nghiên cứu sử dụng bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng trong sản xuất giấy in và giấy viết chất lượng cao

BỘ CÔNG THƯƠNG
TỔNG CÔNG TY GIẤY VIỆT NAM
CÔNG TY TNHH VIỆN CÔNG NGHIỆP GIẤY VÀ XENLUYLÔ
************************




BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI CẤP BỘ NĂM 2012

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BỘT GIẤY HIỆU SUẤT CAO TẨY
TRẮNG TRONG SẢN XUẤT GIẤY IN, GIẤY VIẾT
CHẤT LƯỢNG CAO






Cơ quan chủ quản: Bộ Công Thương
Cơ quan chủ trì:
Công ty TNHH Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô
Chủ nhiệm đề tài
: Ks. Trần Thị Thu Hương

9589

Hà nội 12/2012

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
DANH MỤC BẢNG BIỂU
MỞ ĐẦU 1
PHẦN I.
TỔNG QUAN VỀ GIẤY IN VÀ BỘT GIẤY HIỆU SUẤT CAO TẨY TRẮNG 3
1.1. Tính chất của giấy in 3
1.2. Công nghệ sản xuất bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng 9
1.3. Tính chất hồi màu của bột giấy 11
PHẦN II.
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15
2.1. Nguyên liệu 15
2.2. Thiết bị và hóa chất dùng trong nghiên cứu 15
2.3. Phương pháp nghiên cứu 16
2.4. Các tiêu chuẩn và phương pháp phân tích sử dụng 17
PHẦN III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 18

3.1. Nghiên cứu tỷ lệ sử dụng bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng trong thành phần bột giấy
cho sản xuất giấy in 18
3.2. Nghiên cứu lựa chọn chất tăng trắng quang học OBA thích hợp cho quá trình sản
xuất giấy in 22
3.3. Nghiên cứu quy trình công nghệ sử dụng cacbonat canxi nghiền kết hợp chất tăng
trắng để sản xuất giấy in có sử d
ụng bột hiệu suất cao tẩy trắng trong thành phần bột giấy

27
3.4. Quy trình công nghệ sản xuất giấy in chất lượng cao có sử dụng bột hiệu suất cao tẩy
trắng 33
PHẦN IV. SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM 35

4.1. Nguyên liệu vật liệu, hóa chất và phụ gia 35
4.2. Quá trình sản xuất thử nghiệm 35
4.3. Tính chất của sản phẩm giấy in trong quá trình sản xuất thử nghiệm 36
PHẦN V. KẾT LUẬN 38

TÀI LIỆU THAM KHẢO 39


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Trang
Hình 1.1 : Hiện tượng ô xy hóa lignin bởi ánh sáng 13
Hình 4.1 : Sơ đồ khối dây chuyền sản xuất thử nghiệm 35

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 3.1 : Tính chất vật lý của các loại bột giấy 18
Bảng 3.2 : Ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng từ gỗ
dương đến tính chất của giấy in có chứa bột giấy BSKP
20
Bảng 3.3 : Ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng từ gỗ
dương đến tính ch
ất cơ lý của giấy in không chứa bột giấy
BSKP
21

Bảng 3.4 : Ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng từ đay
đến tính chất cơ lý của giấy in
22
Bảng 3.5 : Ảnh hưởng của các chất OBA đến độ trắng và mức giảm độ
trắng của bột giấy HSC sau lão hóa nhân tạo
24
Bảng 3.6 : Ảnh hưởng củ
a OBA dùng trong giai đoạn gia keo bề mặt đến
độ trắng và mức độ giảm độ trắng của bột giấy HSC sau lão hóa
nhân tạo
25
Bảng 3.7 : Ảnh hưởng của chất tăng trắng quang học sử dụng trong giai
đoạn gia keo nội bộ và gia keo bề mặt đến độ trắng và mức
giảm độ trắng của bột giấy sau lão hóa nhân tạo
26
Bảng 3.8 : Ảnh hưởng tỷ l
ệ sử dụng cacbonat canxi trong sản xuất giấy in
với thành phần bột giấy có chứa bột giấy BSKP
28
Bảng 3.9 : Ảnh hưởng tỷ lệ sử dụng cacbonat canxi trong sản xuất giấy in
với thành phần bột giấy không chứa bột giấy BSKP
29
Bảng 3.10 : Ảnh hưởng của mức dùng chất tăng trắng quang học trong sản
xuất giấy in với thành phần bột giấy có chứa b
ột giấy BSKP
30
Bảng 3.11 : Ảnh hưởng của mức dùng chất tăng trắng quang học trong sản
xuất giấy in với thành phần bột giấy không chứa bột giấy BSKP
32
Bảng 3.12 : Quy trình công nghệ sản xuất giấy in chất lượng cao có có sử

dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng
33
Bảng 3.13 : Chỉ tiêu chất lượng của giấy in theo quy trình công nghệ thiết
lập
34
Bả
ng 4.1 : Chỉ tiêu chất lượng của giấy sản xuất thử nghiệm 37

1
MỞ ĐẦU
Các loại giấy in, giấy viết thường được sản xuất từ bột giấy hóa học tẩy trắng,
do bột giấy hóa học có ưu điểm là độ trắng và độ bền cơ học cao. Nhưng bột giấy hóa
học tẩy trắng cho hiệu suất không cao, hơn nữa quá trình sản xuất phát thải ô nhiễm
môi trường lớn. Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ, sản phẩ
m bột giấy hiệu
suất cao tẩy trắng sản xuất được đã đạt độ trắng cao (xấp xỉ 85% ISO) và có độ bền cơ
học tương đối tốt. Bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng có ưu điểm là cho hiệu suất cao, giá
thành rẻ hơn bột giấy hóa học tẩy trắng. Sử dụng bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng trong
thành ph
ần nguyên liệu của giấy in sẽ cải thiện được tính năng in, tăng độ xốp, độ đục
của giấy. Bởi vậy, hiện nay bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng đã được sử dụng thay thế
một phần bột giấy hóa học tẩy trắng trong sản xuất giấy in, giấy viết. Tuy nhiên, bột
hiệu suất cao tẩy trắng lại có nhược
điểm là độ hồi màu cao và độ bền cơ học thấp hơn
bột giấy hóa học tẩy trắng. Do đó trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu được tiến hành
để xác định được tỷ lệ sử dụng bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng thích hợp, cũng như các
hóa chất phụ gia có tác dụng ức chế sự hồi màu của loại bột giấ
y này trong công nghệ
sản xuất giấy in, giấy viết.
Kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học công nghệ tại các trung tâm nghiên

