Báo cáo bao bì: bao bì giấy

Báo cáo bao bì: bao bì giấy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

LỜI NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU v

NỘI DUNG 1

PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ BAO BÌ GIẤY: 1

1.1.Lịch sử phát triển của bao bì giấy: 1

1.2.Đặc tính chung của bao bì giấy 3

1.3.Chức năng của bao bì giấy 4

1.4.Tổng quan về nguyên liệu chính dùng trong sản xuất bao bì giấy 5

1.4.1.Cấu tạo của nguyên liệu gỗ: 6

PHẦN 2: SẢN XUẤT GIẤY 7

2.1 Sản xuất bột giấy: 7

2.1.1 Phân loại bột giấy 8

2.1.2 Phương pháp sản xuất bột giấy 9

2.2.Quy trình chung sản xuất giấy thành phẩm 13

2.2.1.Quy trình 13

2.2.2.Thuyết minh quy trình 13

PHẦN 3: MỘT SỐ LOẠI BAO BÌ GIẤY 23

3.1 Bao bì mềm (paper) 23

3.1.1 Giấy Kraft 23

3.1.2.Giấy chống thấm mỡ (Greaseproof paper) 25

3.1.3.Giấy da 27

3.1.4.Giấy sáp – Wax paper 28

3.1.5.Giấy gương 29

3.1.6.Một số loại giấy khác 30

3.2.Bao bì cứng (paper board) 30

3.2.1.Giấy carton 30

3.2.2.Bao bì vận chuyển- giấy bìa gợn sóng 31

3.2.3.Bao bì tetra pak 35

PHỤ LỤC 39

KẾT LUẬN 40

TÀI LIỆU THAM KHẢO 41

DANH MỤC HÌNH

Hình 2 1 : Sản x u ất b ột giấy theo phươ n g p háp cơ h ọc (Mech a ni c al pulp) 9

Hình 2 2: Dây chuyền hệ thống xeo giấy 17

Hình 2 3: Giai đoạn ép giấy trên máy xeo 18

Hình 2 4: Quá trình sấy giấy 19

Hình 2 5: Máy cán láng bề mặt giấy 21

Hình 2 6: Máy cuộn giấy 22

Hình 3 1: Giấy Kraft không tẩy trắng 24

Hình 3 2: Giấy Kraft tẩy trắng 24

Hình 3 3: Bao bì giấy đã tẩy trắng dùng làm túi đựng 25

Hình 3 4: Bao bì giấy chưa tẩy trắng dùng làm túi đựng 25

Hình 3 5: Bao bì chống thấm dầu mỡ lót trong các thực phẩm chứa dầu mỡ 26

Hình 3 6: Bao bì chống thấm dầu mỡ sử dụng làm giấy dán tường nhà bếp 27

Hình 3 7: Giấy da 27

Hình 3 8: Giấy da sử dụng làm thiệp chúc mừng 28

Hình 3 9: Giấy sáp sử dụng đựng thực phẩm 29

Hình 3 10: Giấy carton 30

Hình 3 11: Các loại gợn sóng A, B, C, D 33

Hình 3 12: Phương pháp tạo hình 1 .33

Hình 3 13: Phương pháp tạo hình 2 33

Hình 3 14: Phương pháp tạo hình 3 33

Hình 3 15: Phương pháp tạo hình 4 .34

Hình 3 16: Phương pháp tạo hình 5 34

Hình 3 17: Phương pháp tạo hình 6 34

Hình 3 18: Phương pháp tạo hình 7 34

Hình 3 19: Cấu tạo bao bì tetra pak 35

Hình 3 20: Nguyên tắc đóng bao bì tetra pak 38

Hình 3 21: Một số sản phẩm đựng trong bao bì tetra pak 38

Hình 3 22: Bao bì giấy kiểu túi, giỏ xách 39

Hình 3 23: Bao bì giấy ép đúc 39

DANH MỤC BẢNG Bảng 1 1: Một số mốc lịch sử quan trọng trong công nghiệp sản xuất bao bì giấy 2 Bảng 3 1: Các thông số kỹ thuật giấy lượn sóng 32

vi sinh vật và đặc biệt đời sống con người phải gánh chịu những hậu quả không phải do mình gây ra.

Chúng ta không thể phủ nhận sự tiện lợi của bao bì nilon như giá thành thấp, tiện dụng, kích thước đa dạng, bền bỉ với thời gian đã góp phần không nhỏ trong đời sống con người Nhưng cái gì cũng có giới hạn của nó Nếu ta lạm dụng quá thì ngược lại chúng lại gây trở ngại cho chúng ta Và những ưu điểm của bao bì nilon lại chính là nhược điểm của nó Trước tình hình này thì bản thân chúng ta nói chung và các nhà sản xuất bao bì nói riêng không ngừng suy nghĩ tìm ra loại bao bì thay thế cho bao bì nilon mà không làm mất đi tính tiện dụng vốn có cho con người

