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
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 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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
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 50% và bột OCC Mỹ từ 40% đến 70% thì độ bền kéo tăng và độ chịu xé giảm.
Ở tỷ lệ tách sợi dài 20% đối với bột OCC trong nước, tức là chỉ có 20% lượng bột đem nghiền thì độ bền cơ lý của bột sẽ giảm. Đối với bột OCC Mỹ ở tỷ lệ
tách sợi dài 40%, một số độ bền cơ lý của bột cũng có xu hướng giảm so với bột không phân tách. Nguyên nhân do bột OCC chứa hầu hết các xơ sợi tái sinh, các xơ sợi này thường ngắn, kém trương nở, ít mềm dẻo và thường bị
sừng hóa, nên vai trò của quá trình nghiền là cần thiết. Mặt khác do lượng sợi ngắn không nghiền cao nên khi phối trộn với lượng xơ sợi này để độ nghiền
đạt 38 - 40 oSR thì lượng bột đem nghiền phải nghiền tới độ nghiền khá cao dẫn đến xơ sợi bị cắt ngắn quá mức làm cho độ bền của giấy giảm.
Hình 4.1. Ảnh hưởng của phân tách sợi tới độ bền của bột OCC trong nước (các mẫu bột có độ nghiền là 38 - 40 oSR)
Hình 4.2. Ảnh hưởng của phân tách sợi tới độ bền của bột OCC Mỹ (các mẫu bột có độ nghiền là 38 - 40 oSR)
4.2.5. ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH PHÂN TÁCH SỢI TỚI MỨC GIẢM TIÊU HAO NĂNG LƯỢNG NGHIỀN GIẢM TIÊU HAO NĂNG LƯỢNG NGHIỀN (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sau khi xơ sợi được phân tách thành hai loại sợi ngắn và sợi dài, lượng sợi dài được nghiền riêng rồi phối trộn với sợi ngắn theo tỷ lệ phân tách ban
57
bột đạt 38 - 40 oSR. Năng lượng tiêu hao được tính trên 1 tấn sản phẩm có cùng độ nghiền được chỉ ra ở Phụ lục 2. Nếu năng lượng tiêu hao cho quá trình nghiền bột không qua phân tách được tính bằng 100% giá trị, thì năng lượng tiêu hao cho quá trình nghiền bột qua phân tách với các tỷ lệ sợi ngắn - sợi dài khác nhau được chỉ ra ở Hình 4.3 và Hình 4.4.
Hình 4.3. Ảnh hưởng của phân tách sợi tới mức giảm tiêu hao
năng lượng nghiền (đối với bột OCC trong nước)
Hình 4.4. Ảnh hưởng của phân tách sợi tới mức giảm tiêu hao năng lượng nghiền (đối với bột OCC Mỹ)
Kết quả ở trên cho thấy rằng ở cùng một độ nghiền nếu lượng sợi ngắn tách ra tăng thì lượng sợi dài tách ra giảm có nghĩa là lượng sợi đem nghiền sẽ
giảm, tiêu hao năng lượng nghiền giảm. Đối với bột OCC trong nước lượng bột sợi dài tách ra là 30% khối lượng cho giá trị tiêu hao năng lượng nghiền thấp nhất, khi giảm lượng sợi dài xuống 20% thì mức tiêu hao năng lượng lại tăng lên và độ nghiền sau khi phối trộn khó đạt được giá trị yêu cầu, quá trình phân tách xơ sợi có thể giảm được tối đa 44% năng lượng nghiền tiêu hao. Đối với bột OCC Mỹ lượng sợi dài tách ra ở mức 40% so với tổng khối lượng bột vào thì mức tiêu hao năng lượng là thấp nhất, quá trình phân tách xơ sợi có thể
giảm được tối đa 36% năng lượng nghiền tiêu hao.
Từ các kết quả nghiên cứu trên cho thấy rằng ở một tỷ lệ nhất định quá trình phân tách sợi giảm được năng lượng nghiền và cải thiện các tính chất độ
bền của bột. Khi tỷ lệ lượng sợi dài tách ra đem nghiền giảm thì năng lượng tiêu hao giảm, nhưng đến một mức độ nào đó mức tiêu hao năng lượng lại tăng lên. Khi tỷ lệ lượng sợi dài tách ra đem nghiền quá thấp thì độ bền cơ lý của bột bị giảm so với bột không phân tách.
