Bột gỗ mềm Kraft tẩy trắng (NBSK / SBSK) - Khung xương chịu lực

Nguồn gốc thực vật: Bột NBSK (Northern Bleached Softwood Kraft) được khai thác từ các loài cây lá kim ôn đới như thông (pine), linh sam (fir), vân sam (spruce); trong khi SBSK bắt nguồn từ thông phương Nam (như loblolly pine). Canada, vùng Scandinavia và Nga là những trung tâm cung cấp bột gỗ mềm lớn nhất thế giới.

Đặc tính vi mô: Sợi gỗ mềm sở hữu cấu trúc thon dài vượt trội, trung bình đạt từ 2,5 đến 4,5 mm. Chiều dài dồi dào này cho phép các sợi đan xen, vướng mắc vào nhau tạo thành các liên kết hydro cực kỳ dẻo dai và mạnh mẽ. Quá trình sản xuất Kraft loại bỏ hoàn toàn lignin, duy trì độ tinh khiết và sức mạnh nguyên thủy của dải xenlulozo.

Vai trò kỹ thuật: NBSK hoạt động như một "hệ thống cốt thép" cho tờ giấy tissue. Sự hiện diện của 20-30% bột NBSK trong công thức phối trộn là điều kiện tiên quyết để băng giấy có độ bền kéo cao. Điểm đặc biệt của NBSK là khả năng phát triển cường độ chịu lực cao ở mức năng lượng nghiền (refining energy) tương đối thấp. Dẫu vậy, nhược điểm chí mạng của sợi dài là chúng khá thô cứng; việc lạm dụng quá nhiều bột gỗ mềm sẽ phá hủy độ mềm khối và gây thô ráp bề mặt giấy. Do NBSK luôn có giá thành đắt đỏ nguyên lý thiết kế công thức phối trộn luôn hướng tới việc sử dụng hàm lượng NBSK ở mức tối thiểu cho phép nhằm đảm bảo hệ số chạy máy (runnability) nhưng vẫn tối ưu hóa biên lợi nhuận.

Bột gỗ cứng Kraft tẩy trắng (BEKP / BHKP) - Chuẩn mực của độ êm ái

Nguồn gốc thực vật: Bột BEKP (Bleached Eucalyptus Kraft Pulp) chủ yếu có nguồn gốc từ chi bạch đàn (Eucalyptus), với các phân loài sinh trưởng cực nhanh như Eucalyptus grandis, E. urophylla, E. globulus được trồng bạt ngàn tại các khu vực Nam Mỹ (Brazil, Chile), Bán đảo Iberia và Châu Á.

Đặc tính vi mô: Bạch đàn sở hữu sợi ngắn (chỉ khoảng 0,65 – 1,2 mm) với vách tế bào cấu trúc thành dày. Yếu tố làm nên điều kỳ diệu của bạch đàn chính là mật độ xơ sợi (fiber population). Một gram bột bạch đàn có thể chứa hơn 20 triệu xơ sợi đồng nhất, cao gấp 4 lần so với các loại gỗ cứng vùng Bắc Mỹ và cao gấp 5 lần so với gỗ mềm phương Nam..

Vai trò kỹ thuật: Khối lượng sợi khổng lồ này lấp đầy các khoảng trống rỗng do khung xương mà bột gỗ mềm tạo ra, mang đến một mạng lưới bề mặt cực kỳ trơn tru, đồng nhất và có độ đục (opacity) rất cao. BEKP là nguyên liệu vàng tạo nên độ êm ái cho mô giấy, hạn chế ma sát tối đa khi tiếp xúc với da người. Trong các thực nghiệm nghiền bột truyền thống, bột bạch đàn thể hiện khả năng giữ vững độ mềm khối tốt hơn đáng kể so với bột gỗ mềm; chỉ số mềm của chúng thường duy trì giá trị dương trong khi gỗ mềm suy giảm mạnh về mức âm khi chịu tác động cơ học. Vì vậy, BEKP thường chiếm tỷ trọng áp đảo (lên đến 70-80%) trong cấu trúc của các loại giấy lau mặt.

