Giấy là một loại vật liệu quen thuộc và không thể thiếu trong đời sống hàng ngày cũng như trong hoạt động sản xuất – kinh doanh. Tuy nhiên ít ai biết được rằng để tạo ra một tờ giấy trắng tinh, mịn màng và bền đẹp cần trải qua một quy trình sản xuất công phu và chặt chẽ. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu chi tiết quy trình sản xuất giấy hiện đại, từ khâu chuẩn bị nguyên liệu, xử lý bột, tạo hình cho đến hoàn thiện sản phẩm. Nếu bạn đang tìm hiểu về công nghệ sản xuất giấy cũng như các loại phụ gia được sử dụng cho quá trình sản xuất giấy, được bỏ lỡ những thông tin hữu ích sau đây!
Xem nhanh
Nguồn nguyên liệu sản xuất giấy
Có 2 nguyên liệu phổ biến nhất hiện nay để sản xuất giấy, đó là sử dụng gỗ hoặc đi từ giấy tái chế.
– Gỗ: Là nguồn nguyên liệu gốc để sản xuất ra giấy. Gỗ có nguồn gốc từ rừng được quản lý duy trì bền vững, vận chuyển về nhà máy, tách vỏ (làm nguyên liệu, chất đốt cho các khâu sau), lõi được cắt và nghiền nhỏ thành dăm bào, tẩy rửa vệ sinh, trộn với nước và phụ chất đủ tạo thành một hỗn hợp nguyên liệu.
Gỗ có thể đến từ nhiều nguồn khác nhau, có thể kể đến như:
+ Gỗ cứng: Các loại cây như thông, bạch đàn, tre, nứa,..được sử dụng để sản xuất giấy cứng và chất lượng cao, ví như giấy in sách, vở.
+ Gỗ mềm: Cây thông và cây bạch đàn xanh thường được sử dụng để làm giấy mềm, giấy hút ẩm và giấy gói. Chất lượng của giấy phụ thuộc vào gỗ và quá trình xử lý sau đó.
– Giấy tái chế: Có nguồn gốc từ các loại giấy đã qua sử dụng, tập trung về nhà máy, nghiền nhỏ thành bột, loại bỏ mực in và chất kết dính, tẩy rửa vệ sinh, trộn với nước và phụ chất đủ tạo thành một hỗn hợp nguyên liệu.
Quy trình sản xuất giấy công nghiệp
Sản xuất giấy công nghiệp sử dụng nguồn nguyên liệu là giấy tái chế
Mỗi loại nguyên liệu sản xuất giấy sẽ có một quy trình sản xuất khác nhau. Dưới đây ECOONE sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về quy trình sản xuất giấy sử dụng giấy tái chế làm nguyên liệu.
Lựa chọn nguyên liệu:
Giấy phế liệu được thu gom từ nhiều nguồn (giấy báo, thùng carton, giấy văn phòng…). Trong quá trình tái chế giấy, bước đầu tiên là lựa chọn giấy sạch, không bị ô nhiễm bởi tạp chất như kim loại, nhựa và bụi bẩn. Tạp chất này gây khó khăn trong quá trình tái chế giấy. Sau đó sẽ tiến hành phân loại để loại bỏ bớt tạp chất.
Trong bước này, các đơn vị sử dụng giấy tái chế để sản xuất thường hợp tác với các đơn vị thu mua sắt vụn để lựa chọn các mẫu giấy có thể tái chế. Điều này đảm bảo chỉ những nguồn giấy thích hợp và không bị ô nhiễm được chọn lọc để tái chế và tạo ra những sản phẩm có chất lượng cao. Giấy phế liệu sẽ được thu gom lại và ép thành khuôn lớn trước khi vận chuyển đến nhà máy tái chế.
Đánh bột:
Giấy nguyên liệu được đưa vào băng tải để vận chuyển vào tang trống đánh bột. Trong quá trình đánh bột, một số hóa chất cần sử dụng để sử lí tạp chất, cải thiện chất lượng cũng như tối ưu hóa quá trình sản xuất. Các quy trình để xử lý bột giấy như sau:
Pha loãng và đánh tơi: Giấy vụn sẽ được cắt thành những mảnh nhỏ và xay nhuyễn để tạo thành bột giấy. Bột giấy sau đó sẽ được đưa qua các lỗ và rãnh để loại bỏ nylon cũng như băng keo. Sau đó bột giấy tái chế sẽ được đưa vào máy đánh tơi cùng với nước.
Đối với giấy chứa mực (giấy in, giấy báo) thì cần loại bỏ mực. Các phương pháp phổ biến thường được sử dụng như: Tuyển nổi hoặc rửa.