Hiện nay có rất nhiều loại bao bì ra đời thay thế cho bao bì nilon và đáp ứng gần như đầy đủ những đặc tính mong muốn Bao bì giấy là một trong những loại bao bì đó Đến với bài tiểu luận này nhóm chúng em xin trình bày về đặc điểm cũng như tính chất và những vai trò của bao bì giấy trong đời sống cũng như trong công nghiệp sản xuất giấy nói chung, các ngành công nghiệp khác nói riêng Do thời gian có hạn cùng kiến thức hạn hẹp nên bài tiểu luận dầu đã cố gắng hoàn thiện nhưng cũng không tránh khỏi thiếu sót Nhóm kính mong thầy cùng các bạn thông cảm và góp ý chân thành những sai sót để nhóm rút kinh nghiệm cho những bài tiểu luận sau Nhóm xin chân thành cảm ơn

NỘI DUNG PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ BAO BÌ GIẤY:

1.1 Lịch sử phát triển của bao bì giấy:

- Thực phẩm mà chúng ta sử dụng ngày nay đã trải qua nhiều biến đổi trong lịch sử sự biến đổi đó là kết quả của sự tiến bộ về kỹ thuật, sự văn minh ngày càng cao, sự thỏa mãn nhiều hơn nhu cầu ăn uống trong xã hội

- Bao bì thực phẩm có một trong các chức năng quan trọng là chứa đựng và bảo quản thực phẩm, nên nó phát triển gắn liền với nhu cầu ăn uống của con người theo từng thời kỳ

- Vào thời xa xưa, thực phẩm tiêu thụ tại nơi người ta tìm thấy do hái lượm hay săn bắn Lúc đó người ta dùng những dụng cụ chứa thiên nhiên như thân cây rỗng, trái bầu khô, đá rỗng, vỏ sò… Ở thời kỳ sau đó, người ta biết cách làm các dụng cụ chứa tốt hơn từ các vật liệu tự nhiên như biết khoét rỗng gỗ, đá và dùng các bộ phận của động vật như bọng đái, da, sừng, xương, gân, tóc Vài lần đầu tiên được Ncolothic làm được dụng cụ chứa bằng kim khí và đồ gốm một số ly bằng kim loại đầu tiên giống sừng…

- Hộp carton nổi lên vào cuối thế kỷ 19, một phát minh đơn giản nhưng mang tính cách mạng Một người Mỹ, Robert Gair, đã có ý tưởng sáng tạo và đã sản xuất với số lượng lớn bảng điều khiển các tông cắt sẵn đó, một khi gấp lại, sẽ tạo thành một hộp Điều này làm cho việc vận chuyển hàng hóa dễ dàng hơn nhiều và hộp đã trở thành phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất của bao bì vào đầu thế kỷ do mức giá rất thấp và dễ sử dụng Ngày nay, các hộp được sử dụng để đựng các thiết bị mong manh như máy quay video hay máy tính…

- Sự tiến bộ đồng bộ về khoa học, xã hội học khiến cho con người gia tăng các hiểu biết

về vệ sinh thực phẩm, thẩm mỹ, dinh dưỡng do đó xuất hiện các yêu cầu thực phẩm cao hơn, cần các kỹ thuật cao hơn Bao bì thực phẩm do đó cũng thay hình, đổi chất

để có thể đồng hành với kỹ thuật chế biến thực phẩm đang phát triển nhanh chóng

- Ngày nay bao bì gắn liền với thực phẩm như một công cụ chứa, một phương tiện bảo quản, một phương tiện vận chuyển, một tính hiệu minh định sản phẩm và một công cụ gia tăng sự tiện nghi trong sử dụng

- Bao bì thực phẩm rất đa dạng và sử dụng nhiều loại vật liệu như kim loại cứng, kim loại mềm, thủy tinh, nhựa cứng, nhựa dẻo, giấy, gỗ, các màng kim loại, màng plastic, màng phức hợp để đạt được các chức năng cần thiết của thực phẩm hiện đại.

- Bao bì thực phẩm thể hiện nhiều hình dạng, màu sắc, kích cỡ để tạo sự tiện lơi tronghoạt động thương mai, giá cả và tiện nghi sử dụng

Bảng 1 1: Một số mốc lịch sử quan trọng trong công nghiệp sản xuất bao bì giấy

công nguyên Người Trung Quốc đã tạo ra giấy đầu tiên từ thớ cây tre và cây dâu

Pháp

gần PhiladelphiaNăm 1767

Nước Anh muốn lấy lại những thuộc địa của họ đã mất Họ đã ápluật đạo luật Stamp, nó bao gồm việc đánh thuế lên tất cả giấy được sản xuất tại các thuộc địa

cho lớp lót của chiếc mũ cao Victorian

Năm 1871 Giấy gấp nếp lần đầu tiên xuất hiện như vật liệu bao bì cho thủy tinh

và ống khói đèn dầu

sóng bị xẹp xuốngNăm 1894

Carton sóng được xẽ rảnh và cắt làm thành các thùng đầu tiên CtyWell Fargo bắt đầu sử dụng thùng carton sóng cho việc vận chuyển các kiện hàng nhỏ bằng đường biển