Bột Keo lai (Acacia - BAKP) - Đột phá về hình thái xơ sợi và độ xốp

Nguồn gốc thực vật: BAKP (Bleached Acacia Kraft Pulp) là dòng bột sợi ngắn tương đối mới, được chiết xuất từ cây keo lá tràm và keo lai, phát triển bùng nổ tại Đông Nam Á từ những năm 1990 (đặc biệt tại Indonesia và Việt Nam) do tính thích nghi với thổ nhưỡng nhiệt đới. Tại Việt Nam, các dòng vô tính như Urophyla TC2, E15, E28 đang được nghiên cứu ứng dụng để gia tăng năng suất khai thác sinh khối công nghiệp.

️Đặc tính vi mô: Xét về chiều dài, sợi Acacia ngắn hơn một chút so với bạch đàn (trung bình đạt 0,66 mm so với 0,74 mm của bạch đàn Brazil). Tuy nhiên, sự khác biệt mấu chốt nằm ở độ dày vách tế bào. Sợi Acacia có vách mỏng hơn nhiều, khiến chúng dễ dàng bị xẹp lún thành cấu trúc dải ruy-băng (collapsed and band-shaped nature) trong quá trình tạo màng giấy. Đồng thời, thành phần hóa học của bề mặt xơ sợi Acacia ghi nhận lượng chất chiết xuất giàu nhóm alkyl carbon cao hơn bạch đàn.

Vai trò kỹ thuật: Cấu trúc ruy-băng xẹp của Acacia mang lại bề mặt mượt mà rất cao (smoothness), độ phân bố sợi cực kỳ đẹp mắt và độ đục ấn tượng. Trong các nghiên cứu đánh giá bằng bảng điểm cảm quan, mô giấy chế tạo từ BAKP cung cấp độ êm ái tổng thể (cả độ mềm khối và độ mềm bề mặt) vượt trội hơn một số chủng bạch đàn phổ thông. Dù vậy, hàm lượng chất chiết xuất cao trên bề mặt sợi khiến khả năng trương nở và hấp thụ nước của giấy tissue Acacia diễn ra chậm hơn đôi chút so với bạch đàn, làm cho nó trở thành ứng viên số một cho phân khúc khăn giấy lau mặt (Facial Tissue) hơn là các sản phẩm siêu hút nước.

Bột hóa nhiệt cơ tẩy trắng (BCTMP) - Tối ưu hóa không gian đa chiều

️Nguồn gốc và Công nghệ: BCTMP (Bleached Chemi-Thermomechanical Pulp) là thành tựu của quá trình kết hợp giữa cơ và hóa học. Dăm gỗ (thường là gỗ thông hoặc dương aspen) được thẩm thấu nhẹ bằng hóa chất (như natri sunfit) để làm mềm liên kết lignin, sau đó được tước sợi bằng đĩa nghiền cơ học ở môi trường áp suất và nhiệt độ cao, cuối cùng tẩy trắng hoàn toàn không dùng clo (TCF) bằng hydro peroxit (H2O2). Quá trình này giữ lại gần như toàn bộ lượng lignin tự nhiên, đem lại mức hiệu suất bột khổng lồ từ 85 - 90% (so với mức 50% hao hụt của quá trình nấu bột Kraft).

️Đặc tính vi mô: Do còn chứa nhiều lignin, sợi BCTMP có tính đàn hồi thấp, thô cứng (stiff) và cực kỳ ít bị ép xẹp. Phân tích hóa học phần ướt cho thấy bột BCTMP gỗ mềm mang một lượng khổng lồ các hạt siêu nhỏ (fines) lên tới 52,4%, đi kèm điện thế zeta âm cực mạnh (-93,0 mV) và nhu cầu điện tích cation cao ngất ngưởng (83,0 μeq·L⁻¹).

️Vai trò kỹ thuật: Trong ngành tissue, BCTMP được mệnh danh là "kiến trúc sư tạo độ xốp". Việc bổ sung chỉ từ 5% đến 20% bột BCTMP (đặc biệt là loại Aspen hardwood) vào hỗn hợp bột Kraft sẽ làm gia tăng đột biến độ xốp (bulk), không gian rỗng nội bộ và khả năng thấm hút mao dẫn của tờ giấy. Cấu trúc cứng nhắc của chúng tạo nên một mạng lưới không gian 3 chiều mở, làm giấy trông phồng và dày dặn hơn hẳn với cùng một mức định lượng. Tuy nhiên, điện tích âm quá mạnh của BCTMP sẽ triệt tiêu hiệu năng của chất tăng bền ướt PAE (ốn định dương). Do đó, bắt buộc phải sử dụng chất kiểm soát điện tích Polyaluminum chloride (PAC) để trung hòa, và việc sử dụng BCTMP được ưu tiên mạnh mẽ cho các dòng giấy vệ sinh (không dùng chất tăng bền ướt) hoặc giấy lau cần độ phồng cao, hơn là các sản phẩm cần chịu nước khắc nghiệt. Một đặc điểm cần lưu ý khi sử dụng cho giấy tissue trắng là khả năng hồi màu của lignin khiến giấy bị ngả vàng dưới ánh sáng mạnh.