cứu bột và giấy của Canada kết hợp với các nhà nghiên cứu của phòng thí nghiệm
Andritz R&D, Ohio Mỹ cho thấy nếu sử dụng một tỷ lệ hợp lý bột giấy hiệu suất cao
tẩy trắng [4] và sử dụng các chất phụ gia (cacbonat canxi, chất tăng trắng quang học)
[6] sẽ cho s
ản phẩm giấy in, giấy viết có chất lượng và cho độ hồi màu gần tương
đương với sản phẩm giấy cùng loại sản xuất từ 100% bột giấy hóa học tẩy trắng.
Các nhà công nghệ của Trung Quốc cũng có các nghiên cứu hạn chế sự hồi màu
của các sản phẩm giấy in, giấy viết có sử dụng bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng [3].
Nghiên cứu cho th
ấy sử dụng cacbonat canxi trong quá trình sản xuất và sử dụng chất
tăng tắng quang học trong quá trình gia keo bề mặt giấy đã cho hiệu quả cao trong việc
ức chế độ hồi màu của giấy.
Ở Việt Nam, Công ty cổ phần Tập đoàn Tân Mai đã có dây chuyền sản xuất bột
giấy hiệu suất cao tẩy trắng có độ trắng đạt 70 - 75% ISO và được sử dụng để thay thế
một ph
ần bột giấy hóa học tẩy trắng trong sản xuất giấy in, giấy viết. Vì độ trắng của
bột thấp nên để sản xuất giấy in có độ trắng ISO > 80% phải sử dụng lượng chất tăng
trắng quang học tương đối cao.
Theo kế hoạch, năm 2012, Nhà máy bột giấy Phương Nam với công suất 100
nghìn tấn/năm bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng từ
cây đay sẽ đi vào sản xuất. Ngoài ra

2
còn một số dự án nhà máy sản xuất bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng khác được triển
khai trong thời gian tới sẽ cung cấp cho thị trường lượng bột giấy đáng kể.
Ngoài nguồn bột giấy sản xuất trong nước, bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng có
độ trắng ISO > 80% cũng được nhập khẩu về Việt Nam. Một số doanh nghiệp sản xu
ất
Giấy trong nước đã sử dụng loại bột này trong cơ cấu thành phần bột giấy để sản xuất
giấy in, giấy viết nhưng tỷ lệ sử dụng chỉ chiếm khoảng 10%. Hiện nay, ở Việt Nam

chưa có các nghiên cứu chuyên sâu về mức giảm độ hồi màu của các sản phẩm giấy
này sau thời gian bảo quản và sử dụng. Chính vì những lý do trên, Công ty TNHH
Viện công nghi
ệp giấy và xenluylô đề xuất đề tài: “ Nghiên cứu sử dụng bột giấy hiệu
suất cao tẩy trắng trong sản xuất giấy in, giấy viết chất lượng cao ”.
Mục đích của đề tài:
Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất giấy in chất lượng cao có sử dụng bột
giấy hiệu suất cao tẩy trắng.
Nội dung nghiên cứu của đề tài gồm:
- Nghiên cứu tỷ
lệ sử dụng thích hợp bột hiệu suất cao tẩy trắng trong thành
phần bột giấy để sản xuất giấy in chất lượng cao.
- Nghiên cứu lựa chọn chất tăng trắng quang học thích hợp trong quá trình sản
xuất giấy in.
- Nghiên cứu quy trình công nghệ sử dụng cacbonat canxi nghiền kết hợp với
chất tăng trắng quang học trong quá trình sản xuất giấy in.
- Thiết lập quy trình công nghệ s
ản xuất giấy in chất lượng cao có sử dụng bột
hiệu suất cao tẩy trắng.
- Tiến hành sản xuất thử nghiệm tại Xưởng Thực nghiệm của Công ty TNHH
Viện công nghiệp giấy và xenluylô
Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ giúp các cơ sở sản xuất giấy in sử dụng bột
giấy hiệu suất cao tẩy trắng thay thế một phần bột gi
ấy hóa học tẩy trắng, góp phần
giảm giá thành sản phẩm, giảm ô nhiễm môi trường và tìm được đầu ra cho các doanh
nghiệp sản xuất bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng.

3
PHẦN I
TỔNG QUAN VỀ GIẤY IN VÀ BỘT GIẤY HIỆU SUẤT CAO TẨY TRẮNG
1.1. Tính chất của giấy in
1.1.1 Các khái niệm về công nghệ in
Tính chất của giấy in không có một quy định chung, vì với các công nghệ in
khác nhau thì đòi hỏi các tính chất của giấy khác nhau.
Nhìn chung các phương pháp in được gồm loại chính như sau:
Phương pháp in nổi hay còn gọi là in typo: Trong phương pháp này thì phần cần
in sẽ nổi lên trên bề mặt bản in.Trong quá trình in, mực in sẽ được phế
t một lớp mỏng
trên bề mặt phần nổi này, sau đó khi bản in tiếp xúc trực tiếp với bề mặt giấy, nhờ lực
ép tương đối lớn hình ảnh in sẽ được truyền sang giấy. Mực in thường mang tính dầu
không tan trong nước.
Phương pháp in lõm là phương pháp in mà trên bản in những chữ hoặc hình ảnh
cần in được khắc lõm xuống so với những phần không in. Trong quá trình in, lô mang
bản in sẽ quay và nhúng vào máng mực in, khi ra kh
ỏi máng đựng mực in, thanh gạt sẽ
gạt đi những phần mực in dính lại trên bề mặt phần không in, chỉ còn lại mực in trong
những phần lõm là phần cần in , sau đó bản in sẽ được ép lên giấy để truyền hình ảnh
cần in sang giấy. Mực in cần có độ nhớt thấp (thường là mực gốc nước) để dễ dàng
xâm nhập vào chiều sâu của những của những phầ
n lõm có kích thước rất nhỏ trên bản
in, khi đó thì toàn bộ mọi chi tiết của hình ảnh cần in mới được tái hiện lại trên giấy,
chất lượng in sẽ cao.
Phương pháp in offset là phương pháp in phổ biến nhất trong in ấn thương mại.
In offset là phương pháp in theo nguyên lý phẳng, phần hình ảnh, cả phần cần in và
phần không in đều nằm trên cùng một mặt phẳng. Trong quá trình in các hình ảnh dính
mực in được ép lên các tấm cao su (còn gọi là các tấm offset) trước r
ồi mới ép từ

miếng cao su này lên giấy. Mực in mang tính dầu nên không tan trong nước. Phương
pháp in này có các ưu điểm sau:
- Chất lượng hình ảnh cao - nét và sạch hơn in trực tiếp từ bản in lên giấy vì
miếng cao su áp đều lên bề mặt cần in.
- Khả năng ứng dụng in ấn lên nhiều bề mặt, kể cả bề mặt không phẳng (như gỗ,
vải, kim loại, da, giấy thô nhám).
- Việc chế t
ạo các bản in dễ dàng hơn.

