong giấy bao gói và kraft liner, đến rất cao (khoảng 80%) trong test liner, thậm chí tới 100% trong một số chủng loại sản phẩm giấy và cáctông chất lượng thấp

Công nghệ tái chế OCC nhằm thu hồi xơ sợi cho sản xuất giấy và cáctông bao gói chủ yếu sử dụng các phương pháp cơ học, qua một số công đoạn đánh tơi, sàng chọn, lọc cát sơ bộ, nghiền, sàng tinh và lọc cát nồng độ thấp trước khi xeo tạo thành sản phẩm

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học

kỹ thuật, để tăng giá trị sử dụng OCC các thiết bị phân tách xơ sợi dài, xơ sợi ngắn từ nguyên liệu này đã được nghiên cứu và áp dụng vào trong công nghiệp Xơ sợi dài sau khi tách thường được dùng cho sản xuất lớp mặt của cáctông sóng Có thể nói, với quy trình sản xuất tương đối đơn giản, giá nguyên liệu thấp hơn nhiều so với bột nguyên thuỷ, nên OCC ngày càng có vị trí quan trọng trong công nghiệp sản xuất giấy và cáctông

Mặc dù OCC có nhiều ưu điểm như vậy nhưng một vấn đề quan trọng nảy sinh làm ảnh hưởng tới quá trình tái sử dụng loại nguyên liệu này: chất lượng của xơ sợi từ OCC giảm đi sau mỗi lần tái sinh, đặc biệt là các chỉ tiêu liên quan đến độ bền nén, độ bền xé và khả năng thoát nước OCC thường chứa rất nhiều tạp chất đặc biệt

là các tạp chất có khả năng kết dính cao gây nhiều khó khăn cho quá trình sản xuất như làm rách giấy, dính lên chăn và lưới, trục ép, lô sấy.v.v nên bột từ OCC thường được xử lý cơ nhiệt nhằm loại bớt các tạp chất này

Các kết quả nghiên cứu cho thấy trải qua nhiều lần sử dụng và tái sinh, các quá trình sấy, thuỷ hoá lặp đi lặp lại sẽ làm cho xơ sợi bị xơ cứng (sừng hoá) và giảm

đi đáng kể về chiều dài cũng như khả năng tạo liên kết

Hiện tượng sừng hoá được đặc trưng bằng mức độ giảm sút khả năng lưu giữ nước của xơ sợi qua các chu kỳ tái sinh (6) :

S = [(WRV0 – WRV1)/WRV0] x 100%

Trong đó:

S : Mức độ sừng hoá, (%) WRV0 : Khả năng lưu giữ nước của bột hoá mới WRV1 : Khả năng lưu giữ nước của bột sau sấy và tái đánh tơi

Hiện tượng sừng hoá xuất hiện trong mạng các vách tế bào của xơ sợi hoá học Trong quá trình sấy giấy, các vách tế bào đã phân lớp một phần (chổi hoá trong quá trình nghiền) liên kết chặt chẽ với nhau bằng liên kết hyđrô Khi đánh tơi và nghiền trong môi trường nước, xơ sợi khó phân tán hơn do một số liên kết hyđrô tạo ra không phân huỷ được Xơ sợi tái sinh trở nên cứng và giòn hơn xơ sợi mới Mặt khác, do một phần liên kết hyđrô tạo ra giữa các xơ sợi trong quá trình sấy không phân huỷ được nên xơ sợi không hoàn toàn duỗi thẳng khi đánh tơi và nghiền làm cho kích thước xơ sợi tái sinh không đạt được kích thước ban đầu của xơ sợi mới Như vậy, sau mỗi lần tái sinh, xơ sợi không còn giữ được độ bền và một số tính chất cơ lý ban đầu Việc sử dụng các phương pháp xử lý hoá học và cơ học nhằm phục hồi các tính năng tạo giấy của xơ sợi tái sinh là giải pháp hiện đang được các nhà khoa học quan tâm và nghiên cứu Tuy nhiên, hiện tại nhằm đảm bảo tính ổn định tính chất cơ lý của sản phẩm giấy, cáctông, giấy bao gói trong quá trình sản xuất vẫn phải phối trộn một lượng nhất định với bột kraft vào hỗn hợp bột OCC

