Chương I Công nghệ sản xuất giấy I - Lịch sử ngành giấy. Cũng như rất nhiều các phát minh quan trọng trong nền văn hóa của loài người, tờ giấy cũng được phát minh lần đầu tiên ở Trung Quốc. Trước đây, người Trung Quốc đã sử dụng mực ấn Độ để viết lên những mảnh tre, nứa hoặc các tấm lụa. Để làm cho mặt vải lụa nhẵn hơn, các sợi libe được liên kết trên bề mặt.
Người Trung Quốc đã sớm tìm ra rằng họ có thể loại bỏ mực trên bề mặt và sử dụng loại tơ, lụa được. Trong phương pháp này thì lớp Libe có thể dùng để viết và lớp tơ bị giãn xuống giống như một chiếc lưới đơn giản. Phương pháp làm giấy được Khải Luận thuyết minh trong báo cáo tới Hoàng Đế năm 105 trước công nguyên. Tuy nhiên điều đó vẫn được giữ bí mật ở phương Đông.
Những người Arập đã biết được phương pháp đó khi họ đã bắt giữ người Trung Quốc ở Thổ Nhĩ Kì thế kỉ 8 và đã biết được bí mật này. Đầu tiên giấy không được gia keo, do đó phải dùng mực đặc để viết, cuối cùng chất Glixerin và thạch cao được bổ sung vào bột. Từ thế kỉ 14 người ta đã bắt đầu gia keo trên tờ giấy khô bằng tinh bột gạo. Người Arập đã phát triển tờ giấy bằng cách tráng men bề mặt.
Khi họ dùng bút bằng lau sậy để viết thì tờ giấy cần bề mặt nhẵn; giấy được trà bóng bằng đá thủy tinh hoặc vỏ trai cho bề mặt nhẵn. Từ các nước Arập, kiến thức về sản xuất giấy đã được lan rộng ra đến châu Âu vào khoảng năm 1000 sau công nguyên. Tuy nhiên phải đến thế kỉ 14 giấy mới bắt đầu được sản xuất ở Đức và Thụy Điển. Giẻ rách được sử dụng làm nguyên liệu thô và nguyên liệu này được trộn cùng với nước tạo thành một thứ bột.
Yêu cầu đặt ra là thời gian chuẩn bị phải giảm và bột phải được nghiền hiệu quả hơn. 1 Trong thế kỉ 18, ở Hà Lan người ta đã dùng lực cơ học để xé tơi giẻ rách, chiếc máy đó được gọi là máy nghiền Hà Lan hoặc máy đánh bột. Trong lúc đó cũng rất nhiều thiết bị được phát minh trong đó có máy in đặt ra một nhu cầu cao về giấy. Xưởng sản xuất giấy ở Thụy Điển cho thấy một biểu tượng về nhà máy giấy ở giữa thế kỉ 18.
Đến cuối thế kỉ 18 giẻ rách được tẩy rửa bằng các hóa chất (trước đây chỉ dùng ánh nắng mặt trời ). Vào năm 1799 chiếc máy Xeo lưới dài đầu tiên được lắp đặt ở Pháp. Sau đó, năm 1808 máy Xeo đã được cải tiến thành máy Xeo lưới tròn và hai năm sau đó máy có trục bụng chân không được phát minh. Những tiến bộ lớn được thực hiện trong phần chế tạo máy vào thời gian này là sự liên quan về tốc độ và khổ rộng của máy, nhưng việc thiếu nguyên liệu vẫn là vấn đề đáng lưu tâm.
Khi nguồn giẻ rách ở châu Âu cạn kiệt thì một vấn đề cấp thiết đặt ra là phải tìm nguồn nguyên liệu thay thế. Năm 1840, ở Đức người ta đã tìm thấy các thớ sợi có thể sử dụng để làm giấy, có thể lấy ra được bằng cách mài gỗ trên một viên đá mài trong khi dùng nước đổ lên viên đá mài đó và chiếc máy mài đầu tiên đã ra đời. Phát minh này đã khắc phục được vấn đề nguyên liệu ở châu Âu bấy giờ. Giấy sản xuất từ bột gỗ màu không thể đạt được độ bền cao vì giấy này nhậy với ánh sáng, do đó người ta đã làm thí nghiệm dựa trên các phương pháp hóa học để có được các thớ sợi tự do.
