3.2.1. PHÂN TÁCH SỢI BẰNG SÀNG ÁP LỰC
Lề OCC được đánh tơi và phân tách thành 2 loại sợi ngắn, sợi dài bằng sàng áp lực, chỉ có phần bột sợi dài được nghiền sau đó phối trộn với phần bột sợi ngắn theo tỷ lệ phân tách ban đầu. Phương pháp tiến hành như sau:
Bột OCC sau khi đánh tơi bằng thiết bịđánh tơi thủy lực được loại bỏ hết các tạp chất cát sạn, nilon, băng dính… Một phần được đem nghiền mà không qua phân tách sợi để làm mẫu đối chứng, một phần qua phân tách sợi bằng sàng áp lực PS 50A của công ty cổ phần Đức Toàn để tách riêng sợi ngắn và sợi dài với các tỷ lệ khối lượng sợi ngắn và sợi dài khác nhau. Quá trình tách sợi được thực hiện ở điều kiện như sau:
+ Nồng độ bột vào: 1,5%
+ Áp lực bột vào: 1 - 1,5 kg/cm2 + Kích thước khe sàng: 0,25 mm + Công suất: 55 kW/h
Bột sợi dài sau khi phân tách được nghiền bằng máy nghiền Hà Lan rồi phối trộn với bột sợi ngắn theo tỷ lệ phân tách ban đầu. Quá trình nghiền được thực hiện ở áp lực 5.500 g, nồng độ 2%, thời gian nghiền được tính sao cho sau khi phối trộn hỗn hợp bột có độ nghiền là 38-40oSR. Tính năng lượng tiêu hao cho quá trình nghiền. Sau khi phối trộn, mẫu bột được xeo trên máy xeo thí nghiệm với định lượng 70 g/m2, ép ở áp lực 0,5 MPa, sấy khô bằng thiết bị
sấy khô thùng quay và xác định độ bền cơ lý của bột. Tỷ lệ phân tách thích hợp là tỷ lệ có năng lượng tiêu hao thấp và cải thiện hoặc không ảnh hưởng
đến độ bền của bột.
Bảng 3.3. Các chếđộ phân tách sợi
Bột OCC Mỹ Bột OCC trong nước Tỷ lệ phân tách (% khối lượng) Tỷ lệ phân tách (% khối lượng) Mẫu Sợi ngắn Sợi dài Mẫu Sợi ngắn Sợi dài 1 0 0 22 0 0 2 60 40 23 80 20 3 50 50 24 70 30 4 40 60 25 60 40
47
3.2.2. NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TINH BỘT CATION ĐỂ TĂNG ĐỘ
BỀN CHO GIẤY SẢN XUẤT TỪ BỘT OCC
Tinh bột cation sử dụng là loại tinh bột sắn được biến tính bằng phản ứng với một amin bậc 4 để gắn thêm nhóm ammonium tích điện dương với các thông số kỹ thuật như sau:
- Cảm quan: Chất bột mịn, màu trắng - Độ nhớt (hồ tinh bột 5% ở 600oC): 900 - 1.200 cps - Độẩm: 12 - 14% - Độ tro: 1,5% max - pH (dung dịch huyền phù 5%): 5,0 - 6,5 - Ni tơ: 0,2 - 0,35% - Độ thế: 0,03 - 0,04
- Hàm lượng tinh bột: 85% min
Sau phi phân tách xơ sợi bằng sàng áp lực, phần sợi dài đem nghiền rồi phối trộn với sợi ngắn theo tỷ lệ ban đầu. Quá trình nghiền được khống chế sao cho sau khi phối trộn độ nghiền của bột đạt 38 - 40 oSR. Tinh bột cation được bổ sung vào huyền phù bột đặc trước khi bột được pha loãng để lên lưới xeo. Mức dùng tinh bột được tính toán cho phù hợp với các điều kiện ở Bảng 3.4.
Đối với mức dùng tinh bột thấp nhưng cho giá trị gia tăng độ bền cao sẽ là mức dùng được lựa chọn.
