Tổng quan về quá trình sản xuất giấy và bìa

Tất cả các liên kết trong chuỗi giữa xơ sợi và người dùng cuối đóng góp vào tiến trình này. Chuỗi không chỉ bao gồm chính ngành sản xuất giấy và các nhà cung cấp của ngành như máy móc và hóa chất, mà còn bao gồm cả khách hàng của ngành giấy và các ngành liên quan, như nhà in, nhà cung cấp mực in và máy in và các nhà sản xuất bìa sóng.

Trọng tâm R & D tập trung vào các khía cạnh kinh tế và môi trường như:

• giảm tiêu thụ nguyên liệu thô, năng lượng và nước cũng như giảm tiếng ồn

• khả năng chạy máy cao và tuổi thọ dài của máy móc và các bộ phận của nó

• cải thiện chất lượng giấy và bìa liên quan đến cải thiện chất lượng gia công dẫn đến kết quả có giá trị thực tiễn cao như:

• hiểu rõ hơn và kiểm soát toàn bộ quá trình công nghệ trong phạm vi hẹp

• giảm tiêu thụ xơ sợi bằng cách giảm định lượng ở cùng mức chất lượng và giá trị thực tế.

• tăng tỷ lệ xơ sợi tái chế trong sản xuất giấy đồ họa, lên tới 100% cho giấy in báo và tỷ lệ tăng ở các loại giấy cao cấp như giấy siêu cán láng (SC) và giấy tráng nhẹ (LWC)

• chất độn và lớp tráng phủ thay thế một phần vật liệu sợi đắt tiền và cải thiện chất lượng

• công nghệ cán và tráng phấn mới

• an toàn cao hơn ở lô sấy Yankee và thao tác trục ép hút

• phương pháp mới trong tính toán vật liệu để chống mài mòn cho các thành phần của máy

• số lượng nhân sự tối thiểu tham gia vào quá trình sản xuất giấy và bìa.

Công tác R & D được hỗ trợ bởi các công cụ và khoa học hiện đại như:

• phân tích quá trình bằng cách sử dụng các kỹ thuật đo lường và phân tích tiên tiến

• mô phỏng quá trình và kỹ thuật điều khiển tiên tiến

• mô tả đặc điểm về hình thái của xơ sợi dùng để sản xuất giấy

• phát triển các hóa chất chức năng và công nghệ

• phương pháp phần tử hữu hạn (finite element method - FEM) và tính toán động lực học chất lưu (computational fluid dynamics - CFD)

• các kỹ thuật trực quan trong phạm vi vi mô hoặc nano, tài liệu video và phân tích

• khoa học vật liệu bao gồm các ion plasma cấy vào vật liệu cơ bản ở nhiệt độ thấp.

Hình 1.2 Khái quát vể quá trình sản xuất giấy (Ảnh: Handbook of Paper and Board)

Quá trình sản xuất giấy (Hình 1.2) bắt đầu bằng việc cung cấp nguyên liệu thô của các thành phần bột. Đó là:

• xơ sợi như

- Bột giấy nguyên chất (hóa học hoặc cơ học) thường được cung cấp trong kiện hoặc, trong trường hợp đặc biệt, dưới dạng huyền phù khi cả bột giấy và giấy được sản xuất tại cùng một địa điểm (quá trình tích hợp)

- giấy thu hồi trong kiện hoặc dưới dạng vật liệu rời

• chất độn và chất màu

• hóa chất phụ gia

• chất tráng có màu khi sản xuất giấy tráng phấn.

Tất cả các thành phần này phải được chuẩn bị đầy đủ để sử dụng tối ưu trong các bước quy trình sản xuất giấy. Các phụ gia có thể được cung cấp ở dạng sử dụng ngay hoặc được pha chế theo yêu cầu trong nhà máy. Xử lý (chuẩn bị) xơ sợi bột bao gồm một số bước công nghệ tùy thuộc vào phối liệu bột xeo và mục đích. Xử lý bột giấy nguyên chất cần ít thiết bị và năng lượng so với việc xử lý giấy thu hồi, tuy nhiên, đó lại là nguyên liệu thô rẻ hơn. Việc xử lý xơ sợi kết thúc ở bể chứa bột cấp cho máy xeo. Ở đây, huyền phù bột có nồng độ cao được ưu tiên để giảm thiểu lượng hóa chất và chất gây ô nhiễm chuyển qua.