Năm 1903 Carton sóng lần đầu tiên được chấp thuận là vật liệu dùng vận

chuyển đường thủy hợp lệ và thường dùng để vận chuyển ngũ cốc.Năm 1909 Việc phát triển bản in cao su cho phép việc tạo các mẫu in lớn

Năm 1914 Thuế nhập khẩu được đánh trên các thùng đựng hàng carton sóng

vận chuyển đường biển được xem là phán quyết phân biệt đối xử

Đầu những năm

Cuối những năm

80

Mới phát triển lô anilox, bản in và chế bản đã dẫn tới công nghiệp in

số lượng ít với những sản phẩm chất lượng in caoNăm 1991

điều khỏan 222 và quy tắc 41 được bổ sung việc kiểm tra lực chịucủa đỉnh sóng, nó thay thế cho việc kiểm tra độ bục và trọng lượng,điều này cho phép sản xuất tấm carton nhẹ hơn

1.2 Đặc tính chung của bao bì giấy

- Ngày nay giấy chiếm phân nửa tổng số nguyên liệu làm bao bì Nhờ tiến bộ khoa học

kĩ thuật, giấy các loại được sản xuất đại trà với giá thành thấp Hiện nay bao bì giấy được sử dụng làm bao bì của nhiều loại thực phẩm:

+ Thực phẩm khô: ngũ cốc, biscuit, bánh mỳ, bánh nướng, trà, cà phê, đường, bột.+ Thực phẩm lạnh đông, thực phẩm bảo quản lạnh, kem lạnh

+ Thực phẩm lỏng, nước giải khát ( nước trái cấy, sữa và sản phẩm sữa)

+ Chocolate và kẹo

+ Sản phẩm tươi (rau quả, thịt, cá)

+ Ngoài ra giấy còn được dùng để sản xuất bao bì vận chuyển

- Giấy được sử dụng phổ biến bởi một số đặc trưng như:

- Nhưng bên cạnh đó giấy còn có những khuyết điểm như:

+ Dễ rách, thấm nước, thấm khí, tính dễ xé rách càng cao khi hàm ẩm càng cao.+ Độ ẩm cho phép đảm bảo tính bền của giấy là 6-7%

- Quy cách được quy định bởi trọng lượng trên một đơn vị diện tích: g/m2

- Bên cạnh đó, để tăng độ bền cơ cho giấy, người ta thường ghép nhiều lớp giấy lại với nhau Các loại giấy có chất lượng khác nhau là do sự kết hợp với những loại nguyên liệu khác nhau Giấy là vật liệu bao bì lâu đời không gây hại môi trường, đã được xử

lí để có thể tăng cường tính kháng hơi ẩm, chống oxy hóa, kháng khuẩn, chống dính, khó cháy, chống thấm nước, bề mặt có độ trượt cao, độ bóng cao, chống thấm chất béo Giấy hiện nay có thể có hàng loạt các tính chất quang học và độ xốp mong muốn,

và bằng cách sử dụng các lớp tráng kép trên một mặt; có thể tái tạo hình ảnh chính xác khi in ống đồng Ngoài ra, độ bền cơ học đã khiến cho giấy có khả năng chạy trên máy căng dãn theo chiêu dọc của giáy mà không bị đứt hay xé rách

1.3 Chức năng của bao bì giấy

- Chức năng bảo vệ: bao bì là để bảo vệ hàng hóa, hạn chế những tác động của các yếu

tố môi trường đến hàng hóa trong suốt quá trình từ khi hàng hóa được sản xuất ra cho đến khi hàng hóa được tiêu thụ Bao bì được sử dụng để bao gói và chứa đựng hàng hóa, nó là yếu tố đầu tiên, trực tiếp tiếp xúc với hàng hóa, nhằm đảm bảo hàng hóa về chất lượng và số lượng… và ngăn cách sản phẩm với môi trường

+ Bảo vệ cho sản phẩm chống lại mọi tác động của môi trường bên ngoài như khí hậu, vi sinh vât…

+ Đảm bảo cho người dùng biết rằng không có sự can thiệp hay bất cứ sự thay đổi

về chất lượng trong suốt dây chuyền

- Củng cố, lưu trữ, vận chuyển: các sản phẩm, hàng hóa khi được chứa đựng trong bao

bì thì đều tính đến khả năng xếp dỡ, vận chuyển bằng những phương tiện vận chuyển, xếp dỡ thủ công hoặc cơ giới nhất định dùng trong công tác vận chuyển hoặc xếp dỡ các loại hàng đó, vì vậy bao bì được thiết kế phải phù hợp với loại hàng mà nó chứa đựng

+ Sản phẩm được bao gói sau đó được nhóm lại hình thành các đơn vị xử lý cơ học lớn hơn

+ Chức năng quan trọng nhất của bao bì giấy là chức năng vận chuyển.