Bảng 3.4. Nghiên cứu sử dụng tinh bột cation để tăng độ bền cho giấy sản xuất từ bột OCC
Bột OCC Mỹ Bột OCC trong nước Mẫu Mức dùng tinh bột (% so với bột KTĐ) Mẫu Mức dùng tinh bột (% so với bột KTĐ) 6 0 27 0 7 0,6 27 0,6 8 0,8 29 0,8 9 1,0 30 1,0 10 1,2 31 1,2 11 1,4 32 1,4
3.2.3. NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG POLYACRYLAMIDE ĐỂ TĂNG ĐỘ
BỀN CHO GIẤY SẢN XUẤT TỪ BỘT OCC
Polyacrylamide sử dụng cho nghiên cứu là loại polyacrylamide cation có
đặc tính như sau:
Dạng ngoài: Nhũ tương màu trắng Nồng độ chất rắn: 40 ± 1 %
Tính ion: Cation vừa
Tỷ trọng (ở 20oC): 1,08 ± 0,05 pH: 3,5 - 4
Polyacrylamide là một polyme có thể tạo các liên kết ngang với các phân tử xenlulo và hemixenlulo vì vậy nó có thể sử dụng như chất tăng bền khô tổng hợp. Việc sử dụng polyacrylamide làm chất tăng độ bền được tiến hành thí nghiệm với các mẫu bột qua phân tách với tỷ lệ đã lựa chọn ở mục 3.2.1, bột sợi dài qua nghiền rồi phối trộn với bột sợi ngắn để có độ nghiền là 38 - 40 oSR. Polyacrylamde được pha loãng tới nồng độ 0,1% và bổ sung vào huyền phù bột đặc trước khi bột được pha loãng để xeo giấy với các tỷ lệ khác nhau, trong quá trình xeo có xác định thời gian thoát nước. Các mẫu bột được xeo trên máy xeo thí nghiệm với định lượng 70 g/m2 ép ở áp lực 0,5 MPa, sấy khô bằng thiết bị sấy khô thùng quay và xác định độ bền cơ lý của bột.
Bảng 3.5. Nghiên cứu mức dùng polyacrylamide để tăng độ bền cho giấy sản xuất từ bột OCC
Bột OCC Mỹ Bột OCC trong nước
Mẫu Mức dùng polyacrylamide (kg/tấn bột KTĐ) Mẫu Mức dùng polyacrylamide (kg/tấn bột KTĐ) 12 0,1 33 0,1 13 0,2 34 0,2 14 0,3 35 0,3 15 0,4 36 0,4 16 0,5 37 0,5 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
49
3.2.4. NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TINH BỘT CATION VÀ POLYACRYLAMIDE CATION ĐỂ TĂNG ĐỘ BỀN VÀ CẢI THIỆN POLYACRYLAMIDE CATION ĐỂ TĂNG ĐỘ BỀN VÀ CẢI THIỆN KHẢ NĂNG THOÁT NƯỚC BỘT OCC
Để chuẩn bị cho việc nghiên cứu sử dụng tinh bột cation và polyacrylamide cation nhằm tăng độ bền và cải thiện khả năng thoát nước cho bột OCC, nhóm nghiên cứu tiến hành tách sợi theo tỷ lệ đã lựa chọn ở mục 3.2.1, nghiền bột sợi dài rồi phối trộn với sợi ngắn theo tỷ lệ phân tách ban đầu sao cho bột có độ nghiền là 38 - 40 oSR. Tinh bột sau khi nấu được pha loãng tới nồng độ 1%, dung dịch polyacrylamide cation được pha loãng tới nồng độ 0,1%.
Các thí nghiệm được tiến hành có sự kết hợp 2 loại chất phụ gia là tinh bột cation và polyacrylamide cation. Tinh bột cation được bổ sung vào huyền phù bột có nồng độ 2,5% với mức dùng đã được lựa chọn ở mục 3.2.2. Sau khi bổ sung tinh bột cation bột được pha loãng tới nồng độ nhỏ hơn 1% và bổ sung polyacrylamide cation với các tỷ lệ khác nhau rồi xeo giấy. Các mẫu bột được xeo trên máy xeo thí nghiệm với định lượng 70 g/m2, thời gian thoát nước
được tính từ khi bắt đầu đến khi kết thúc quá trình thoát nước trên lưới xeo. Sau đó các mẫu giấy được ép ở áp lực 0,5 MPa, sấy khô bằng thiết bị sấy khô thùng quay và xác định độ bền cơ lý của bột.