Theo sau quá trình chuẩn bị bột, hệ thống đưa bột lên lưới (khử khí, sàng cuối, phối liệu bột xeo - ND) kết nối việc chuẩn bị bột với máy xeo giấy. Nhiệm vụ chính của hệ thống là

• định lượng chính xác và trộn đều tất cả các thành phần khác nhau của huyền phù cuối cùng sẽ được chuyển đến máy xeo giấy.

• cung cấp một dòng huyền phù liên tục có nồng độ, chất lượng và tốc độ dòng không đổi ở áp suất không đổi vào hòm phun bột của máy xeo giấy.

Hệ thống đưa bột lên lưới xeo kết thúc tại bộ phận phân phối của hòm phun bột.

Nhiệm vụ của máy xeo giấy là sản xuất giấy hoặc bìa có chất lượng theo yêu cầu của người dùng cuối, hoặc của các bước công nghệ trung gian như gia công hoặc in ấn. Các tính chất của giấy và bìa phải đồng nhất theo chiều dọc máy (MD) cũng như theo chiều  ngang máy (CD). Hơn nữa, máy xeo giấy phải tận dụng tốt nhất tiềm năng chất lượng của bột đưa vào. Máy xeo giấy bao gồm:

• hòm phun bột phân phối huyền phù trên toàn bộ chiều rộng của máy xeo lên lưới

• phần lưới nơi huyền phù bột tạo thành một băng giấy dài vô tận bằng cách khử nước

• phần thiết bị ép, ép nước ra khỏi băng giấy bằng phương tiện cơ học

• phần sấy nơi nước dư bị bay hơi

• thường có một thiết bị gia keo nơi tinh bột hoặc chất màu được chuyển lên băng giấy

• đôi khi có một công đoạn tráng phủ trong đó màu tráng phủ được áp vào băng giấy

• thiết bị cán để cuối cùng làm nhẵn bề mặt băng giấy hoặc bìa.

Quá trình sản xuất giấy kết thúc với việc băng giấy được cuộn tại suốt cuộn ở toàn bộ chiều rộng.

Theo truyền thống và tính khả thi kỹ thuật, việc tráng phủ và ép quang cao cấp để cải thiện chất lượng bề mặt đã được thực hiện ở ngoài máy xeo. Ngày nay cả hai công việc này ngày càng được tích hợp vào máy xeo giấy. Các hoạt động cuối cùng trong sản xuất giấy và bìa là chia các cuộn với toàn bộ chiều rộng thành các cuộn nhỏ hơn ở máy cuộn lại, sau đó các cuộn có chiều rộng hẹp hơn được đóng gói và giao cho khách hàng.

Bảng 1.1 Nồng độ bột ở các bước công nghệ khác nhau trong sản xuất giấy

Giấy bị hỏng trong quá trình sản xuất phải được tái chế và các xơ sợi được thu hồi từ nước trắng của máy xeo giấy trong một hệ thống làm sạch nước trắng. Nước trắng được đưa trở lại từ máy xeo giấy đến hệ thống đưa bột lên lưới và chuẩn bị bột. Nước mới được cung cấp cho máy xeo giấy.

Suốt theo dây chuyền sản xuất giấy nồng độ bột thay đổi theo yêu cầu của các bước công nghệ. Thật không may, các thuật ngữ nồng độ thấp, trung bình và cao liên quan đến các trị số nồng độ khác nhau tùy thuộc vào các bước công nghệ thực tế (Bảng 1.1). Điều quan trọng cũng cần lưu ý là trị số chỉ nồng độ tổng thể gồm cả xơ sợi và chất độn hay chỉ có sợi.

Handbook of Paper and Board

Edited byHerbert Holik

Dịch: Vũ Ngọc Bảo, Ph.D.