1.2.2 Bột giấy kraft

Sự xuất hiện của phương pháp kiềm là rất sớm, từ những năm 50 sau công nguyên, khi những người Ảrập học được nghề làm giấy từ Trung Quốc, họ đã dùng dung dịch kiềm để xử lý các nguyên liệu thực vật trước khi đem sản xuất giấy Năm

1879 Dahl một nhà khoa học người Đức đã phát minh ra phương pháp nấu sunphát Tuy nhiên, thời kỳ đầu của quá trình ứng dụng công nghiệp của công nghệ gặp rất nhiều khó khăn và diễn ra tương đối chậm do bột giấy có màu đen và khó tẩy trắng hơn so với bột nấu theo phương pháp xút hay sunphít Mãi đến năm 1885 một nhà máy đầu tiên sản xuất bột giấy theo phương pháp này mới được xây dựng và đi vào vận hành ở Thụy Điển

Ngoài phương pháp nấu bột sunphát gián đoạn truyền thống, để sử dụng một cách hiệu quả nguồn nhiệt lượng trong quá trình sản xuất, phương pháp nấu bột sunphát liên tục cũng đã được đưa vào áp dụng công nghiệp từ rất sớm Kể từ giữa những năm 80 của thế kỷ 20, để giảm chi phí sản xuất, tăng khả năng cạnh tranh của sản phẩm, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, các công ty sản xuất thiết bị, các nhà máy bột giấy và giấy đã liên tục áp dụng những thành tựu của khoa học kỹ thuật hiện đại vào sản xuất công nghiệp nhờ đó nhiều công nghệ nấu bột sunphát cải tiến lần lượt xuất hiện Công nghệ nấu bột sunphát gián đoạn cải tiến (nấu RDH, nấu Superbatch,

nấu Enerbatch) Công nghệ nấu bột sunphát liên tục cải tiến (nấu sunphát liên tục cải tiến MCC, nấu sunphát liên tục cải tiến tăng cường EMCC v.v… )

Các công nghệ nấu bột cải tiến này đều dựa trên nguyên lý điều chỉnh nồng độ kiềm hoạt tính trong suốt quá trình nấu Ưu điểm chủ yếu của các cải tiến này là tăng tính lựa chọn của quá trình tách loại lignin: bột thu nhận được có trị số kappa thấp hơn trong khi hiệu suất bột và độ bền cơ lý của bột tương đương với bột nấu theo phương pháp sunphát truyền thống Ngoài ra, hiệu quả kinh tế của phương pháp nấu bột sunphát cải tiến cao hơn so với phương pháp nấu bột sunphát truyền thống do nhiệt lượng được sử dụng tiết kiệm hơn và tận dụng các hóa chất nấu dư trong quá trình nấu bột giấy

Tuy nhiên, có thể khẳng định rằng bản chất hóa học của quá trình nấu bột sunphát rất ít thay đổi trong các phương pháp nấu cải tiến so với nấu truyền thống Hơn nữa, chất lượng của bột giấy nấu theo phương pháp truyền thống hoàn toàn không thấp hơn so với nấu cải tiến Do đó, phương pháp nấu bột sunphát gián đoạn truyền thống vẫn thường được các phòng thí nghiệm trên thế giới áp dụng cho các quá trình nghiên cứu nấu bột giấy