Lọc cát nồng độ cao: Bột được bơm qua lọc cát nồng độ cao để loại bỏ tạp chất nặng có trong bột giấy. Loại bỏ các tạp chất như nhựa, kim loại, ghim bấm, cát…
Các thiết bị sử dụng: Lưới lọc để giữ lại các tạp chất lớn. Cyclone tách cát để loại bỏ các hạt cứng như cát, thủy tinh.
Sàng thô 3 cấp: Bột giấy được bơm qua sàng thô 3 cấp để tiếp tục loại bỏ tạp chất có trong bột giấy.
Làm sáng bột giấy (Nếu cần): Dùng để cải thiện độ trắng của bột giấy. Quá trình này cần sử dụng một số loại hóa chất có tính oxy hóa như H₂O₂ hoặc Na₂S₂O₄. Đối với loại giấy kraft, người ta không cần bước tẩy trắng này.
Sàng tách sợi: Bột giấy được bơm qua sàng tách sợi và chuyển đến tháp chứa bột cấp cho máy xeo giấy.
Máy xeo giấy: Bột từ tháp chứa được bơm sang công đoạn xeo giấy, tại đây một số phụ gia được đưa vào nhằm tạo độ bền, giấy được hình thành trên lưới, qua các lô ép để tách nước, qua các lô sấy để sấy khô, tờ giấy được tráng phủ một lớp keo ở công đoạn ép keo, qua các lô sấy để sấy khô một lần nữa, sau khi qua ép quang sẽ tạo thành cuồn giấy giấy bán thành phẩm ở máy thu cuộn. Cụ thể như sau:
- Trộn bột giấy với nước: Bột giấy sau khi đã qua các bước chuẩn bị sẽ được đem trộn cùng nước để tạo thành hỗn hợp giữa bột giấy và nước.
- Sử dụng khuôn lưới chao: Hỗn hợp bột giấy và nước sau đó được đổ lên khuôn lưới chao. Lưới này giúp lọc và hấp thụ nước từ hỗn hợp, để lại một lớp bột giấy dày đặc trên màng lưới.
- Vắt nước và đem phơi: Khi nước đã thoát hơi hết, bột giấy ở trên màng lưới sẽ được chuyển qua một trục ép và được bọc bạt nhanh chóng để vắt nước trước khi đem phơi khô.
- Sang cuộn: cuồn giấy bán thành phẩm từ máy xeo được đưa qua máy sang cuộn để tạo thành cuộn giấy thành phẩm. Sau đó, cuộn giấy được xe nâng đưa về kho chứa thành phẩm.
Hệ thống kiểm tra chất lượng giấy như: định lượng, độ ẩm, màu tự động và hệ thống điều khiển.
Sản xuất giấy đi từ nguyên liệu gỗ
Chuẩn bị bột
Tương tự như việc sử dụng nguồn nguyên liệu giấy tái chế, để sản xuất giấy từ nguồn nguyên liệu gỗ, chúng ta cũng phải bắt đầu bằng việc chuẩn bị bột giấy. Cụ thể như sau:
Quá trình bắt đầu bằng việc lấy gỗ từ cây và tiến hành tách vỏ, lấy lõi gỗ. Sau đó, lõi gỗ được xử lý tạo thành bột giấy (bột gỗ) và sử dụng để sản xuất giấy trong quá trình tiếp theo.
Bóc vỏ gỗ và chẻ nhỏ: Gỗ được bóc vỏ và chia nhỏ thành các mảng khác nhau trước khi vào quá trình nghiền hoá chất. Cắt gỗ thành dăm nhỏ (~2-5 cm) bằng máy băm dăm (Chipper).
Nghiền bột giấy bằng hoá chất và thiết bị cơ khí: Bột gỗ được nghiền bằng sự kết hợp của hoá chất và thiết bị cơ khí để phá vỡ lignin và tạo ra bột giấy. Quá trình này giúp phá vỡ cấu trúc gỗ, giải phóng sợi cenllulose. Có 2 phương pháp chính:
+ Nghiền cơ học: Gỗ được nghiền bằng đĩa nghiền tốc độ cao.
- Không dùng hóa chất hoặc chỉ dùng ít, giữ lại gần như toàn bộ sợi gỗ.
- Ưu điểm: Tận dụng tối đa nguyên liệu, sản lượng cao.
- Nhược điểm: Giấy có độ bền thấp, dễ ngả vàng.
+ Nghiền hóa học: Các mảnh gỗ sẽ được mang đi nấu để thu được sợi gỗ và cenllulose.
- Gỗ dăm được xử lý với hóa chất để loại bỏ lignin, giữ lại sợi cellulose.
- Hai phương pháp chính:
- Phương pháp kiềm (Quy trình Kraft): Dùng NaOH + Na₂S để nấu gỗ ở áp suất cao.