- Phân phối, sử dụng,

+ Các đơn vị vận tải được “tách” để hình thành các đơn vị phân phối phù hợp với nhu cầu tiêu thụ của ngưoif dùng để tăng thời gian để mở, đóng, để cửa hàng…+ Có thể kéo dài tuổi thọ của các sản phẩm dễ hư hỏng, bảo đảm các vitamin và dinhdưỡng

+ Sự tiện dụng: dễ mở, dễ sử dụng…

- Chức năng thông tin: bao bì có thể được coi là một yếu tố môi giới giữa sản xuất và tiêu dùng, trọng lượng hàng hóa được đóng gói trong bao bì đã được tính đến khả năng tiêu dùng chúng cho phù hợp, tránh dư thừa Đồng thời bao bì thể hiện hình ảnh riêng về hàng hóa để có thể thông tin đến người tiêu dùng, giúp cho người tiêu dùng

dễ dàng nhận biết và lựa chọn đúng loại hàng hóa

- Mỗi gói là một phương tiện thông tin pháp luật

- Chức năng môi trường: Bao bì giấy có khả năng tái chế rất hữu hiệu

1.4 Tổng quan về nguyên liệu chính dùng trong sản xuất bao bì giấy

- Giấy là vật liệu dạng tấm được tạo thành từ mạng lưới vắt chéo của các sợi cellulose.Giấy có thể làm từ nguyên liệu rơm rạ, gỗ vụn, vỏ cây, bột gỗ, giấy thải, gỗ thân mềm, gỗ thân cứng…

- Độ bền của tấm giấy phụ thuộc:

+ Nguồn gốc và loại sợi

nành hoặc tinh bột để tạo lớp áo bên ngoài tấm giấy Chất màu vô cơ thường chiếm70-90% chất khô của lớp áo giấy để tạo bề mặt khác biệt cho giấy bên trong, giúp lớp

áo nâng cao tính phẳng, dễ in ấn, chất lượng in cao, tạo những tính chất đặc biệt theo yêu cầu, các chất tráng để áo giấy được dùng như kaolin, CaCO3, được dùng kết hợp với các khoáng chất khác để tạo nên độ bóng bề mặt giấy

- Bên cạnh đó, nhờ khoa học kỹ thuật mà vật liệu giấy được xử lý để tăng cường tính kháng ẩm, khó cháy, độ trượt cao, độ bóng cao và các lớp tráng chống thấm dầu giấy hiện nay có thể có hàng loạt các tính chất quang học và độ xốp mong muốn và bằng cách sử dụng các lớp tráng thích hợp, có khả năng in ấn cao, ngoài ra độ bền cơ học cao và khả năng chịu lực kéo khi chạy trên máy khiên giấy không bị đứt và rách (nhựa thông, phèn chua KAl(SO4)2.12H2O giúp giấy chống thấm tốt, cao lanh Al2O3.2H2O phủ bề mặt tạo cho giấy có bề mặt in ấn tốt hơn, mịn và đục hơn)

1.4.1 Cấu tạo của nguyên liệu gỗ:

- Thành phần chính của các tế bào gỗ là cellulose, hemicellulose, lignin

+ Cellulose: là một hợp chất cao phân tử được cấu tạo từ các liên kết các mắt xích được cấu tạo từ các l iên k ết m ắt xích β-D-Glucose, có cô n g th ứ c cấu t ạ o là

(C6H10O5)n hay [C6H7O2(OH)3]n trong đó n có thể nằm trong khoảng 5000-14000,

là thành phần chủ yếu cấu tạo nên vách t ế bào th ự c vật Trong gỗ lá k i m , cellulose chiếm khoảng 41-49%, trong gỗ lá r ộng nó chiếm 43-52% t h ể tích Tính chất của sợi cellulose phụ thuộc vào độ dài mạch polymer, mức độ thẳng, sự sắp xếp song song bởi các mạch polymer Nó không bị hòa tan bởi kiềm, clorin, do đó giấy tẩy trắng chỉ có thể loại được lượng lignin mà không tổn thất cellulose, nhưng gây giảm đặc tính bền chắc của sợi cellulose

+ Hemicellulose: thuộc nhóm polysaccharide phi cellulose, bao gồm các polysaccharide khi thủy phân tạo thành monosaccharide và dẫn xuất Phân tử lượng thấp gồm 100-200 gốc monosaccharide của xylose, mannose, arabinose, galactose và acid uronic Hemicellulose tan trong dung dịch kiềm, có khả năng thủy phân và có thể liên kết với các hóa chất phụ gia

+ Lignin: là polymer nhiệt dẻo, có nhánh, nhân thơm alkyl, có kích thước cũng nhưkhối lượng phân tử không ổn định, gồm các monomer là phenyl propane tan trong

kiềm và dung dịch nước clor cho dẫn xuất màu nâu đen và trở nên mềm dẻo ở

1600C, pH=4

- Gỗ thân mềm: loại gỗ này gồm 40-50% cellulose, 15-25% hemicellulose, 26-30% lignin Thân gỗ mềm có sợi cellulose dài gấp 2.5 lần so với thân gỗ cứng, thân gỗ cứng dùng để sản xuất ván, tấm phẳng mịn hơn nhưng kém bền cơ học so với gỗ mềm Như vậy phải cắt đi để có thể thu được sợi cellulose và giúp chúng sắp xếp song song khi làm giấy Sợi cellulose có thể bị gãy nát tùy các công đoạn chế biến giấy