4
- Các bản in có tuổi thọ lâu hơn - vì không phải tiếp xúc trực tiếp với bề mặt cần
in.
Phương pháp in lito về nguyên tắc thì tương tự như phương pháp in offset,
nhưng khác ở chỗ mực in đậm đặc hơn, hình ảnh in được truyền trực tiếp từ bản in
sang giấy không cần qua lô cao su trung gian. Phương pháp in lito thường được áp
dụng khi in số lượng nhỏ trên giấy in cao cấp ở dạng tờ
.
Phương pháp in flexo, phần cần in nằm nổi lên trên bề mặt bản in tương tự như
phương pháp in nổi, nhưng khác ở chỗ bản in flexo được làm bằng vật liệu cao su hoặc
nhựa đàn hồi và được đúc nguyên tấm rồi gắn lên trục in. Mực in trong phương pháp
này là loại mực in tan trong nước. Phương pháp in này được sử dụng rộng rãi để in các
loại nhãn decal, bao bì hoặc thùng cactông.
1.1.2 Yêu cầu về tính chất gi
ấy cho các công nghệ in khác nhau
Tất cả các phương pháp in trên đều có điểm chung là mực in được phết lên bản
in, sau đó nhờ lực ép để truyền hình ảnh cần in từ bản in lên giấy. Sự khác nhau giữa
các phương pháp in trên là đặc điểm của chữ cần in hay hình ảnh cần in sẽ nổi hay
chìm hay không nổi không chìm trên bản in, và chất liệu mực in được áp dụng trong
từng phương pháp cũng khác nhau.
Chất lượng sả

n phẩm của tất cả các phương pháp in trên đều được đánh giá
bằng các tiêu chí sau:
- Đối lập về màu sắc giữa phần hình ảnh cần in và phần không in;
- Đồng đều về độ đậm nhạt của phần cần in;
- Rõ nét của phần cần in;
- Phần cần in không được nhìn thấy ở mặt sau của tờ giấy.
Do các phương pháp in khác nhau, các loại mực có tính chất khác nhau nên tính
chất đỏi hỏi cho từ
ng loại giấy trong từng phương pháp in cũng khác nhau.
Giấy dùng cho phương pháp in nổi yêu cầu độ gia keo chống thấm cho giấy
thấp, bởi mực in mang tính dầu nên không xẩy ra hiện tượng nhoè.
Độ nhẵn của giấy phải cao, vì muốn đạt chất lượng in cao, đồng đều thì bề mặt
giấy chỉ được tiếp xúc với những phần nổi của bản in, nếu giấy không nhẵn thì nhiều
chỗ
nổi của bản in không tiếp xúc được đều với bề mặt giấy. Vì yêu cầu này nên giấy
dùng cho phương pháp in nổi thường phải qua công đoạn cán láng cao cấp để làm nhẵn
bề mặt giấy.

5
Phương pháp in nổi thường được áp dụng để in sách, báo, tạp chí khi số lượng
cần in mỗi bản rất lớn.
Giấy dùng cho in offset cần có có độ bền bề mặt cao. Độ gia keo chống thấm
của giấy cao hơn hẳn so với phương pháp in nổi, vì trong quá trình in giấy có gián tiếp,
tiếp xúc với nước. Giấy phải có độ biến dạng thấp khi gặp ẩm và sấy khô.
Phương pháp in offset thường đượ
c áp dụng nhiều nhất để in nhiều màu trong
nhiều trường hợp : in sách, in báo, in tạp chí, in quảng cáo,
Giấy dùng trong trong phương pháp in lito thường đã qua công đoạn cán láng
cao cấp và có độ gia keo cao để làm giảm độ biến dạng của giấy khi gặp nước. Nếu
giấy dễ bị biến dạng khi ướt thì làm cho hình ảnh của màu in sau sẽ không trùng với

hình ảnh của màu in trước, hình ảnh sẽ bị nhoè.
Giấy dùng cho phương pháp in lõm thường không c
ần độ nhẵn cao như phương
pháp in nổi. Những tính chất cần có trong phương pháp in lõm là:
- Giấy có độ mềm mại cao để tờ giấy có thể dễ dàng ép sát lên bề mặt bản in,
chất lượng hình ảnh sẽ rõ nét từng chi tiết nhỏ.
- Độ bền bề mặt cao, độ bụi thấp.
- Tỷ lệ dùng chất độn trong giấy in lõm thường rất cao vì giấy đòi hỏi độ đục
cao.
- Độ bền cơ lý tương đối cao, vì trong quá trình in giấy phải chịu một độ căng
nhất định.
- Sự khác nhau giữa hai bề mặt giấy rất thấp để chất lượng in trên hai mặt giống
nhau.
- Giấy cần có độ ẩm thích hợp, vì nếu giấy có độ ẩm quá cao hình ảnh sẽ bị
nhoè, làm giảm chất lượng in
1.1.3 Tính chất của giấy in
Tính chất của giấy in không có m
ột quy định chung, vì với các công nghệ in
khác nhau đòi hỏi các tính chất của giấy khác nhau. Tuy nhiên, có một số chỉ tiêu chất
lượng của giấy có ảnh hưởng đến chất lượng giấy in mà không phụ thuộc vào kỹ thuật
in:
* Độ đồng đều của tờ giấy
Độ đồng đều của tờ giấy là chỉ tiêu quang trọng cho phép đảm bảo chất lượng in
cao: các nét in sắc, đồng đều, liên tụ
c. Độ đồng đều của giấy liên quan đến quá trình

6
hình thành giấy trên lưới xeo và chủng loại bột giấy sử dụng. Thông thường, tỷ lệ sử
dụng bột giấy xơ sợi ngắn càng cao sẽ càng làm tăng độ đồng đều của giấy.
* Khả năng bắt mực in của giấy

Khả năng bắt mực in của giấy là yêu cầu cần thiết, nhất là trong kỹ thuật in
nhiều màu. Mực có các màu khác nhau được in lớp m
ực này trên lớp mực kia mà vẫn
nhận được độ sắc nét, độ sáng bong không bị nhòe. Để tăng khả năng bắt mực in thì
giấy phải có cấu trúc tương đối xốp (khối lượng thể tích thấp). Giấy được sản xuất từ
loại bột giấy hiệu suất cao thường đáp ứng được chỉ tiêu này.
* Độ nhẵn của giấy
Độ nhẵn của gi
ấy là một chỉ tiêu chất lượng cần thiết đối với tất cả các phương
pháp in. Độ nhẵn của giấy ảnh hưởng đến mật độ in và màu in. Muốn đạt chất lượng in
cao, đồng đều thì bề mặt giấy phải nhẵn, nếu giấy không nhẵn thì nhiều chỗ nổi của
bản in không tiếp xúc được đều với bề mặt giấy. Một tờ gi
ấy có mật độ in cao và phạm
vi màu rộng cần yêu cầu rất cao về độ nhẵn.
* Độ trắng
Độ trắng là một trong những tính chất quang trọng của các loại giấy in, giấy
viết. Độ trắng của giấy được tổng hợp từ độ trắng của xơ sợi và độ trắng của các chất
phụ gia, nhất là độ trắng của chất độn s
ử dụng trong quá trình sản xuất giấy.
* Độ đục
Để đảm bảo chất lượng in, nhất là in màu, giấy cần phải có độ đục cao (từ 85%
trở lên). Trong thành phần bột giấy hiệu suất cao từ gỗ lá rộng, bột từ rơm rạ, có chứa
hàm lượng các chất không phải xenluylô cao và xơ sợi ngắn, có khả năng làm tăng sự
không đồng nhất về hướng của các tia khúc x
ạ. Sử dụng các loại bột này làm nguyên
liệu để sản xuất sẽ cho giấy có độ đục cao.
* Độ bền bề mặt
Giấy dùng cho in offset cần có có độ bền bề mặt cao. Độ gia keo chống thấm
của giấy cao hơn hẳn so với phương pháp in nổi, vì trong quá trình in giấy có gián tiếp,
tiếp xúc với nước. Giấy phải có độ biến dạng thấp khi gặp ẩm và sấy khô. Phươ

ng pháp
in offset thường được áp dụng nhiều nhất để in nhiều màu trong nhiều trường hợp: in
sách, in báo, in tạp chí, in quảng cáo, Để tăng độ bền bề mặt của giấy in offset, người
ta gia keo tinh bột vào bột giấy trước khi xeo (0,75 - 0,1)% so với bột khô tuyệt đối).
Phương pháp tốt nhất để tăng độ bền bề mặt của giấy in offset là gia keo bề mặt sẽ hạn
chế sự biến dạ
ng của giấy khi độ ẩm cao.