1.2.2.1 Nguyên liệu gỗ sử dụng trong sản xuất bột giấy kraft

Trên thế giới hiện nay nguyên liệu xơ sợi thực vật đang được sử dụng để sản xuất bột giấy là gỗ rừng trồng như: gỗ thông, gỗ keo các loại, gỗ mỡ, bồ đề, bạch đàn, tre nứa, luồng v.v Theo các tài liệu tham khảo (9) đối với sản xuất bột hóa học dùng cho sản xuất túi giấy thông thường nguyên liệu được sử dụng là gỗ lá kim

a, Gỗ thông:

Ở nước ta thông được trồng chủ yếu ở Lâm Đồng và một số ít đang được trồng

ở Vĩnh Phúc, Quảng Trị, Kontum, Thuận Hải, Tuyên Quang v.v… Gỗ thông có ưu điểm là cho xơ sợi dài, chất lượng bột giấy tốt Hiện nay một số giống thông đang được trồng như: thông 3 lá, thông 2 lá, thông mã vĩ và thông nhựa, thông caribê Các khảo sát về lâm sinh cho thấy cây gỗ thông thích hợp trồng ở khu vực Lâm Đồng Cây sinh trưởng nhanh về đường kính và chiều cao, thân thẳng, cành nhánh nhỏ, mấu mắt ít so với gỗ thông trồng ở Vĩnh Phúc, Quảng Trị cây chỉ phát triển được vài năm đầu sau đó sinh trưởng chậm, sâu bệnh, tán bằng cành nhánh nhiều Về đường kính ngang ngực thông caribea 12 tuổi ở Lâm Đồng tương đương với cây 18 tuổi ở Quảng

Trị (D1,3 = 22,2cm), cao hơn cây 15 tuổi ở Vĩnh Phúc (D1,3 = 19,0 cm) và chiều cao của cây cũng tương tự như vậy Các kết quả phân tích về hình thái xơ sợi cũng khẳng định không chỉ loài thông caribê mà còn thông 2 lá và thông 3 lá đều rất thích hợp cho khu vực Lâm Đồng

Khi nghiên cứu về thành phần hóa học cho thấy hàm lượng xenluylô của gỗ thông trong khoảng 44-52%, lignin khoảng 26-33% tùy thuộc vào từng vùng lập địa

Từ kết quả nghiên cứu(7) cho thấy rất ít loại thông và vùng trồng thích hợp cho sản xuất nguyên liệu giấy, chủ yếu là các tỉnh phía nam do có điều kiện khí hậu phù hợp Theo danh mục các loài cây chủ yếu cho trồng rừng sản xuất theo 9 vùng sinh thái lâm nghiệp đối với gỗ thông: thông caribê, thông 3 lá được chỉ định trồng Bắc Trung

Bộ, Nam Trung Bộ, vùng Tây Nguyên, vùng Nam Trung Bộ (quyết định số 16/2005/QĐ-BNN ngày 15 tháng 03 năm 2005)

b, Luồng:

Cây luồng có đường kính trung bình 7-8cm, chiều cao từ 6-7m, trọng lượng cây khoảng 15-18kg, chu kỳ khai thác 3-4 năm Khi phân tích các thành phần hóa học cho thấy, hàm lượng xenluylô cao hơn hẳn so với các loại tre nứa thông thường và các loại gỗ đạt tới 50%, chiều dài xơ sợi đạt mức trung bình 1,89-2,01 mm(5) Luồng sinh trưởng tốt các địa hình vùng đồi trên độ cao dưới 800m so với mặt biển, nơi đất bằng, chân đồi hoặc sườn thoải có độ dốc vừa phải (dưới 300m) Luồng thường được trồng trên đất feralit phát triển trên đá poocphia, đá vôi, phiến thạch, phillit, hoặc phù