Bảng 3.6. Nghiên cứu sử dụng tinh bột cation và polyacrylamide cation để
tăng độ bền cho giấy và cải thiện khả năng thoát nước cho bột OCC
Bột OCC Mỹ Bột OCC trong nước Mẫu Btinh bổ sung ột Mức dùng polyacrylamide (kg/tấn bột KTĐ) Mẫu Btinh bổ sung ột Mức dùng polyacrylamide (kg/tấn bột KTĐ) 17 * 0,1 38 * 0,1 18 * 0,2 39 * 0,2 19 * 0,3 40 * 0,3 20 * 0,4 41 * 0,4 21 * 0,5 42 * 0,5 (*) Mức dùng tinh bột đã lựa chọn ở mục 3.2.2.
3.2.5. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT CỦA BỘT GIẤY
Tính chất của bột giấy được xác định tại Phòng Kỹ thuật của Tổng công ty Giấy Việt Nam, phòng thí nghiệm Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô và phòng thí nghiệm trường Cao đẳng nghề Công nghệ Giấy và Cơ điện theo các tiêu chuẩn ở Bảng 3.8. Bảng 3.7. Các phương pháp xác định tính chất của bột giấy Tính chất Tiêu chuẩn Độ khô TCVN 4407: 2001 Độ nghiền TCVN 4408: 87 Định lượng TCVN 1270: 2000 Độ bền nén vòng TCVN 6896: 2008 Độ bền gấp TCVN 1866: 2000 Độ bền kéo TCVN 1862-1 : 2000 Độ bền xé TCVN 3229 : 2007 Độ chịu bục TCVN 7631 : 2007
Độ thoát nước (oSR) SCAN C19:65
Phương pháp đo kích thước xơ sợi theo tiêu chuẩn cơ sở của Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô được trình bày ở Phụ lục 1.
3.2.6. SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM
Sau khi nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu tiến hành sản xuất thử nghiệm 2,5 tấn giấy bao gói xi măng tại công ty cổ phần giấy Hoàng Văn Thụ. Để chuẩn bị cho sản xuất nhóm tiến hành khảo sát thực tế tại công ty, hiện công ty sản xuất giấy bao gói xi măng trên dây chuyền máy xeo dài công suất 20.000 tấn/năm theo quy trình công nghệở Hình 3.1.
51
Hình 3.1. Quy trình công nghệ sản xuất giấy bao gói xi măng của Công ty Cổ phần Giấy Hoàng Văn Thụ
Quá trình sản xuất thử nghiệm tiến hành theo sơ đồ trên nhưng có bổ
sung công đoạn sàng phân tách sợi, bổ sung tinh bột cation và C-PAM với mức dùng được lựa chọn từ các kết quả nghiên cứu trên.
ĐÁNH TƠI THỦY LỰC SÀNG THÔ NGHIỀN LỀ OCC LỌC CÁT LỌC CÁT SÀNG TINH HÒM PHUN
Chương IV
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN LIỆU BAN ĐẦU.
Các kết quả xác định tính chất của bột ban đầu được chỉ ra ở bảng 4.1 cho thấy bột OCC Mỹ có chiều dài sợi lớn hơn và tỷ lệ sợi mịn thấp hơn so với bột trong nước, nhưng cả hai loại bột này đều là bột tái sinh nên có tỷ lệ sợi mịn cao và độ bền không cao.
Bảng 4.1. Các tính chất ban đầu của bột
Loại bột Tính chất ban đầu
Bột OCC trong nước Bột OCC Mỹ
Độ nghiền (oSR) 26,5 21
Chiều dài trung bình của xơ
sợi (mm) 1,26 2,12 Tỷ lệ sợi vụn (< 0,5mm, %) 20,1 11,3 Chỉ số bền kéo (mN/g) 9,3 14,1 Chỉ số bền xé (N.m2/ g) 3,2 4,4 Chỉ số chịu bục (kPa.m2/g) 0,9 1,3 Độ bền nén vòng (N) 10 19 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4.2. THIẾT LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ PHÂN TÁCH SỢI BẰNG SÀNG ÁP LỰC
Trong quá trình phân tách xơ sợi bằng sàng áp lực, luôn có một lượng xơ
sợi ngắn lọt qua lưới sàng và lượng sợi dài không lọt qua lưới đi ra. Việc khống chế lượng sợi ngắn và sợi dài này rất quan trọng nó phụ thuộc vào loại bột đầu vào và chất lượng sản phẩm. Tỷ lệ phân tách sợi ngắn - sợi dài phù hợp sẽ giúp giảm tiêu hao năng lượng nghiền và nâng cao chất lượng bột.