Với bột OCC trong nước, tỷ lệ tách sợi ngắn và sợi sợi dài là 70 - 30% thì tiêu hao năng lượng nghiền là thấp nhất, chiều dài trung bình xơ sợi là cao nhất và độ bền xé, độ bền nén vòng là cao nhất. Với bột OCC Mỹ, khi giảm tỷ
lệ tách sợi dài từ 70 đến 50% thì tiêu hao năng lượng nghiền giảm, sau đó nếu tiếp tục giảm tỷ lệ tách sợi dài thì tiêu hao năng lượng giảm không đáng kể
mặt khác khi tỷ lệ tách sợi dài thấp hơn 50% tức lượng bột qua nghiền thấp sẽ ảnh hưởng tới độ bền cơ lý của bột. Việc sử dụng sàng tách sợi có hiệu quả khi tiêu hao năng lượng nghiền giảm nhưng không ảnh hưởng tới độ bền của bột vì vậy đối với bột OCC trong nước tỷ lệ tách sợi ngắn - sợi dài là 70 - 30% và bột OCC Mỹ là 50 - 50 % khối lượng là phù hợp. Ở tỷ lệ tách này độ bền của bột được cải thiện và tiêu hao năng lượng nghiền giảm như kết quảở Bảng 4.7
Bảng 4.7 So sánh các giá trịđộ bền của bột và tiêu hao năng lượng nghiền của bột có phân tách và bột không phân tách sợi (Bột OCC trong nước tỷ lệ
phân tách sợi ngắn - sợi dài là 70 - 30 % khối lượng, bột OCC Mỹ tỷ lệ phân tách sợi ngắn - sợi dài là 50 - 50 % khối lượng) Các chỉ số Loại bột Độ bền kéo tăng (%) Độ bền xé tăng (%) Độ chịu bục tăng (%) Độ bền nén vòng tăng (%) Tiêu hao năng lượng nghiền giảm (%) Bột OCC trong nước 7 12 9 10 44 Bột OCC Mỹ 15 12 9 12 34
59
4.3. NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TINH BỘT CATION ĐỂ TĂNG ĐỘ BỀN CHO GIẤY SẢN XUẤT TỪ BỘT OCC CHO GIẤY SẢN XUẤT TỪ BỘT OCC
Bên cạnh việc giảm tiêu hao năng lượng nghiền trong quá trình sản xuất giấy từ nguyên liệu OCC, vấn đề nâng cao độ bền cho nguyên liệu đầu vào là hết sức quan trọng bởi do xơ sợi tái sinh nên phần lớn xơ sợi bị sừng hóa do quá trình sấy nên xơ sợi cứng ít mềm mại, khả năng tạo liên kết xơ sợi - xơ sợi giảm nên độ bền của bột không cao so với xơ sợi nguyên thủy. Việc bổ sung tinh bột vào huyền phù bột giấy trước khi bột lên lưới đã được áp dụng với một số loại giấy với mục đích tăng độ bền. Tuy nhiên mức độ sử dụng còn tùy thuộc vào từng loại giấy và nguyên liệu sử dụng. Vì vậy việc lựa chọn mức dùng phù hợp cho sản xuất giấy từ nguyên liệu OCC là vấn đề cần quan tâm.
4.3.1. ẢNH HƯỞNG CỦA MỨC DÙNG TINH BỘT CATION TỚI ĐỘ
BỀN KÉO
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của mức dùng tinh bột tới độ bền kéo cho giấy sản xuất từ bột OCC được chỉ ra ở Hình 4.5 cho thấy việc sử dụng tinh bột cation làm tăng đáng kể độ bền kéo của cả 2 loại bột không phân tách và có phân tách sợi. Tuy nhiên ở cùng mức dùng tinh bột, bột đã qua phân tách luôn cho độ bền kéo cao hơn. Đối với bột OCC trong nước độ bền kéo đạt giá trị cao nhất ở mức dùng tinh bột từ 1 đến 1,2%, còn bột OCC Mỹđã qua phân tách cho giá trịđộ bền kéo cao nhất ở mức dùng tinh bột 0,8%.
Hình 4.5. Ảnh hưởng của mức dùng tinh bột cation đến độ bền kéo của giấy (Các mẫu bột có độ nghiền 38 - 40 oSR
(*) Tách sợi ngắn - sợi dài theo tỷ lệ 70 - 30% khối lượng (**) Tách sợi ngắn - sợi dài theo tỷ lệ 50 - 50% khối lượng)
4.3.2. ẢNH HƯỞNG CỦA MỨC DÙNG TINH BỘT CATION TỚI ĐỘ
BỀN XÉ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tinh bột cation tới độ bền xé được chỉ
ra ở Hình 4.6.
Kết quả trên cho thấy đối với các mẫu bột có phân tách và không phân tách khi bổ sung tinh bột, bột qua phân tách luôn cho giá trịđộ bền xé cao hơn. Tuy nhiên ở mức dùng tinh bột cao sẽ làm cho độ bền xé giảm. Đặc biệt là bột OCC Mỹ do lượng xơ sợi dài nhiều nên khi bổ sung tinh bột ở mức dùng cao sẽ có hiện tượng xơ sợi kết bông quá mức dẫn đến độđồng đều của giấy không cao, ảnh hưởng tới độ bền xé của giấy. Với mức dùng tinh bột 1% bột OCC trong nước đã qua phân tách cho giá trị độ bền xé cao nhất, còn với bột OCC Mỹ ở mức dùng tinh bột thấp hơn, trong khoảng 0,6 đến 0,8% cho giá trị độ
bền xé cao nhất.
4.2.3. ẢNH HƯỞNG CỦA MỨC DÙNG TINH BỘT CATION TỚI ĐỘ
CHỊU BỤC
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tinh bột cation tới độ chịu bục được chỉ ra ở Hình 4.7.
Hình 4.6. Ảnh hưởng của mức dùng tinh bột cation đến độ bền xé của giấy (Các mẫu bột có độ nghiền 38 - 40 oSR
(*) Tách sợi ngắn - sợi dài theo tỷ lệ 70 - 30 % khối lượng (**) Tách sợi ngắn - sợi dài theo tỷ lệ 50 - 50% khối lượng)
61
Các kết quả trên cho thấy khi tăng mức dùng tinh bột độ chịu bục của giấy tăng theo, tuy nhiên đối với bột OCC Mỹở mức dùng tinh bột từ 1% đến 1,2% độ chịu bục giảm. Nguyên nhân do kích thước sợi khá lớn nên ở mức dùng tinh bột lớn các xơ sợi dài tạo các bông kết lớn nên độđồng đều của giấy