- Phương pháp sulfit: Dùng H₂SO₃ hoặc muối sulfit để tách lignin.
- Ưu điểm: Giấy có độ bền cao, trắng hơn.
- Nhược điểm: Hao hụt nguyên liệu, tốn hóa chất.
+ Làm sạch: Bột giấy sau khi được sàng lọc và sấy khô tiếp tục trải qua quá trình xử lý để chuyển đổi thành bột giấy sạch. Chúng sẽ được tách bỏ tạp chất và tiến hành rửa bột giấy. Sau quá trình này cenllulose sẽ được tách ra khỏi hỗn hợp dịch nấu. Dịch nấu này gồm hợp chất chứa Natri + lignin và các sản phẩm phân hủy axit hữu cơ. Bước này thường phải sử dụng rất nhiều nước sạch. Hóa chất thường sử dụng trong quá trình này là H2O2, NaOH, Na2CO3 và sử dụng các máy lọc, bể rửa bột.
+ Tẩy trắng bột giấy: Sau khi được nấu và tách bột, bột giấy sẽ tiếp tục được đem đi tẩy trắng. Tẩy trắng giúp bột giấy loại bỏ được các thành phần lignin và chất không phải Cenllulose còn sót lại. Để thực hiện tẩy trắng người ta sử dụng quá trình clo hóa mà oxy hóa. Chúng bao gồm clo dioxide, khí clo, natri hypochlorite, hydro peroxide và oxy.
Như vậy, dựa vào quá trình chế biến bột giấy mà chúng ta có thể chia bột giấy thành các loại: Bột giấy hóa học, bột giấy bán hóa học, bột giấy sulphit, bột giấy sunfat, bột giấy kraft, bột giấy kiềm, bột giấy cơ học,…
Bổ sung phụ gia
Sau khi bột giấy đã trải qua quá trình đập, ép và tác động dưới máy dập, chất độn khác nhau sẽ được trộn thêm vào quá trình sản xuất giấy.
Lượng phụ gia được sử dụng trong quy trình sản xuất giấy có thể lên đến 30%.
Các chất phụ gia cụ thể bao gồm cao lanh, tinh bột, blano fixe, oxit titan, phấn và nhiều chất khác.
Độ trong trẻo hoặc mờ đục của giấy được quyết định bởi việc sử dụng các loại chất trên. Ngoài ra, giai đoạn này cũng quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ nhẵn mịn hoặc sần sùi của giấy sau khi hoàn thiện. Bổ sung chất hồ như tinh bột có thể làm cho giấy trở nên bóng hơn, ví dụ như các loại giấy couches, giấy bristol, catalogue có độ bóng cao.
Có thể nói, đây cũng là một bước quan trọng trong quy trình sản xuất giấy cần chú ý.
Xeo giấy
Sau khi bột giấy đã trải qua quá trình tẩy trắng, xử lý cơ học và hóa chất, được trộn với nhiều chất phụ gia và nước thì nó sẽ được bơm vào máy kéo giấy tự động. Quá trình diễn ra như sau:
- Các tấm giấy mỏng được hình thành trên máy kéo giấy bằng việc hỗn hợp bột giấy sẽ được phun lên lưới xeo. Sau đó nước bắt đầu thoát ra, giúp các sợi cenllulose liên kết với nhau.
- Sau đó các lớp giấy sẽ tiếp tục trải qua quá trình ép nước (bằng cách đi qua các con lăn) và sấy khô (đi qua các trục sấy nóng) để loại bỏ nước, giúp tăng độ kết dính của giấy và giúp đạt độ ẩm phù hợp (~5%).
- Gia công bề mặt: Bề mặt giấy có thể được phủ hóa chất để tăng tính chống nước, chống bụi và cải thiện độ mịn.
- Cán láng: Giấy được ép qua các trục cán để láng mịn, tăng độ bóng.
- Quá trình kéo giấy giúp tạo thành một lớp mỏng và đồng đều của hỗn hợp sợi gỗ và chất phụ gia.
Sau quá trình xeo giấy, giấy sẽ được cuộn thành cuộn và cắt/đóng gói tùy theo đơn đặt hàng.
Các phụ gia cơ bản dùng trong nghành giấy
Như đã tìm hiểu ở trên, trong quá trình sản xuất giấy thì bắt buộc phải sử dụng các loại phụ gia hóa chất để cải thiện tính chất cũng như tối ưu hóa quy trình sản xuất. Dưới đây là một số hóa chất cơ bản được sử dụng trong sản xuất giấy.