7
1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới tính chất in
* Ảnh hưởng của thành phần bột giấy đến tính chất in của giấy.
Sự có mặt của bột giấy cơ học trong thành phần giấy sẽ làm tăng độ đục, khả
năng thấm mực in tốt, sự phân bố xơ sợi đồng đều, nên sẽ làm tăng tính chất in của
giấy. Do vậy trong thành phần gi
ấy in các loại thường chứa một tỷ lệ bột giấy cơ học
phụ thuộc vào từng chủng loại giấy. Tuy nhiên sự có mặt của bột giấy cơ học trong
giấy lại làm tăng độ hồi màu, giảm độ bền cơ lý và giảm tuổi thọ của giấy. Chính vì
vậy đối với các loại giấy in cao cấp có độ bền và tuổi thọ cao thì bột c
ơ học không
được có trong thành phần giấy. Trong thành phần giấy in cao cấp, thành phần bột giấy
chủ yếu là bột giấy sunphat tẩy trắng từ gỗ cứng có phối trộn một tỷ lệ nhỏ bột giấy
sunphát tẩy trắng từ gỗ mềm hoặc không phối trộn. Như vậy vẫn duy trì được những
tính chất in của giấy như độ đục cao, khả năng b
ắt mực tốt, độ biến dạng thấp, độ bền
cơ lý và độ nhẵn cao.
* Ảnh hưởng của chất độn, chất gia keo lên tính chất in của giấy
Các nghiên cứu về ảnh hưởng của chất độn lên tính chất in của giấy cho thấy
rằng: những hạt chất độn do có kích thước nhỏ nên lấp vào khoảng trống giữa các xơ
sợi làm tăng số lượng nh
ưng giảm kích thước của các lỗ mao dẫn, kết quả là tăng được

khả năng thấm hút mực in của giấy. Tỷ lệ sử dụng chất độn tối ưu khi độ tro trong giấy
đạt khoảng 10 - 20%, khi đó tính chất thấm mực in của giấy đạt hiệu quả cao nhất [1].
Trong số các chất độn, CaCO
3
là chất độn thích hợp cho các loại giấy in vì làm
cho giấy có độ đục và độ trắng cao, không bị ngả vàng, độ bền với thời gian cao hơn
hẳn so với sử dụng chất độn là cao lanh. Độ bền cơ lý của giấy có sử dụng chất độn
CaCO
3
so với giấy có chất độn là cao lanh tương tự nhau nếu sử dụng cùng một tỷ lệ
độn.
Ảnh hưởng của mức độ gia keo lên tính chất in của giấy phải xét đối với từng
phương pháp in khác nhau. Loại giấy có độ gia keo chống thấm thấp mang tính háo
nước, nên có ưu điểm là chỉ cần một thời gian ngắn đã ổn định độ ẩm của giấy, dễ
dàng
đạt được độ mềm mại, dễ trung hoà điện, nếu trong quá trình in với tốc độ cao phát
sinh sự tích điện. Giấy loại này có thể sử dụng cho cả hai trường hợp mực in gốc nước
và gốc dầu, nghĩa là có thể làm giấy in lõm (mực in gốc nước), in nổi (mực in gốc dầu).
Nhược điểm của loại giấy này là dễ bị biến dạng khi gặ
p ẩm nên không dùng cho
phương pháp in offset. Đối với loại giấy có độ gia keo chống thấm cao thì giấy mang
tính kỵ nước. Giấy này có ưu điểm là ít bị biến dạng khi gặp ẩm, khả năng bắt mực in
gốc nước kém nhưng khả năng bắt mực in gốc dầu tốt vì vậy loại giấy này thích hợp sử

8
dụng cho phương pháp in offset và lito (mực in gốc dầu). Nhược điểm của loại giấy
này là tốn nhiều thời gian để ổn định độ ẩm trước khi in, lâu đạt được độ mềm mại, khó
khử tĩnh điện khi in.
* Mối tương tác giữa mực in và giấy
Sự tương tác giữ mực in và giấy được đánh giá theo khả năng thấm hút mực của

giấ
y nhiều hay ít, nhanh hay chậm, khả năng của mực xâm nhập vào chiều sâu của giấy
nhiều hay ít. Những tương tác này phụ thuộc vào cấu trúc của giấy như số lượng và
kích thước các lỗ mao dẫn trên bề mặt giấy, vào tính chất của mực in. Cấu trúc mao
dẫn của giấy được biểu thị qua độ xốp của giấy và tính chất mực in được biểu thị qua
độ nhớt củ
a nó.
Những yếu tố làm tăng tính chất in của giấy là thành phần giấy có chứa bột cơ
và chất độn sẽ làm tăng độ xốp của giấy, nên tăng khả năng thấm hút mực in. Những
yếu tố làm giảm tính chất in của giấy là khi tăng độ nghiền, tăng áp lực ép trong quá
trình cán láng là làm tăng tỷ trọng giấy, do đó làm giảm khả năng bắt mực của gi
ấy in.
Chất lượng in cũng phụ thuộc vào sự phân bố của các xơ sợi trong giấy. Các xơ
sợi cần phân bố đều theo các hướng khác nhau, và theo cả chiều sâu của giấy. Nếu các
xơ sợi chỉ phân bố chủ yếu theo chiều chạy của máy xeo (chiều dọc giấy) thì mực in sẽ
dễ lan truyền dọc theo xơ sợi chứ không theo các hướng khác, làm cho hình ảnh không
có độ nét cao.
Sự tươ
ng tác giữa giấy và mực in phụ thuộc vào kích thước các lỗ mao quản của
giấy và độ nhớt của mực in. Thành phần mực in bao gồm chất bột màu ở dạng rắn và
chất mang ở dạng lỏng. Nếu bề mặt giấy có các mao quản kích thước lớn hơn kích
thước các hạt rắn trong mực in thì cả chất màu và chất lỏng đều thấm sâu vào chiều sâu
của giấy, tiêu tốn nhi
ều mực in và dễ gây ra hiện tượng in hình ảnh sang mặt kia của
giấy.
Tương tác giữa giấy và mực in gốc nước phụ thuộc vào tính háo nước hay kỵ
nước của giấy, nghĩa là phụ thuộc vào độ gia keo của giấy. Tính háo nước của giấy có
được là nhờ sự có mặt của các nhóm OH tự do trên xơ sợi xenluylô. Nếu giấy có độ gia
keo thấp thì số nhóm OH tự do nhiều, do đó có tính háo nước nên tạ
o điều kiện tốt để

các loại mực in gốc nước dễ dàng thấm vào chiều sâu của giấy.
Mức độ bám dính của mực in trên giấy tuân theo quy luật Detroin. Sự liên kết
tốt giữa hai vật liệu polime bậc cao chỉ xảy ra khi cả hai vật liệu đều phân cực hoặc cả
hai đều không phân cực. Nếu hai vật liệu phân cực trái ngược nhau thì sự kết dính tốt là
rất khó. Trườ
ng hợp liên kết giữa giấy và mực in, thì bản thân giấy là vật liệu phân cực