Các loại bột phi gỗ (Tre, Rơm rạ) - Nguồn nguyên liệu sinh thái thay thế

️Bột Tre (Bamboo Pulp): Tre là loài thực vật phát triển nhanh chóng, mở ra hướng đi bền vững giảm thiểu sự phụ thuộc vào khai thác gỗ rừng trồng. Hình thái xơ sợi tre có chiều dài trung bình (1,5 - 2 mm), nằm ở khoảng giữa sợi gỗ cứng và sợi gỗ mềm. Bột tre nấu theo phương pháp Soda có cấu trúc sợi dài, độ ráp (coarseness) vừa phải, mang lại tính năng kết hợp hoàn hảo giữa độ bền kéo cơ học, tính thấm hút và độ êm ái. Trong các thử nghiệm thực tế, khăn giấy tre chưa qua nghiền mịn sở hữu mức độ xốp lên tới gần 5 cm³/g cùng năng lực ngậm nước vượt trội.. Thậm chí, việc thay thế bột NBSK đắt đỏ bằng bột tre hoàn toàn khả thi mà không làm phương hại đến tính dẻo dai của sản phẩm.

Bột Rơm Rạ và Phế phụ phẩm nông nghiệp (Wheat straw / Bagasse / Peanut shells): Sở hữu hình thái sợi rất ngắn và tỷ lệ hạt vi xơ (fines) rất cao, rơm rạ cung cấp bề mặt mô giấy có cấu trúc khá giống với gỗ cứng. Đặc biệt, thông qua phương pháp nấu Kraft hoặc Organosolv, sinh khối từ vỏ đậu phộng hay bã mía có thể tạo ra nguồn nguyên liệu có khả năng thay thế bột tái chế DIP, mang lại độ thấm hút và độ cứng trung bình trong chuỗi kinh tế tuần hoàn.

Bột giấy khử mực tái chế (DIP) - Thách thức và cơ hội từ kinh tế tuần hoàn

Nguồn gốc: DIP (Deinked Pulp) được thu hồi từ nguồn giấy lề trắng (white ledger), thùng carton cũ (OCC) hoặc giấy văn phòng (SOP) đã qua sử dụng.

• Đặc tính vi mô: Xơ sợi tái chế đã phải trải qua nhiều chu kỳ sấy khô cơ nhiệt ở nhiệt độ cao, dẫn đến hiện tượng "sừng hóa" (hornification) – các vách tế bào co lại vĩnh viễn, làm sợi trở nên cứng nhắc, mất đi khả năng trương nở (swellability) và linh hoạt trong nước. Kết quả là bột DIP có độ tự do (freeness) thấp, độ bền cơ học yếu, dễ dàng bong tróc sinh ra bụi giấy.

️Vai trò kỹ thuật: DIP mang lại ưu điểm tuyệt đối về giá thành nguyên liệu và yếu tố bảo vệ tài nguyên rừng tự nhiên. Nó đóng vai trò chủ đạo trong phân khúc giấy vệ sinh giá rẻ hoặc các sản phẩm khăn lau quy mô công nghiệp (AfH). Các quy chuẩn an toàn khuyên cáo người tiêu dùng không nên sử dụng giấy có thành phần bột tái chế để lau mặt hay lau miệng. Quá trình tái chế không thể loại bỏ hoàn toàn dư lượng mực in, chất tăng trắng huỳnh quang, kim loại nặng hay khuẩn nấm; do đó DIP không bao giờ đáp ứng được các tiêu chí khắt khe của sản phẩm Facial Tissue.

 

Cảm ơn quý vị đã theo dõi . Trong bài tiếp theo chúng ta sẽ phân tích kỹ hơn về công thức phối trộn bột cho từng loại giấy tissue. Mọi ý kiến đóng góp xin đưa ra ở phần bình luận