Các loại sợi gỗ

- Sợi gỗ có trong phần gỗ của cây, là những tế bào hình thoi, vách dày, hóa gỗ Các sợi

gỗ dài và hẹp nhưng ngắn hơn sợi libe Trong sản xuất giấy, sợi gỗ được phân loại thành 2 loại:

+ Sợi gỗ dài và hẹp: có độ bền tương ứng với chiều dài sợi ( độ bền xé, độ bền gấp,

độ bền thùng, bề mặt nhám hơn), không đều về tỷ trọng, do khả năng định hình kém, có thể dẫn đến hấp phụ mực không đều trong quá trình in, độ chặt không đều trên mối dán

+ Sợi gỗ ngắn và tròn: bề mặt mịn trơn, các tính năng cơ lý giảm đáng kể so với sợi dài

- Trong sản xuất giấy, người ta còn để ý tới sợi tái chế với những đặc tính như thừa hưởng từ loại gốc ban đầu, nhưng quá trình tạo bột giấy sẽ giảm chiều dài sợi, do đó giảm đáng kể tính năng cơ lý với sợi dài và chịu ảnh hưởng bởi các chất nhiễm vào từ bên ngoài như các keo không tan trong nước, vụn mực và mực in không rửa được

PHẦN 2: SẢN XUẤT GIẤY

2.1 Sản xuất bột giấy:

- Nguyên liệu sản xuất bột giấy có thể được sản xuất từ sợi bông (dính hột), giấy tái sinh, vải và rơm, rạ, cỏ, lanh, gai, đay, bã mía…, có thể được sản xuất bằng phương pháp cơ học, phương pháp hóa học và phương pháp nửa hóa học

- Nếu sử dụng bột giấy từ gỗ thì phải xử lý gỗ trước: gỗ được bóc vỏ, rửa, chặt thành từng mảnh trong m á y b ă m , lọc qua á y sàm n g rồi phân loại mảnh d ă m theo kích cỡ đồng đều Dăm gỗ sau đó có thể được xử lý mài, nghiền, nấu (phương pháp cơ học) hoặc bằng chấthóa (p hương pháp hóa học) tạo thành bột giấy thô (chưa tẩy) Sau đó

bột này mời được đưa đi tẩy trắng với m ứ c đ ộ t ùy theo yêu cầu, rồi pha loãng để đưaqua m á y x e o cán thành giấy cuộn.

2.1.1 Phân loại bột giấy

- Theo nguyên liệu: Bột giấy từ gỗ và bột giấy phi gỗ

- Theo phương pháp chế biến: cơ học, hóa học, bán cơ học

- Theo bước thực hiện: đã tẩy trắng và chưa tẩy trắng:

+ Bột gi ấ y t ẩ y t r ắ ng (bl eached pulp): Bột giấy được tẩy trắng trong quá trình sản xuất để có đ ộ trắng ở mức cao

+ Bột gi ấ y khô n g t ẩ y tr ắ ng (unbleached pulp): Bột giấy không được tẩy trắng trong quá trình sản xuất

- Bột gi ấ y bán t ẩ y t r ắng (s emi-bleached pulp): Bột giấy chỉ được tẩy trắng nhẹ và có độtrắng ở mức thấp

- Bột gi ấ y g ỗ m ề m : gỗ của các c â y lá k i m như t ùng, bách, t hông…

- Bột gi ấ y g ỗ c ứ n g : gỗ của các c â y lá b ản

- Bột giấy từ gỗ, sản xuất bằng phương pháp cơ học

- Bột giấy từ gỗ, sản xuất bằng phương pháp nửa hóa học

- Bột giấy phi gỗ (nonwood pulp): Bột giấy được sản xuất từ các loại nguyên liệu không phải thân g ỗ Ví dụ: các loại tr e , n ứ a; các phụ phẩm của cây l ư ơng th

ự c ( r ơ m , rạ ); bã í a;m các loại cỏ (la u , s ậ y , bàng );cỏ các loại nguyên liệu của ngành dệt ( bôn g , l a nh, gai ); các loại vỏ c â y (dó, đ a y , d â u .) Các loại gi ấ y m

a nila l àm f ile f older c hính là được sản xuất từ các ng u y ên li ệ u n à y

- Bột gi ấ y k h ông hòa t an , anpha-xenluylô (alpha cellulose): Phần bột giấy không hòa tan trong dung dịch NaOH 17,5% ở nhiệt độ 20°C

- Bột gi ấ y hòa tan (dissolving pulp): Bột giấy hóa học đã được tẩy trắng có hàm lượng anpha- x enl u y lô cao Loại bột giấy này được sử dụng để hòa tan trong các dung môi thích hợp, chế biến ra dạng sản phẩm như xenlôphan, s ợi nhân t ạo hoặc kết hợp với các loạihóa c h ất k hác để tạo ra các dẫn xuất của xenluylô như a x etat, nitrat

- Bột giấy từ gỗ, sản xuất bằng phương pháp hóa học, loại không hòa tan

- Bột giấy tái chế, từ bìa giấy, ấ y phếgi th ả i h oặc phế liệu và các chất liệu sợi cellulose khác bột giấy và do đó, giấy thường được đánh giá chất lượng qua thành phần xơ sợi

Sợi càng dài thì chất lượng giấy càng bền, dai Ngoài ra, người ta còn phân biệt bột giấy theo tỷ lệ phần trăm thành phần bột tái chế.