Năm 1866 phương pháp sunfat được áp dụng. Nhà máy bột giấy đầu tiên dựa trên phương pháp này được sây dựng năm 1872. Nhu cầu về giấy ngày càng tăng, các nhà máy sản xuất bột và sản xuất giấy được sây dựng ở khắp nơi 2 II - Công nghệ và dây chuyền. Một cách sơ lược, phương thức làm giấy dàn đều hỗn hợp bột giấy và nước lên bề mặt chăn rồi sau đó ép và sấy khô.
Sau khi sấy khô sản phẩm cuối cùng thu được sẽ là giấy. Như vậy, công nghệ làm giấy cũng như một dây chuyền sản xuất giấy sẽ bao gồm các công đoạn sau: 1 – Chuẩn bị bột. 2 – Hình thành giấy (dàn đều bột). 3 – Hoàn thành giấy Sơ đồ khối công nghệ làm giấy : Giấy được sản xuất ra có nhiều lớp, số lượng các lớp và chức năng của từng lớp tuỳ thuộc vào từng loại giấy khác nhau và phụ thuộc vào dây chuyền sản xuất của từng nhà máy cụ thể (phụ thuộc vào số lượng bồn lô trong phân xưởng Xeo – sẽ trình bày ở dưới).
Cụ thể đối với nhà máy Việt – Nhật, sản phẩm cuối cùng thu được là giấy bao bì bao gồm 6 lớp : + Lớp thứ nhất là lớp mặt TOP LAYER: Đây là lớp giấy ở trên cùng được quay ra bề ngoài của các hộp bao bì, vì vậy nó phải trơn,nhẵn,đẹp và có khả năng in hình. Yêu cầu của lớp này là phải có độ trắng nhất, nhẵn, phẳng, đẹp đảm bảo mĩ quan do đó yêu cầu bột đầu vào phải tốt. 3 + Lớp thứ hai là lớp cận mặt UNDER-TOP LAYER, nhiệm vụ của lớp này giảm bớt ảnh hưởng xấu của lớp Medium ra ngoài. + Các lớp 3,4,5 là lớp giữa MEDIUM LAYER.
Nhiệm vụ là đảm bảo độ bền cơ học cho giấy bao bi, và đảm bảo chỉ tiêu kinh tế. + Lớp thứ 6 là lớp sau BACK LAYER. Lớp giấy này cũng quay ra ngoài tuy nhiên không dùng làm mặt chính của hộp hay gói bao bì nên tuy cũng phải đảm bảo các tính chất thẩm mĩ, nhẵn,trơn nhưng không cần quá cao như lớp mặt. Loại nguyên liệu làm lớp này giống như ở lớp cận mặt.
Sau đây, ta sẽ đi vào phân tích kỹ từng công đoạn cũng như các thiết bị sử dụng trong dây chuyền sản xuất giấy. 1 - Chuẩn bị bột. Giấy được tạo ra bao gồm nhiều lớp, mỗi lớp có một chức năng khác nhau đòi hỏi bột giấy phải có những yêu cầu khác nhau. Điều này dẫn đến nguyên liệu đầu vào phải khác nhau cũng như các thiết bị trong dây chuyền sẽ có những đặc điểm khác nhau, tuy nhiên về nguyên lý chung của công đoạn chuẩn bị bột thì như nhau đối với tất cả các lớp.