Hiệu quả của quá trình phân tách sợi được đánh giá bằng sự giảm tiêu hao năng lượng nghiền và sự cải thiện độ bền cơ lý của bột.
53
4.2.1. ẢNH HƯỞNG CỦA PHÂN TÁCH SỢI TỚI KHẢ NĂNG THOÁT NƯỚC CỦA BỘT NƯỚC CỦA BỘT
Bột OCC sau khi đánh tơi và tách loại các tạp chất được tách sợi bằng sàng áp lực thành hai loại sợi ngắn và sợi dài. Quá trình phân tách được thực hiện đối với hai loại bột riêng biệt là bột OCC trong nước và của Mỹ. Kết quả đo độ thoát nước của các mẫu bột được chỉ ra ở Bảng 4.2 và Bảng 4.3 cho thấy nếu tách lượng sợi ngắn ra ít thì độ thoát nước của bột sợi ngắn sẽ thấp hơn khi tách sợi ngắn với lượng nhiều hơn. Đối với bột OCC trong nước do có chiều dài trung bình của sợi thấp nên khi tách khối lượng sợi ngắn từ 50 đến 70% thì dòng sợi ngắn đã có độ thoát nước gần với giá trị yêu cầu. Đối với bột OCC của Mỹ có chiều dài xơ sợi lớn hơn nên mặc dù tỷ lệ tách sợi ngắn thấp hơn nhưng độ thoát nước của dòng sợi ngắn của bột OCC Mỹ vẫn cao hơn bột OCC trong nước khá nhiều.
Bảng 4.2. Độ thoát nước của bột OCC trong nước sau khi phân tách
80 - 20 70 - 30 60 - 40 50 - 50 Tỷ lệ tách sợi ngắn - sợi dài (% khối lượng) Sợi
ngắn Sdài ợi ngSợắi n Sdài ợi ngSợắi n Sdài ợi ngSợắi n Sdài ợi
oSR 32 22 35 23 35,5 23 35 23,5
Bảng 4.3: Độ thoát nước của bột OCC Mỹ sau khi phân tách
60 - 40 50 - 50 40 - 60 30 - 70 Tỷ lệ tách sợi ngắn - sợi dài (% khối lượng) Sợi ngắn Sợi dài Sợi ngắn Sợi dài Sợi ngắn Sợi dài Sợi ngắn Sợi dài oSR 26,5 19 28 20 28 20 29 21
4.2.2. ẢNH HƯỞNG CỦA PHÂN TÁCH SỢI TỚI KÍCH THƯỚC XƠ
SỢI
Việc thay đổi tỷ lệ phân tách sợi ngắn và sợi dài được thực hiện bằng cách thay đổi khối lượng dòng sợi ngắn và sợi dài đi ra. Kết quả kiểm tra chiều dài sợi ở Bảng 4.4 và Bảng 4.5 cho thấy khi tỷ lệ khối lượng dòng sợi ngắn và sợi dài đi ra thay đổi thì chiều dài sợi trung bình của các dòng này cũng thay
đổi. Khi khối lượng dòng sợi dài đi ra tăng thì chiều dài trung bình của sợi giảm, chiều dài trung bình của dòng sợi ngắn tỷ lệ thuận với khối lượng của dòng sợi ngắn đi ra.