2.1.2 Phương pháp sản xuất bột giấy

- Các phương pháp sản xuất bột giấy là các phương pháp xử lý nguyên liệu (gỗ hoặc phi gỗ) để phá vỡ các liên kết trong nội bộ cây thành dạng các xơ sợi riêng lẻ gọi là bột giấy Về cơ bản, để phá vỡ liên kết cấu trúc cây có thể sử dụng năng lượng cơ học, nhiệt, hóa học hoặc là sự kết hợp của các loại năng lượng này với nhau

- Ứng với các loại năng lượng được sử dụng để phân tách cấu trúc xơ sợi sẽ cho ra những loại bột như: Bột cơ học, bột hóa học hoặc bột bán hóa học (loại bột sản xuất dựa vào sự kết hợp giữa hóa học và cơ học) Tùy theo yêu cầu cụ thể, bột giấy có thể không tẩy trắng hoặc tẩy trắng ở các mức độ khác nhau

Sản xuất bột giấy theo phương pháp cơ học (Mechanical pulp)

- Hai phương pháp cơ bản để sản xuất bột cơ là phương pháp mài và nghiền Tuy nhiên,

cả 2 phương pháp đều có 1 số giai đoạn cơ bản tương tự nhau như sau:

Hình 2 1: Sản xuất bột giấy theo phương pháp cơ học (Mechanical pulp)

động cắn xé để tách các xơ sợi ra khỏi khối gỗ Sợi tách ra được giữ lại ở những lỗ trũng trên mặt lô đá Lô đá sẽ được làm ẩm, nước sẽ hấp phụ nhiệt làm cho gỗ không

bị cháy và đồng thời rửa lô đá kéo bột ra ngoài

Nguyên lý quá trình tách sợi từ gỗ bằng phương pháp mài:

- Nguyên lý chính của quá trình mài hay mọi quá trình tách cơ học là đưa gỗ vào trong môi trường chịu tác động tuần hoàn của một ứng suất, ở đó năng lượng cơ học được hấp phụ để phá vỡ cấu trúc ban đầu của nguyên liệu Sợi được tách ra và vấn đề cần thiết là kiểm tra được hiện tượng sợi bị cắt và tính mềm mại của sợi, điều này phụ thuộc vào nhiệt độ và hàm ẩm của gỗ

Cơ chế của quá trình mài có thể được giải thích như sau:

- Sự phá vỡ cấu trúc xơ sợi bằng sự “mỏi” gỗ: Trong quá trình mài, các xơ sợi trong

cấu trúc gỗ chịu tác động tuần hoàn của tác động cắt, nén và duỗi sợi Vì gỗ có cấu trúc xơ sợi phức tạp và là 1 polymer đàn hồi nhớt, một số điều kiện cần được quan tâm là:

- Sự chảy mềm của gỗ trước khi có sự tách sợi là yếu tố chủ yếu để có được xơ sợi không bị cắt Ở một nhiệt độ nhất định, càng có nhiều nước được hấp phụ bởi gỗ thì tác động hóa dẻo càng lớn Trong điều kiện khô, lignin và hemixenluloz hóa dẻo ở nhiệt độ khoảng 180-220oC Polymer càng ưa nước như hemixenluloz và xenluloz vô định hình hấp phụ nước nhiều hơn 4-5 lần so với lignin và có nhiệt độ chuyển pha thủy tinh-đàn hồi dẻo tại điều kiện bão hòa nước tương đối thấp (khoảng 20oC) Điểm chảy mềm của lignin bảo hòa nước ở 80-90oC Nhưng ở điều kiện đặc trưng của quá trình sản xuất bột cơ nhiệt độ chảy mềm của lignin trong trạng thái “động” có cao hơn, ở khoảng 100-130oC Do vậy lignin là thành phần cứng nhất trong gỗ dưới điều kiện sản xuất

Các loại bột cơ học:

- Bột gỗ mài trắng: được mài từ gỗ đã được bóc vỏ trong các máy mài gỗ

- Bột gỗ mài nâu: hình thành khi các cuống cây được thấm ướt trong các nồi nấu trướckhi được mài

- Bột nhiệt cơ: được sản xuất từ phế liệu gỗ được băm nhỏ và vỏ bào của các xưởng

cưa Theo phương thức TMP (thermo-mechanical pulp), hay "bột nhiệt cơ", chúng

được làm thấm ướt ở 130°C Các liên kết lignin nhờ vậy bị yếu đi Sau đó nước được

thêm vào và các miếng gỗ này được nghiền trong các máy nghiền (refiner) Nếu hóa

chất được sử dụng thêm vào trong lúc thấm ướt phương pháp này được gọi là phương

pháp CTMP (chemo-thermo-mechanical pulp), hay "bột hóa nhiệt cơ".