9
vì trong giấy có mặt rất nhiều nhóm OH, nếu sử dụng mực in có chất kết dính là chất
lỏng phân cực thì sự bám dính của mực in lên giấy sẽ tốt. Nếu sử dụng chất kết dính
trong mực in là chất lỏng không phân cực thì sự bám dính của mực in trên giấy là rất
thấp, mực in dễ bong ra. Hiện tượng bong mực in còn dễ xảy ra đối với giấy có độ gia
keo cao.
Ngoài ra, tương tác giữ
a giấy và mực in còn phụ thuộc vào pH của bề mặt giấy.
Nếu pH của bề mặt giấy cao hơn 8,5 hoặc nhỏ hơn 5,5 thì giấy đó không thích hợp cho
phương pháp in offset.
1.2. Công nghệ sản xuất bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng
Bột hiệu suất cao tẩy trắng thường là bột cơ học, được sản xuất chủ yếu bằng
phương pháp cơ h
ọc là chính. Trong công nghiệp sản xuất bột giấy, có hai phương
pháp chính là phương pháp hoá học (phương pháp axít và phương pháp kiềm) và
phương pháp cơ học. Theo con đường hoá học (sử dụng tác nhân hóa học để tách loại
lignin) để thu lại bột giấy chứa chủ yếu là xenluloza. Đối với bột giấy cơ học thì xơ sợi
được tách ra bằng phương pháp cơ học (mài hoặc nghiền) nên các thành phần hóa học
trong xơ sợi gầ
n như còn giữ nguyên. Hiệu suất thu hồi bột đối với bột cơ học rất cao
đạt từ 90 – 98%, chi phí thấp đồng thời bột có những tính chất mà bột hóa học không
có như: độ đục rất cao, khả năng thấm hút mực in rất tốt nên thường được sử dụng
trong một số sản phẩm như: giấy in báo, giấy in không tráng (SC), giấy in tạp chí có

tráng nhẹ (LWC), giấy dán tường, giấ
y in giấy viết thông thường
Nhìn chung công nghệ sản xuất bột cơ học đã có bề dầy lịch sử hơn 150 năm và
luôn được cải tiến và phát triển không ngừng, cho ra đời những công nghệ và thiết bị
hiện đại, tiên tiến đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao về các sản phẩm giấy của người
tiêu dùng.
Công nghệ bột cơ học có lẽ đầu tiên bắt đầu bằ
ng ý tưởng của J.Ch.Shäffer
người Đức ngay đầu thế kỷ 18 khi ông phát hiện ra mùn cưa và các sản phẩm thừa từ
gỗ đem nghiền nhỏ có thể sản xuất giấy. Mặc dù vậy mãi sau này này mới được thừa
nhận, khi Friedrich Gottlod Keller (1816 - 95) và Charles Fenerty (1821-92) khám phá
ra bột gỗ nghiền và lần đầu tiên áp dụng. Năm 1843, Keller cho ra đời thể hệ máy đầu
tiên: lô nghiền bằng đá và hoạt động bằng tay quay.
Trải qua nhiều nă
m, từ nguyên mẫu ban đầu đã có rất nhiều cải tiến. Từ năm
1852 đến 1867, Heninrich Voelter và Jonhann Matthäus Voith đã phát triển thành một
hệ thống sản xuất hoàn chỉnh bao gồm: bộ phận mài bột, bột phận sàng lọc và bộ phận
tách nước khỏi bột giấy. Cũng trong khoảng thời gian này đã có hơn 20 dây chuyền

10
được lắp đạt tại Châu Âu. Năm 1867 hệ thống này đã được giới thiệu tại hội chợ quốc
tế ở Paris.
Năm 1880 đánh dấu một bước cải tiến mới trong công nghệ bột gỗ mài bằng sự
xuất hiện hệ thống máy mài ở nhiệt độ cao với sự dẫn động bằng động cơ hơi nước tại
Mỹ
, chất lượng bột được cải thiện rất nhiều.
Hầu hết các thế hệ máy mài thời gian này hoạt động giãn đoạn nạp liệu kiểu ống
thủy lực, công suất nhỏ. Tuy nhiên năm 1922, lần đầu tiên xuất hiện thế hệ máy mài
với cơ cấu nạp liệu kiểu xích cho phép quá trình sản xuất diễn ra liên tục, chiều dài
khúc gỗ có thể đạt tới 1m, đường kính lô mài

đến 1,5m do Voith thiết kế được lắp đặt
tại Schongau. Hệ thống thiết bị và công nghệ này liên tục được cải tiến, tăng quy mô và
khả năng tự động hóa, tới năm 1984, hãng Voith đã cải tiến thành công nghệ bột nhiệt
mài (TGM).
Một hệ thống mài khác được công ty Great Northern - Waterous - Tempella -
Valmet thiết kế và sản xuất với hệ thống hai buồng nạp liệu và được lắp đặt đầu tiên ở
đông Millinocket năm 1926. Sau nhiều thời gian thăng trầm, ngày nay hãng sản xuất
thiết bị này được biết đến với cái tên Valmet.
Tính đến năm 1960 hầu hết bột cơ học được sản xuất theo quy trình bột gỗ mài
và cũng thời điểm này xuất hiện các thế hệ máy nghiền đĩa dùng cho bột cơ đầu tiên
của một loạt các hãng như: Bauer, Sund, Enso và Jylhävaara. Với sự phát triển về thiết
b
ị trong công nghệ sản xuất bột cơ đã có những bước đột phá: các khúc nguyên liệu
được chặt nhỏ, sàng lọc kỹ đáp ứng được khả năng nghiền của các loại máy, đồng thời
do sự đòi hỏi ngày càng cao về chất lượng các sản phẩm giấy nên công nghệ bột cơ đã
có những thay đổi, song song với bột mài, đã xuất hiện bột cơ nghiền (RMP), bộ
t nhiệt
cơ (TMP) và bột hoá nhiệt cơ (CTMP) cho chất lượng bột tốt hơn như: tỷ lệ xơ sợi
dài cao hơn, độ bền của bột được cải thiện đáng kể, đồng thời công suất của dây
chuyền có thể đạt hàng trăm ngàn tấn/năm.
Để thu được bột có độ trắng cao đáp ứng được nhu cầu sản xuất giấy in giấy viế
t
và các sản phẩm giấy đặc biệt yêu cầu độ đục và trắng cao, bột cơ học sau khi qua các
công đoạn nghiền được tẩy trắng bằng đithionit, hydroperoxyt hoặc cả hai.
Hiện nay phần lớn các nhà máy bột giấy cơ học có công suất lớn trên thế giới
đều áp dụng công nghệ BCTMP, APMP, đặc biệt một số công nghệ cải tiến từ APMP
như công nghệ: peroxyt kiềm có tiền x
ử lý hoá chất khi nghiền (P-RC-APMP) do công
nghệ này tiết kiệm về đầu tư và chi phí điện năng, lượng COD thải ra môi trường thấp
trong khi chất lượng bột cao, khả năng tẩy trắng tới độ trắng cao tốt hơn (bột sau tẩy có