sa có độ sâu 50-150 cm hoặc cao hơn Thành phần cơ giới thường là sét pha nặng đến sét trung bình, độ ẩm 80-90%, màu đất vàng hoặc vàng đỏ, pH(H2O) = 4,6-7, hàm lượng P2O5 và K2O dễ tiêu thường nghèo, hàm lượng chất hữu cơ trong đất thấp Luồng có thể mọc tự nhiên hoặc trồng thành từng cụm phân tán ở các huyện ven sông Mã thuộc tỉnh Sơn La Các huyện phía tây tỉnh Thanh Hóa như Quan Hóa, Lang Chánh, Bá Thước, Ngọc Lạc là vùng trồng luồng tập trung nhất Tổng diện tích rừng trồng luồng của Thanh Hóa trên 50.000 ha Tới nay luồng đã được trồng ở một

số vùng như: Yên Bái, Nghệ an, Hòa Bình v.v… đều sinh trưởng và phát triển bình thường

Hiện nay, cây luồng đã được đưa vào danh sách cây chủ yếu cho trồng rừng sản xuất ở các vùng: Vùng Tây Bắc, vùng Trung Tâm, vùng Bắc Trung bộ (quyết

định số 16/2005/QĐ-BNN và quyết định số 13/2005/QĐ-BNN ngày 15 tháng 03 năm 2005)

1.2.2.2 Phương pháp nấu sunphát (kraft)

Quá trình nấu bột hóa học dựa trên nguyên tắc phân hủy, hòa tan đủ lượng lignin và các tạp chất khác để xơ sợi xenluylô trong mảnh nguyên liệu có thể tách rời nhau mà không làm ảnh hưởng đến độ bền vật lý của chúng Có hai giai đoạn chính xảy ra trong quá trình nấu bột hóa học:

- Giai đoạn thẩm thấu hóa chất: Giai đoạn này mảnh được bão hòa bởi lượng dịch chứa hóa chất trước khi phản ứng tách loại lignin bắt đầu

- Giai đoạn nấu bột: Các phản ứng hóa học phân hủy, hòa tan lignin và một số hợp chất hữu cơ khác, phản ứng này chủ yếu xảy ra ở nhiệt độ tương đối cao (150 ÷

180 0C)

Các phương pháp nấu bột thông dụng nhất hiện nay là nấu sunphát (nấu bột kraft), nấu sunphít và nấu xút Phương pháp nấu xút được dùng chủ yếu để nấu các loại cây nguyên liệu hàng năm như: rơm rạ, bã mía Phương pháp nấu sunphít hóa chất nấu thông thường là hỗn hợp NaHSO3, SO2, H2SO3, Na2SO3 Tuy nhiên, nấu theo phương pháp sunphít có yêu cầu tương đối khắt khe về nguyên liệu đầu vào (không nấu được nguyên liệu nhiều nhựa), độ bền của bột tương đối thấp, ô nhiễm không khí do phát thải khí SO2 và các hợp chất của lưu huỳnh Do vậy, phương pháp nấu sunphít hiện nay rất ít được sử dụng trên thế giới So với phương pháp sunphít, công nghệ nấu bột sunphát có các ưu điểm:

- Có thể dùng nấu hầu như tất cả các loại nguyên liệu

- Thời gian nấu tương đối ngắn

- Chất lượng bột cao

- Hiệu quả thu hồi hóa chất cao

Ngày nay, công nghệ nấu kraft là công nghệ nấu bột chủ yếu và chiếm tới 80% tổng sản lượng bột giấy trên thế giới Chỉ có khoảng 10% tổng sản lượng bột giấy được sản xuất theo công nghệ nấu sunphít, 5% được sản xuất theo công nghệ nấu xút Lượng sản phẩm còn lại được sản xuất theo các công nghệ nấu bột khác

Hình 2 Sơ đồ công nghệ sản xuất bột giấy theo phương pháp sunphát

Kết luận và định hướng nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu tổng quan cho thấy:

+ Hiện nay, túi nylon được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày nhất là trong lĩnh vực siêu thị cũng như bán lẻ nói chung với nhiều ưu điểm như rẻ tiền, hết sức tiện dụng và bền chắc nhưng có nhược điểm là gây ô nhiễm môi trường