Đối với các lớp giữa (MEDIUM LAYER), tác dụng chủ yếu là tạo bề dày và những tính chất cơ học của giấy, thì nguyên liệu bột không cần đòi hỏi chất lượng cao mà có thể sử dụng giấy phế liệu là nguyên liệu. Với nguyên liệu như vậy quá trình chuẩn bị bột phải được thực hiện kỹ nhất, qua nhiều công đoạn nhất, nói cách khác là có đầy đủ các giai đoạn của một quá trình chuẩn bị bột. Sau đây ta sẽ đi vào phân tích cụ thể từng công đoạn.1 - Lớp giữa (MEDIUM LAYER): Quá trình chuẩn bị bột được thực hiện tuần tự qua các công đoạn: Đánh tơi. Pha loãng 5 1.1 - Đánh tơi: Trong nhà máy giấy mà không có khu sản xuất bột giấy (từ nguyên liệu gỗ) thì nguyên liệu để sản xuất giấy phải mua từ nơi khác.
Nguyên liệu giấy mua về thường là giấy phế phẩm hoặc bột giấy được đóng dưới dạng các cuộn hoặc đóng thành kiện, lúc này để có được bột giấy thì phải tiến hành đánh tơi trước khi sử dụng trong công nghệ làm giấy. Việc đánh tơi được thực hiện trong một máy nghiền thuỷ lực, máy này có thể đánh từng mẻ hay đánh liên tục. Máy thuỷ lực gồm có một bể hở với một cánh khuấy lắp ở thành bể hay ở dưới đáy bể. Bột đánh tơi sẽ chảy qua một tấm sàng có khoan lỗ lớn (đường kính khoảng 1cm) và được đưa đến bơm và bể chứa.
Máy thuỷ lực được thiết kế làm việc ở một nồng độ bột nhất định, thường từ 4-7% nhưng một thiết bị thuỷ lực khác có thể làm việc ở nồng độ 12% hoặc cao hơn. Máy thuỷ lực cũng được sử dụng để đánh tơi giấy loại và bột tuần hoàn. Việc đánh tơi sẽ được thuận tiện nếu dung dich bột được gia nhiệt mà cũng có thể cần thiết khi đánh tan giáy ướt, trong một vài trường hợp việc bổ sung kiềm cũng sẽ làm cho việc đánh tơi dễ dàng hơn. Trong trường hợp khác có thể bổ sung axít lại tốt hơn.
Để nhận được một lượng bột giấy rách có chất lượng tốt và tránh được giấy không được đánh tơi và các chùm thớ thì bột phải được qua một máy đánh tơi trước khi trộn với bột. Trên sơ đồ thiết kế, máy đánh thuỷ lực được ký hiệu là PULPER Bột sau khi được đánh tơi được bơm cùng với nước đến một bể chứa (DUMP CHEST). Bột vào phân xưởng Xeo phải là bột sạch mà ở đó bột không cần phải làm sạch nữa. Trước khi đưa vào xử lý ở phân xưởng Xeo, thì một vài loại tạp chất có thế lẫn vào hệ thống bột đặc biệt là những mảnh kim loại nhỏ từ các lưỡi dao của máy nghiền.
Nếu các mảnh này được lưu trong dây chuyền thì chúng sẽ gây nên hư hỏng và làm mòn máy Xeo, gây cản trở cho vận hành, gây đứt giấy, khó cuộn, đánh bóng và in. Cát và kim loại gây nên vết sát và mài mòn thiết bị. Ngoài ra, với nguyên liệu đầu vào là giấy phế thải hoặc giẻ rách thì hỗn 6 hợp sau khi đánh tơi sẽ lẫn rất nhiều tạp chất như cát sạn, băng dính, ghim kẹp… ảnh hưởng xấu đến chất lượng giấy ví dụ như tạo nên các vất lồi lõm trên giấy hoặc có thể sẽ hình thành trên giấy những đường chỉ dài. Do đó ta có kết luận là bột phải được làm sạch lại trước khi nó đi vào phân xưởng Xeo.2 - Làm sạch bột: a) Những nguyên lý làm sạch bột: chủ yếu là ba nguyên lý sau: Sàng bột, nghĩa là bột phải đi qua các lỗ hoặc khe nhỏ trong một tấm sàng khi đó tạp chất không đi qua được.