11
độ trắng có thể đạt tới 89%ISO, tùy theo từng loại nguyên liệu), hệ số tán xạ ánh sáng
tốt hơn (tại cùng một độ trắng, độ bền). Một trong những hãng nổi tiếng về công nghệ
và thiết bị sản xuất bột cơ học là hãng Andritz.
Công nghệ APMP lần đầu tiên được trình bầy tại hội nghị bột cơ học quốc tế
năm 1989 bởi hãng Andritz và nhà máy vậ
n hành thành công đầu tiên công nghệ này là
Malette, Quebec - Canada và nhà máy Yalujiang Paper Dandong, Trung Quốc. Các
thông số vận hành cho thấy công nghệ này cho chất lượng bột tốt hơn bột BCTMP và
giảm khá nhiều chi phí năng lượng.
Ngày nay, phần lớn các dây chuyền mới xây dựng đều sử dụng công nghệ
APMP và công nghệ cải tiến từ APMP như: P - RC - APMP (Preconditioning Refiner
chemical treatment alkaline peroxide mechanical pulp).
Công nghệ P - RC - APMP hiện nay là công nghệ tốt nhất được ứng dụng cho
các nhà máy sản xuất bột cơ học trên thế giới nh
ư: ở Trung Quốc (Yue Yang Pulp
Paper Co.Ltd; Gaotang Paper Group (Shandong); QiQiHar Paper mill (Jilin); Baoshan
Paper Mill (Yunnan); Yalujiang Paper Mill (Dandong); Yibin Paper Mill (Sichuan);
Yincheng Paper Mill (Liaoning) ), ở Iran (Maragheh Pulp & Paper Ind. Co., (Tehran);
Gharb Paper Ind Co., (Tehran)), ở Canada (Millar Western (Meadow Lake); Malette
paper Mill (St. Raymond); Millar Western (Whitecounrt)); ở Costa Rica (Scott Paper),
ở Mỹ (Appleton Paper (Combined Locks) phần lớn công nghệ và thiết bị các dây
chuyền đều do công ty Andritz Inc. cung cấp.
Sản xuất bột giấy cơ học theo công nghệ P-RC-APMP lần đầu tiên được triển
khai ở Việt Nam, qua dự án của Nhà máy bột giấy Phương Nam (Long An) với nguyên
liệu là cây đay. Các nghiên cứu mới nhất của Dr. Eric Chao Xu (hãng Andritz) chỉ ra
rằng bột sản xuất t
ừ đay (kenaf) có thể cho độ trắng trên 83%ISO, bột sử dụng tốt cho
sản xuất giấy in, giấy viết, giấy tráng phấn chất lượng cao. Đối với cây Đay trồng ở

khu vực Đông Nam Á nói chung và cây Đay trồng ở khu vực phía Nam Việt Nam nói
riêng kết quả nghiên cứu và thử nghiệm cũng cho chất lượng tương tự. Theo kế hoạch
nhà máy sẽ đi vào sản xuất vào cuối năm 2012. Vớ
i công suất 100.000 tấn bột
giấy/năm, khi nhà máy chính thức đi vào hoạt động sẽ là nguồn cung cấp nguyên liệu
dồi dào cho các cơ sở sản xuất giấy in, giấy viết tại Việt Nam.
1.3. Tính chất hồi màu của bột giấy
Sự hồi màu hay còn gọi là hiện tượng ngả màu vàng là sự giảm độ trắng của
giấy sau khi sản xuất do tác dụng của ánh sáng và nhiệt độ cao. Hiện t
ượng này gây
ảnh hưởng đến chất lượng giấy trong thời gian sử dụng và bảo quản. Dưới tác dụng của

12
ánh sáng và nhiệt độ lên tấm giấy, các mạch lignin, hemixenluylô, xenluylô…bị ô xy
hóa, cắt mạch, sản phẩm của các phản ứng này làm tăng số lượng các nhóm -CHO, >C
= O, -COOH, -OH chứa trong bột giấy làm cho giấy có màu vàng.
Độ hồi màu của giấy còn phụ thuộc vào độ ẩm của giấy. Khi độ ẩm càng cao thì
dưới tác dụng của nhiệt độ, giấy bị ngả vàng càng mạnh. Để hạn chế hiện tượng bất lợ
i
này thì giấy trắng trước khi sử dụng cần được bảo quản ở những nơi khô ráo, thoáng
mát, tránh ánh sáng trực tiếp chiếu vào.
1.3.1 Sự hồi màu của giấy làm từ các loại bột hóa tẩy trắng
Khi nghiên cứu thành phần bột sau tẩy trắng và tính hồi màu của nó, các nhà
nghiên cứu đưa ra nhận xét là khi trong thành phần bột giấy có mặt rất nhiều nhóm
cacbonyl >C=O, cacboxyl -COOH và hydroxyl -OH thì làm tăng mạnh tính hồi màu
của bột. Bằng ch
ứng là: hemixenluylô gây tác dụng hồi màu đối với bột tẩy trắng bởi
vì khi nó bị oxy hóa tạo thành axit uronic chứa nhóm -COOH, và khi nó bị thủy phân
tạo ra thêm nhiều nhóm aldehyd –CHO. Việc tẩy trắng bột giấy hóa học bằng dung
dịch hypoclorit làm tăng mạnh tính hồi màu của bột sau tẩy, bởi hypoclorit là chất tẩy