- Tóm lại, đây là quy trình có hiệu quả thu hồi cellulose cao nhưng tiêu tốn nhiều năng lượng và không loại bỏ hết lignin, khiến chất lượng giấy không cao Vì vậy quy trình này được áp dụng chủ yếu để sản xuất giấy in báo, khăn giấy, giấy gói hoặc các loại giấy chất lượng thấp khác

- Dư lượng lignin trong bột giấy làm cho giấy có màu nâu, vì vậy muốn sản xuất giấy trắng vàng chất lượng cao thì phải loại bỏ hết lignin Thường người ta oxy hóa lignin bằng clo hoặc ClO2 nhưng các phương pháp này đều gây ô nhiễm môi trường ở mức

độ khá cao Vì vậy các nhà hóa học đã tích cực nghiên cứu các quy trình thân môi trường để áp dụng cho việc tẩy trắng giấy, kể cả các quy trình sử dụng ozon Cuối thập niên 1980, ở Phần Lan người ta đã áp dụng các quy trình tẩy trắng giấy với xúc tác enzym

- Nếu chỉ dùng các phương thức cơ để sản xuất, thành phần của bột gỗ không phải là các sợi cellulose mà là các liên kết sợi đã được mài và nghiềm nhỏ ra Để có thể lấy được sợi nguyên thủy phải dùng đến các biện pháp xử lý gỗ bằng hóa học

Sản xuất bột giấy theo phương pháp hóa học

- Trong sản xuất giấy ngày nay, sản xuất gỗ theo phương thức xử lý hóa học được áp dụng phổ biến nhất Tuy hiệu suất thu hồi cellulose ở quy trình hóa học không cao bằng quy trình nghiền cơ học, nhưng quy trình hóa học này cho phép loại bỏ lignin khá triệt để, nên sản phẩm giấy có độ bền tương đối cao

- Các mảnh gỗ đ ược xử lý hóa học bằng cách nấu Sau khi nấu 12 đến 15 tiếng các sợi

sẽ được tách ra khỏi các thành phần cứng đi cùng với cellulose Nhìn theo phương diện hóa học, gỗ bao gồm:

+ 40% - 50% cellulose

+ 10% - 55% h e m ice l lu l ose

+ 20% - 30% lignin

+ 6% - 12% các hợp chất h ữ u cơ khác

+ 0,3% - 0,8% hợp chất v ô cơ

- Tùy theo hóa chất được dùng để nấu, người ta phân biệt ra các phương pháp k i ề m ,

sulfit và sulfat Phần lignin còn sót lại sau khi nấu sẽ làm cho bột giấy có màu vàng hay nâu vì thế mà phải rửa sạch và tẩy bột giấy

- Sản lượng sản xuất bột giấy theo phương pháp hóa học ít hơn là sản xuất bột gỗ Các sợi cellulose có ưu điểm là dài hơn, bền và mềm mại hơn Các sợi cellulose từ các c â y lá

k i m th ường dài khoảng 2.5 - 4 mm, sợi từ các c â y lá r ộ n g dài khoảng 1 mm

- Bột giấy sulfat so với bột giấy sulfit thì dài hơn và bền hơn vì thế chủ yếu được sử dụng để làm gi ấ y in và gi ấ y viết có độ trắng cao Bột giấy sulfit đa số được dùng để sản xuất các loại ấ y v ệ sinhgi m ềm

2.2 Quy trình chung sản xuất giấy thành phẩm

Hình 2 2: Quy trình sản xuất giấy

2.2.2 Thuyết minh quy trình

2.2.2.1 Chuẩn bị huyền phù bột cho máy xeo

- Đây là giai đoạn chuyển tiếp giữa khâu sản xuất bột giấy và xeo giấy

Mục đích:

thuật phù hợp với quá trình vận hành và yêu cầu sử dụng.

Tiến hành:

- Việc chuẩn bị huyền phù bột cho máy xeo bắt đầu bằng sự pha loãng huyền phù bột nồng độ cao được bơm đến từ các bể chứa bột và kết thúc là việc phối trộn để có được huyền phù của bột giấy với các phụ gia cần thiết

- Quá trình chuẩn bị bột gồm hai phần:

+ Xử lý cơ học: tác động cơ học sẽ làm phát triển một số tính năng quan trọng cho sợi

+ Xử lý hóa học: sự phát triển tính năng sợi được thực hiện nhờ một số hóa chất đặctrưng

- Quá trình chuẩn bị bột bao gồm những công đoạn sau:

+ Phân tán bột: bột giấy (dạng ướt hoặc khô) được phân tán trong nước Giai đoạn này có thể là gián đoạn hay liên tục kết hợp với tác động cơ học (khuấy đảo)

+ Nghiền bột: là giai đoạn cho sợi chịu tác động cơ học để làm phát triển một số tính năng vật lý cho sản phẩm giấy Thường giai đoạn này được thực hiện trong thiết bị vận hành liên tục, nhưng với một số loại bột đặc biệt quá trình là gián đoạn

+ Phối trộn phụ gia cho phần ướt: nhiều hóa chất như bột độn vô cơ, một số hóa chất,… được thêm vào huyền phù bột vừa để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật cho sản phẩm giấy sau này vừa giảm giá thành sản xuất giấy

2.2.2.2 Giai đoạn phân tán bột (nghiền thủy lực)

Cách tiến hành:

- Giai đoạn phân tán bột trải qua 3 công đoạn:

+ Công đoạn phân tán:

tán hoàn toàn như quá trình đánh tơi.