+ Ở trong nước giấy bao gói chủ yếu được sản xuất từ OCC Do tái chế sử dụng nhiều lần nên chất lượng bột giấy từ OCC giảm, không cho phép sản xuất được các loại giấy bao gói chất lượng cao nói chung, cũng như sản xuất túi giấy dùng cho siêu thị

+ Với mục tiêu sản xuất bột giấy có độ bền cao phù hợp cho sản xuất túi giấy

từ nguồn nguyên liệu trong nước, nhóm đề tài tập trung nghiên cứu sản xuất bột giấy

từ các loại nguyên liệu thông dụng ở nước ta là gỗ thông và tre luồng Phương pháp công nghệ được sử dụng trong nghiên cứu là phương pháp nấu bột sunphát (Kraft) từ hai loại nguyên liệu trên Chất lượng bột giấy thu nhận được (hiệu suất, độ bền cơ lý của bột giấy và giấy) từ hai loại nguyên liệu sẽ được so sánh Nguyên liệu nào có quy trình công nghệ sản xuất đơn giản, chi phí sản xuất thấp, khả năng cung cấp nguyên liệu dồi dào, chất lượng bột giấy đạt yêu cầu đề ra sẽ được sử dụng trong nghiên cứu sản xuất thử nghiệm

Bóc vỏ Chặt mảnh Sàng mảnh Nấu bột

Bốc hơi Lò đốt thu hồi Xút hóa

PHẦN II NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nguyên liệu, hoá chất và thiết bị nghiên cứu

2.1.1 Nguyên liệu

Nguyên liệu được dùng để nghiên cứu là gỗ thông caribê (17 tuổi) lấy ở Trung tâm Khoa học Sản xuất Đông Bắc Bộ - Đại Lải – Vĩnh Phúc, nguyên liệu luồng (4 tuổi) lấy ở Công ty nguyên liệu giấy Thanh Hóa, xã Ngọc Lặc, huyện Ngọc Lặc, tỉnh Thanh Hóa

Mỗi loại nguyên liệu lấy 3 cây đại diện, mỗi cây lấy 3 đoạn gốc, giữa và ngọn, mỗi đoạn dài 1 ÷ 1,2 m

Mẫu sau khi lấy được vận chuyển tới phòng thí nghiệm, được cưa rồi chẻ thành những mảnh nhỏ có kích thước: 25 x 20 x (2-3) mm Sau đó, mảnh được phơi khô, loại bỏ cát sạn và mảnh không hợp cách còn sót lại Mảnh sau đó được cho vào túi nilon bảo quản, giữ đồng ẩm và xác định độ khô trước khi tiến hành thí nghiệm

2.1.2 Hoá chất

Hoá chất sử dụng chính trong nghiên cứu là hoá chất công nghiệp: NaOH độ thuần 95-98%, Na2S độ thuần 60% Các hoá chất phân tích khác dạng tinh khiết

2.1.3 Thiết bị

- Nồi nấu bột thí nghiệm thể tích 4,5 lít gia nhiệt trực tiếp bằng điện

- Máy nghiền bột kiểu Hà Lan dung tích 4,5 lít (công suất động cơ 5,5 kw, vòng quay động cơ 960 vòng/phút, ∅ lô dao bay 190 mm)

- Máy xeo Rapid-Kothen, hãng PTI của Áo sản xuất

- Máy đo độ nghiền, hãng PTI của Áo sản xuất

- Máy đo độ chịu xé Elmendorf do hãng Frank PTI sản xuất

- Máy đo độ chịu bục do hãng PTI sản xuất

- Máy đo độ bền kéo và độ bền nén vòng Housfield sản xuất tại Anh

- Cân điện tử Metler độ chính xác ±0.0001g của Thụy Sĩ

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Mô tả phương pháp nghiên cứu

* Quá trình nấu bột giấy:

Các mẻ nấu được thực hiện trong nồi nấu thí nghiệm đứng dung tích 4,5 lít, gia nhiệt bằng điện Mỗi mẻ nấu sử dụng 700 g dăm mảnh khô tuyệt đối Mỗi loại nguyên liệu được tiến hành nấu 02 lần, kết quả lấy giá trị trung bình

* Quá trình nghiền bột giấy:

Bột giấy sau nấu được rửa và xả qua hai lưới mắt ≠40, ≠80 Phần bột giấy qua lưới ≠40 (hợp cách) đem đi nghiền tiếp ở máy nghiền Hà Lan 4,5lít với nồng độ bột giấy nghiền 2% để đạt đến độ nghiền yêu cầu

* Xeo mẫu giấy thí nghiệm:

Bột giấy sau nghiền được xeo thành mẫu giấy thí nghiệm với định lượng 70 g/m2 trên máy xeo Rapid-Kothen để xác định tính chất cơ lý của bột giấy

2.2.2 Phân tích thành phần hoá học nguyên liệu

Thành phần hoá học của nguyên liệu được xác định theo các tiêu chuẩn sau:

Bột giấy được nghiền đến độ nghiền 45 0SR trên máy nghiền thí nghiệm kiểu

Hà Lan 4,5 lít Bột giấy sau khi đạt độ nghiền được xeo thành tờ giấy mẫu với định lượng 70 g/m2 trên máy xeo rappid thí nghiệm Tờ giấy mẫu xeo thí nghiệm được bảo quản trong điều kiện tiêu chuẩn và sau đó xác định các tính chất cơ lý theo tiêu chuẩn tại phòng thí nghiệm của Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô

PHẦN III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Tính chất vật lý và thành phần hóa học của gỗ thông caribê và cây luồng

3.1.1 Tính chất vật lý

Kết quả nghiên cứu một số tính chất vật lý của các mẫu nguyên liệu được đưa

ra trong bảng 3.1

Bảng 3.1 Tính chất vật lý của nguyên liệu gỗ thông caribê và cây luồng

Kích thước xơ sợi trung bình Loại cây (năm) Tuổi Tỷ trọng (kg/m 3 ) Dài, mm Rộng, µm dài/rộng Tỷ lệ

Kết quả trong bảng 3.1 cho thấy tỷ trọng của cây luồng khá cao (665 kg/m3) có

thể gây khó khăn cho quá trình nấu bột giấy do cấu trúc đặc ngăn cản khả năng thẩm

thấu hóa chất Tuy nhiên, trong quá trình nấu còn phụ thuộc vào từng loại nguyên liệu

như thành phần hóa học, cấu trúc các thành phần hóa học trong nguyên liệu

Kết quả trong bảng trên cho thấy xơ sợi thông caribê dài hơn và thô hơn so với

xơ sợi cây luồng So sánh tỷ lệ dài/rộng của cây luồng cao hơn 2,34 lần so với thông

caribê Theo kinh nghiệm sản xuất bột giấy, xơ sợi có tỷ lệ chiều dài/chiều rộng càng

lớn thì chất lượng giấy tạo thành càng tốt Từ kết quả kích thước xơ sợi của thông

caribê và cây luồng cho thấy hai loại nguyên liệu này hoàn toàn thích hợp để sản xuất

ra các loại giấy có yêu cầu chất lượng cao

3.1.2 Thành phần hóa học

Hiệu suất bột giấy phụ thuộc vào thành phần hóa học của gỗ, nhìn chung hàm

lượng xenluylô càng cao và hàm lượng lignin, các chất tan trong xút loãng, trong

axeton, trong nước nóng, trong nước lạnh càng thấp thì càng tốt Các thành phần hóa

học khác, đặc biệt là lignin có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình chế biến bột

giấy, nếu hàm lượng lignin trong nguyên liệu càng thấp thì điều kiện công nghệ chế