có tính chọn lọc kém, nghĩa là nó vừa cắt mạch lignin còn lại trong bột, vừa phá hủy
xenluylô và hemixenluylô, sản phẩm của sự phân hủy này là các nhóm keton, aldehyd,
cacboxyl, axit uronic. Chính những nhóm này làm tăng độ hồi màu của bột. Các nhà
khoa học còn tìm ra là: nếu hầu hết các nhóm aldehyd -CHO bị oxy hóa triệt để thành
các nhóm cacboxyl -COOH thì sự hồi màu của bột trắng sau tẩy giảm dần, còn nếu quá
trình oxy hóa này diễn ra không triệt để, nghĩa là vẫn còn nhiều nhóm -CHO không bị
oxy hóa thì làm tăng độ hồi màu của bột sau tẩy.
Kết quả nghiên cứu của Gs. Xtupinxka - Phần Lan chỉ ra rằng độ hồi màu của
bột giấy sau t
ẩy trắng phụ thuộc nhiều vào hóa chất dùng ở giai đoạn cuối của qui trình
tẩy nhiều giai đoạn [1]. Theo đó, thì dùng đioxyt clo ClO
2
ở giai đoạn tẩy cuối sẽ cho
bột có độ hồi màu thấp nhất so với các hóa chất khác.
Kết quả các nghiên cứu còn cho thấy, hiện tượng hồi màu của giấy bởi nhiệt độ,
bởi tia tử ngoại xảy ra đều cùng với sự thay đổi về tính chất hóa học của xenluylô, cụ
thể là độ nhớt và độ trùng hợp của xenluylô giảm, trị số đồng và
độ hòa tan của
xenluylô trong dung dịch kiềm tăng. Các hiện tượng trên chứng tỏ rằng trong quá trình
lão hóa hồi màu của giấy thì các phân tử xenluylô bị cắt mạch [1].
1.3.2 Sự hồi màu của giấy có chứa bột hiệu suất cao tẩy trắng
Nếu trong giấy có chứa bột hiệu suất cao thì giấy ngả vàng rất nhanh, ví dụ như
giấy báo bị vàng đi nhiều sau khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Theo các nhà khoa

13
học thì nguyên nhân là do sự oxy hóa lignin, có trong bột hiệu suất cao, tạo thành các
hợp chất mang màu sẫm. Có thể mô tả hiện tượng ôxy hóa lignin bởi ánh sáng như sau:

Lignin hấp thụ ánh sáng trong vùng tia cực tím có bước sóng ngắn và năng
lượng cao. Năng lượng hấp thụ có khả năng phá vỡ liên kết hóa học của các phân tử và
sinh ra các gốc tự do. Các gốc tự do tác dụng với ôxy trong không khí tạo thành các
hợp chất mang màu vàng.
Để làm giảm đi sự h
ồi màu của giấy có chứa bột hiệu suất cao thì nhất thiết phải
tẩy trắng bột này bằng hydroperoxyt, bởi đó là tác nhân tẩy trắng có tính chọn lọc cao,
nó chỉ phá hủy những chất mang màu mà không phá hủy xơ sợi của bột.
Sự có mặt của các ion kim loại nặng trong bột hiệu suất cao cũng làm tăng sự
ngả vàng của bột, trong đó ion sắt làm vàng bột cơ mạnh nhấ
t.
1.3.3 Phương pháp làm giảm sự hồi màu của giấy
Để giảm sự hồi màu (ngả vàng) của giấy người ta có thể áp dụng nhiều biện
pháp công nghệ như rửa thật sạch bột sau nấu, tẩy; chọn hóa chất và qui trình tẩy trắng
thích hợp; dùng nước cấp đã qua xử lý lắng lọc triệt để các chất lơ lửng và các ion
sắt… thì mới sản xuất được giấy có
độ trắng cao và độ hồi màu thấp.
Đối với sản phẩm giấy có chứa bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng, các nhà khoa
học công nghệ đã nghiên cứu một số phương pháp công nghệ có thể giảm được độ hồi
màu của giấy:
- Xác định tỷ lệ sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng thích hợp thay thế một phần
bột giấy hóa họ
c tẩy trắng mà không gây ảnh hưởng nhiều đến độ hồi màu của giấy.
Các nghiên cứu của Phòng Thí nghiệm Andritz R&D, Ohio Mỹ và của Trung tâm
nghiên cứu khoa học Quebec Canada cho rằng: bột hiệu suất cao từ gỗ cứng được sản
xuất theo công nghệ P-RC APMP có thể so sánh ngang bằng với bột hóa: có độ chịu
kéo cao hơn khi tỷ trọng như nhau hay độ chặt cao hơn khi độ chịu kéo như nhau [2].
Khi kết hợp hai loại bộ

t này có thể cải thiện được tính chất cơ bản của bột, liên kết giữa
các xơ sợi tốt hơn, cải thiện được quá trình xeo giấy. Có thể phối trộn trên 20% bột
Phân tử được
kích thích
Lignin
Gốc tự do
Sản phẩm màu
vàn
g
Ánh sáng
O
2
Hình 1.1 Hiện tượng ôxy hóa lignin bởi ánh sáng

14
HSC tẩy trắng từ gỗ cứng với bột hóa học cho sản phẩm giấy có độ chịu kéo, chịu xé
ngang với sản phẩm giấy được sản xuất từ 100% bột giấy hóa học tẩy trắng từ nguyên
liệu cùng loại.
- Nghiên cứu sử dụng kết hợp cacbonat canxi và chất tăng trắng quang học trong
phần ướt của quá trình sản xuất giấy và trong công đoạn gia keo b
ề mặt giấy. Các nhà
nghiên cứu công nghệ tại Trường Đại học Brunswick Canada đã đưa ra được các kết
luận: Hiệu ứng cộng hưởng của cacbonat canxi và chất tăng trắng quang học có tác
dụng giảm thiểu rõ rệt độ hồi màu của giấy khi sử dụng đến 20% bột giấy hiệu suất cao
tẩy trắng thay thế một phần bột giấy hóa học tẩy trắng trong sả
n xuất giấy in, giấy viết
[3]. Tuy nhiên, hiện nay chất tăng trắng quang học được khuyến cáo chỉ sử dụng trong
sản xuất giấy với lượng hợp lý vì nó có thể gây hại đối với sức khỏe người tiêu dùng.
Đánh giá mức độ hồi màu của giấy người ta căn cứ vào mức giảm độ trắng của
giấy sau một thời gian sử dụng nhất định. Trên thự

c tế, đánh giá mức độ giảm độ trắng
của giấy với thời gian bảo quản tự nhiên là không thực hiện được. Vì quá trình giảm độ
trắng của giấy diễn ra rất chậm và phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện môi trường bảo
quản giấy. Chính vì vậy, cũng như phương pháp ước lượng tuổi thọ của giấy, mức độ
vàng
đi (hồi mầu) của giấy được thực hiện bằng phương pháp lão hóa nhân tạo. Trong
các yếu tố, nhiệt độ là yếu tố tác động mạnh nhất đến sự lão hoá của giấy, vì vậy người
ta hay dùng phương pháp lão hoá nhân tạo bằng nhiệt.
1.4 Kết luận
Sử dụng hợp lý bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng trong thành phần bột giấy để sản
xuấ
t giấy in là một trong những giải pháp giảm giá thành sản phẩm và giảm phát thải ô
nhiễm môi trường. Tuy nhiên, bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng có độ hồi màu cao nên
cần có các nghiên cứu để có thể giảm được độ hồi màu của bột giấy HSC tẩy trắng và
không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm giấy. Nhóm đề tài đã tham khảo các nghiên
cứu của các nhà công nghệ giấy trên thế gi
ới và triển khai thực hiện đề tài theo các nội
dung nghiên cứu sau:
-Nghiên cứu tỷ lệ sử dụng hợp lý bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng trong thành
phần bột giấy để sản xuất giấy in chất lượng cao
-Nghiên cứu lựa chọn chất tăng trắng quang học thích hợp để có thể giảm độ hồi
màu của bột HSC tẩy trắng trong thành phần bột giấy cho s
ản xuất giấy in chất lượng
cao
-Nghiên cứu qui trình sử dụng Cacbonat canxi nghiền kết hợp chất tăng trắng
quang học trong sản xuất giấy in chất lượng cao.