 Mỗi loại bột giấy sẽ có mức tiêu tốn năng lượng khác nhau và loại bột khó phân tán nhất là bột sulfat không tẩy trắng, đặc biệt là loại đã qua sấy và được tồn trữ trong thời gian khá lâu

 Bột loại gỗ mềm dễ phân tán hơn bột loại gỗ cứng, bột giấy đứt thì phân tán dễdàng nếu như không có sử dụng chất gia cường ướt

 Để làm giảm tiêu tốn năng lượng, quá trình phân tán thường được thực hiện ởnhiệt độ > 500C và nồng độ bột > 18%

+ Công đoạn tồn trữ ướt

 Sự ngâm bột sau công đoạn phân tán trong nước sẽ thuận lợi cho quá trình phân tán bột hơn vì sợi được hấp phụ nước nhiều hơn, các liên kết giữa chúng

sẽ lỏng lẻo hơn

 Việc tăng nhiệt độ ngâm bột cũng làm cải thiện quá trình

 Các bể ngâm bột có khuấy tốt nhưng xáo trộn kém có thể gây ra những ảnhhưởng bất lợi

+ Công đoạn đánh tơi sợi

 Đó là quá trình tác động lên những mảnh giấy nhỏ chưa được phân tán hoàn toàn trong thiết bị nghiền thủy lực (những đám sợi có thể đã được phân tán một phần nhưng vẫn còn khô và cứng) để chuyển chúng thành dạng các sợi được thấm ướt và phân tán hoàn toàn trong nước

 Tác động này nhằm hoàn tất quá trình phân tán bột

2.2.2.3 Giai đoạn nghiền bột

Mục đích:

- Quá trình nghiền có một vai trò rất quan trọng đối với bột hóa:

+ Nó cải thiện tính chất cơ lý của sợi nhằm đạt được những tính năng phù hợp cho quá trình chế biến và sử dụng (ví dụ cải thiện độ bền kéo sẽ làm giảm hiện tượng đứt giấy ở các trục máy in)

Trong thiết bị nghiền, lực ma sát giữa sợi– sợi, giữa sợi– nước và giữa sợi– thành thiết bị sẽ làm cấu trúc sợi bớt chặt chẽ để nước dễ thấm vào.

Biến đổi xảy ra

- Hyđrat hóa

- Tạo những sợi con trên trục sợi chính

- Do đó quá trình nghiền này thực chất là quá trình thủy hóa và chổi hóa sợi Nghiền nhằm cải thiện tính năng cơ lý của giấy, nhưng tiêu tốn nhiều năng lượng

- Hơn thế nữa, nếu quá trình nghiền quá mức có thể làm giảm một vài tính năng khác của giấy như giảm độ kháng xé Vì vậy cần có một sự kiểm tra chặt chẽ để có thể đạt được một kết quả tối ưu

Các yếu tố ảnh hưởng quá trình nghiền

- Về nguyên liệu

+ Tính chất sợi

+ Phương pháp sản xuất bột giấy

+ Quá trình tẩy trắng bột giấy

+ Các xử lý trước khi nghiền

+ Phân bố chiều dài sợi

+ Độ thô ráp của sợi

+ Tỉ lệ gỗ đầu mùa/gỗ cuối mùa

+ Thành phần hóa học (lignin, xenlulose, hemixenlulose)

- Về thiết bị

+ Kích thước và hình dạng dao nghiền

+ Diện tích dao và rãnh nghiền

+ Chiều sâu rãnh nghiền

+ Khoảng cách giữa hai đĩa nghiền

+ Vật liệu chế tạo đĩa nghiền

+ Tốc độ quay của đĩa nghiền

+ Góc vát dao nghiền

- Thông số vận hành

2.2.2.4 Giai đoạn xeo giấy

Hình 2 3: Dây chuyền hệ thống xeo giấy

- Xeo giấy là công đoạn tạo hình tờ giấy Công việc này được thực hiện trên một thiết

bị đặc trưng gọi là máy xeo

- Bìa có thể có cấu trúc một lớp hoặc nhiều lớp được tạo hình trên máy xeo dài nhiềulưới, xeo tròn, hoặc máy xeo dài nhiều thùng phun bột

- Vào năm 1930, một vài nhà máy ở châu Âu sản xuất bìa carton với sự bố trí nhiều máy xeo lưới dài, các băng giấy trên từng lưới có thể được kết hợp với nhau ngay khi còn ướt Dù đầu tư có tương đối cao nhưng phương pháp này cho phép sản xuất bìa carton nhiều lớp chất lượng cao và có tốc độ tăng đáng kể Từ những năm 1980 trở đi, máy xeo dài nhiều lưới được lắp đặt phổ biến

2.2.2.5 Giai đoạn ép