Bảng 4.4. Ảnh hưởng của phân tách sợi tới kích thước của bột OCC trong nước
80 - 20 70 - 30 60 - 40 50 - 50 Tỷ lệ tách sợi
ngắn - sợi dài
(% khối lượng) ngSợắi n dài Sợi ngSợắi n dài Sợi ngSợắi n dài Sợi ngSợắi n dài Sợi
Chiều dài trung
bình sợi (mm) 0,83 1,92 0,77 1,88 0,73 1,83 0,72 1,80 Bảng 4.5. Ảnh hưởng của phân tách sợi tới kích thước của bột OCC Mỹ
60 - 40 50 - 50 40 - 60 30 - 70 Tỷ lệ tách sợi
ngắn - sợi dài
(% khối lượng) ngSợắi n dài Sợi ngSợắi n dài Sợi ngSợắi n dài Sợi ngSợắi n dài Sợi
Chiều dài trung
bình sợi (mm) 0,98 2,81 0,90 2,75 0,87 2,71 0,83 2,69
4.2.3. ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH PHÂN TÁCH SỢI TỚI KÍCH
THƯỚC CỦA XƠ SỢI SAU NGHIỀN (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Để khảo sát ảnh hưởng của quá trình phân tách sợi tới kích thước sợi sau nghiền, nhóm nghiên cứu tiến hành nghiền các mẫu bột không tách sợi và có tách sợi (chỉ nghiền phần sợi dài) ở các tỷ lệ khác nhau rồi phối trộn theo tỷ lệ
phân tách ban đầu để các mẫu bột có cùng một độ nghiền.
Kết quả đo kích thước sợi được chỉ ra ở Bảng 4.6 cho thấy rằng đối với bột OCC trong nước khi giảm tỷ lệ tách sợi dài từ 50% đến 30% khối lượng thì chiều dài trung bình của sợi sau nghiền tăng lên do lượng sợi dài qua nghiền giảm, nên lượng sợi bị cắt ngắn khi nghiền giảm dẫn đến chiều dài trung bình tăng và hàm lượng xơ sợi vụn giảm. Nhưng khi giảm lượng tách sợi dài xuống
đến 20%, tức là lượng sợi qua nghiền quá thấp, lượng sợi ngắn không nghiền cao, mặt khác lượng sợi không nghiền này có độ thoát nước thấp hơn giá trị
yêu cầu nhiều, nên lượng sợi dài đem nghiền phải nghiền lâu hơn để sau khi phối trộn độ nghiền đạt 38 - 40 oSR, dẫn đến xơ sợi bị cắt ngắn nhiều hơn và kích thước trung bình của xơ sợi giảm. Với khối lượng sợi dài đem nghiền là 30% cho bột có chiều dài xơ sợi trung bình là cao nhất và hàm lượng xơ sợi vụn là thấp nhất.
Đối với bột OCC Mỹ khi giảm tỷ lệ tách sợi dài từ 70% xuống 50% thì chiều dài trung bình của xơ sợi tăng lên và hàm lượng xơ sợi vụn giảm. Với khối lượng sợi dài đem nghiền là 50% cho bột có chiều dài xơ sợi trung bình là
55
Bảng 4.6. Ảnh hưởng của phân tách sợi tới chiều dài sợi sau nghiền
Bột OCC trong nước Bột OCC Mỹ
Tỷ lệ tách sợi ngắn - sợi dài (% khối lượng) Khối lượng sợi vụn (<0,5 mm, %) Chiều dài trung bình xơ sợi (mm) Tỷ lệ tách sợi ngắn - sợi dài (% khối lượng) Khối lượng sợi vụn (<0,5 mm, %) Chiều dài trung bình xơ sợi (mm) Không tách sợi 22,8 1,13 Không tách sợi 14,9 1,80 80 - 20 24,7 0,98 60 - 40 13,0 1,89 70 - 30 20,3 1,23 50 - 50 12,5 1,95 60 - 40 20,7 1,19 40 - 60 12,9 1,90 50 - 50 21,9 1,17 30 - 70 13,1 1,85
4.2.4. ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH PHÂN TÁCH SỢI TỚI ĐỘ BỀN CỦA BỘT OCC CỦA BỘT OCC
Kết quả xác định độ bền cơ lý của các mẫu bột ở độ nghiền 38 - 40 oSR
được chỉ ra ở Hình 4.1 và Hình 4.2 và Phụ lục 2. Các kết quả này cho thấy độ
bền cơ lý của các mẫu bột không phân tách và qua phân tách có sự khác biệt.
Đối với các mẫu bột OCC trong nước khi tăng tỷ lệ tách sợi dài từ 30% đến