Xút (NaOH): Là một trong những hóa chất quan trọng trong quá trình sản xuất giấy. Công dụng của nó tùy thuộc vào từng giai đoạn, có thể kể đến như:
Trong sản xuất giấy sử dụng giấy tái chế: Nó thường được sử dụng để điều chỉnh pH của bột giấy trong quá trình xử lý và sản xuất. Điều này giúp tạo kết tủa bột giấy, ngoài ra nó còn phá vỡ liên kết giữa giấy và chất tráng phủ. Từ đó loại bỏ bớt các tạp chất không mong muốn khỏi hỗn hợp.
Trong sản xuất bột giấy từ gỗ: NaOH thường được kết hợp với các hợp chất của sunfua tạo thành một quá trình hóa học để tách lignin khỏi cenllulose, tạo ra sợi cenllulose sạch và chất lượng cao.
Ngoài ra, NaOH còn được sử dụng trong quá trình xử lý nước thải sau quá trình sản xuất giấy. Nó giúp tạo kết tủa các tạp chất, chỉnh pH và cải thiện chất lượng nước thải trước khi thải ra môi trường.
Tóm lại, NaOH đóng một vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất giấy, bằng cách xử lý sợi cenllulose và gỗ, tách lignin, điều chỉnh pH và xử lý nước thải, NaOH giúp tăng hiệu suất quá trình sản xuất giấy cũng như chất lượng giấy.
Chất độn: Được sử dụng để tăng độ trắng, độ đục, khả năng in ấn và giảm chi phí trong sản xuất. Chúng có thể chiếm khoảng 30% thành phần. Một số chất độn thường được sử dụng có thể kể đến như đá vôi (CaCO3), cao lanh, talcl,…
Phèn đơn Al2(SO4)3.nH2O: Cũng là một trong những hóa chất quan trọng và được sử dụng trong quá trình sản xuất giấy.
Nó tạo kết tủa và loại bỏ một số chất không mong muốn trong bột giấy. Ngoài ra, khi thêm phèn đơn vào, nó sẽ tạo ra các kết tủa hidroxit, giúp loại bỏ các tạp chất như lignin, kim loại cũng như một số hợp chất hữu cơ.
Phèn nhôm còn được sử dụng để điều chỉnh pH của hỗn hợp bột giấy và nước trong quá trình sản xuất, đảm bảo môi trường thích hợp cho quá trình sản xuất.
Tạo kết cấu và độ bền cho giấy: Khi phèn đơn phản ứng với các tạp chất trong bột giấy, nó giúp củng cố cấu trúc của giấy và tạo sự liên kết giữa các sợi cenllulose, làm tăng độ bền của giấy. Ngoài ra nó còn có tác dụng kết tủa nhựa thông lên sợi cellulose.
Chất tạo màu: Được sử dụng theo yêu cầu của đơn đặt hàng nhằm tăng tính thẩm mĩ. Có thể sử dụng các chất tạo màu như pigmen, phẩm nhuộm acid, phẩm nhuộm bazo,…
Chất gia keo: Được sử dụng để gia tăng khả năng chống thấm ướt, cải thiện khả năng in ấn.
Nhựa thông kết hợp với phèn đơn có thể tăng khả năng thấm nước hiệu quả, thường được sử dụng trong môi trường axit.
Keo AKD thường được sử dụng trong môi trường kiềm.
Chất tăng bền: Giúp tăng độ bền của giấy, có thể chia thành 2 nhóm chính:
Chất tăng bền ướt: Giúp tăng độ bền cơ lý của giấy trong trạng thái ướt. Có thể sử dụng UF (ure-fomandehyde), MF (melamine fomandehide).
Chất tăng bền khô: Giúp gia tăng độ bền cơ lí của giấy trong trạng thái khô. Có thể sử dụng một số loại polymer tổng hợp, tinh bột,…
Chất trợ giữ: Giúp giữ lại tốt hơn các hạt bột giấy và chất độn trên lưới xeo. Polyacrylamide (PAM) – thường dùng để tăng hiệu suất giữ lại sợi và chất độn.
Chất phá bọt (Defoamers): Ngăn chặn bọt hình thành trong quá trình chuẩn bị bột giấy cũng như xeo giấy.
Kết luận
Sản xuất giấy hiện đại là một quy trình phức tạp, đòi hỏi sự phối hợp giữa thiết bị cơ khí chính xác và hóa chất chuyên dụng. Từ việc phá vỡ cấu trúc gỗ đến giai đoạn xeo và ép giấy, mỗi loại phụ gia đều có vai trò riêng biệt, trong đó chất phá bọt là một mắt xích quan trọng giúp đảm bảo hiệu quả vận hành và chất lượng giấy đầu ra.
Nếu bạn là kỹ sư, nhà sản xuất, hay đang tìm kiếm giải pháp hóa chất cho ngành giấy, hãy liên hệ với ECO ONE để được tư vấn chi tiết và nhận mẫu thử miễn phí.
📞 Hotline: [0902.164766]
🌐 Website: sieuthichattayrua.com