15
PHẦN II
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nguyên liệu
- Bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng từ gỗ dương nhập khẩu từ Indonesia.
- Bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng từ cây đay Long An, được sản xuất trong
phòng thí nghiệm của Công ty TNHH Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylo.
- Bột giấy hóa học tẩy trắng từ gỗ cứng (BHKP) từ nhập khẩu từ Indonesia.
- Bột giấy hóa học t
ẩy trắng (BSKP) từ gỗ mềm nhập khẩu từ Mỹ.
2.2 Thiết bị và hóa chất dùng trong nghiên cứu
2.2.1 Thiết bị
Cân phân tích : Mỹ, Thụy Sỹ
Tủ sấy : Đức
Tủ nung : Đức
Máy đo độ nhẵn Bekk-Frank : Đức
Máy đo độ bền kéo Housfield : Anh
Máy đo độ bền gấp : Đức
Máy đo độ trắng và độ đục Elrepho Mỹ
Máy đo độ bền xé Elmendof-Frank : Đức
Máy đánh tơi tiêu chuẩn : Áo
Máy nghiền PFI : Áo
Thiết bị đo độ nghiền : Áo
Máy xeo Rappid Kothen : Áo
Dụng cụ thủy tinh : Đức, Trung Quốc
2.2.2 Hóa chất và phụ gia
* Chất tăng trắng quang học
- Leucophor của hãng Clariant: Leucophor AP gốc Stilbene có 2 nhóm -SO
3
H
thích hợp dùng trong giai đoạn gia keo nội bộ; Leucophor U gốc Stilbene có 4 nhóm -
SO
3

H thích hợp dùng cho cả giai đoạn gia keo bề mặt

16
- Star của Công ty Thuận Phát Hưng: Star-UP là dẫn xuất của 4-4’diamono
Stilbene 2-2’ disulphonic acid dùng trong giai đoạn gia keo nội bộ; Star - AM là dẫn
xuất của 4-4’diamono Stilbene tetrasulphonic acid dùng cho gia keo bề mặt
- Optiblanc của hãng Ciba: Optiblanc NP cho gia keo nội bộ; Optiblanc XL cho
gia keo bề mặt
* Phụ gia
Các chất phụ gia sử dụng trong nghiên cứu và trong sản xuất thử nghiệm bao
gồm: Tinh bộ cation sử dụng cho gia keo nội bộ, tinh bột oxy hóa sử dụng cho gia keo
bề mặt, keo chống thấm AKD, chất
độn canxi cacbonat nghiền (GCC) và trợ bảo lưu
Percol-182.
2.3 Phương pháp nghiên cứu
2.3.1 Nghiền bột giấy
Bột giấy thí nghiệm được đánh tơi trên máy đánh tơi tiêu chuẩn sau đó bột giấy
cô đặc trên lưới đến nồng độ 10% rồi đem nghiền trên máy nghiền PFI đến khi đạt độ
nghiền với chế độ nghiền như sau:
- Bột giấy hóa học: Áp lực nghiền là 33,3N/mm. Bột giấy
được nghiền tới độ
nghiền 37 ÷ 38
0
SR (độ nghiền cho sản xuất giấy in, giấy viết).
- Bột giấy hiệu suất cao: Áp lực nghiền là 1,77N/mm. Bột giấy được nghiền tới
độ nghiền 48 ÷ 50
0
SR (tương đương với độ nghiền CSF là 200 ml).
Bột giấy sau khi nghiền được đem đi phối trộn gia phụ liệu.
2.3.2 Phối trộn gia phụ liệu

Bột giấy sau nghiền được phối trộn với các loại hóa chất, phụ gia với thứ tự
phối trộn như sau:
- Tinh bột cation.
- Keo chống thấm AKD.
- Chất độn cacbonat canxi nghiền (GCC).
- Chất tăng trắng quang học.
- Chấ
t trợ bảo lưu Percol.

17
2.3.3 Xeo giấy
Bột giấy sau khi phối trộn hóa chất, phụ gia được xeo trên máy xeo Rappid-
Kothen để xác định các tính chất của giấy.
2.3.4 Gia keo bề mặt
Các tờ giấy khô sau xeo được đưa vào công đoạn gia keo bề mặt và tiến hành
sấy khô trên máy xeo Rapid
2.4 Các tiêu chuẩn và phương pháp phân tích sử dụng
Phương pháp đánh tơi bột giấy hóa học : ISO 5263-1:2004
Phương pháp đánh tơi bột giấy cơ học : ISO 5263-2:2004
Bột giấy - Xác đị
nh độ khô : TCVN 4407:2001
Phương pháp nghiền bột giấy : ISO 5264-2:2011
Phương pháp xeo tờ mẫu : ISO 5269-2:2004
Phương pháp lão hóa nhân tạo : TCVN 7068 -1: 2008
Xác định định lượng : TCVN 1270 : 2008
Giấy và cáctông - xác định độ bền kéo TCVN 1862-2:2007
Giấy - Xác định độ bền xé : TCVN 3229:2007
Giấy - Xác định độ chịu bục : TCVN 7361:2007
Xác định độ trắng ISO : TCVN 1865:2007
Xác định độ đục : TCVN 6728:2007

Xác định độ nhẵn Bekk : TCVN 6727:2007
Xác định độ bền bề mặt : TCVN 6898:2001
Giấy, cáctông và bột giấy - xác định
độ tro : TCVN 1864:2001
Xác định độ hút nước Cobb : TCVN 6726 : 2007




18
PHẦN III
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Nghiên cứu tỷ lệ sử dụng bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng trong thành phần
bột giấy cho sản xuất giấy in
Tính chất vật lý của các loại bột giấy sử dụng trong nghiên cứu được trình bày
trong bảng 3.1.
Bảng 3.1 Tính chất vật lý của các loại bột giấy
Bột giấy hóa học
tẩy trắng
Bột giấ
y hiệu suất
cao tẩy trắng (HSC)
Các tính chất
BHKP BSKP
Từ gỗ
dương
Từ đay
Long An*
Độ nghiền;
0

SR 38 38 50 50
Chiều dài đứt; m 6.960 8.090 5.400 5.290
Chỉ số xé; mNm
2
/g 6,7 9,8 4,5 4,7
Chỉ số bục; KPa.m
2
/g 4,1 5,6 2,4 2,3
Độ đục, % 79,2 59,1 74 90
Độ trắng ISO; % 87,0 86,0 82,0 77,0
Độ trắng giảm sau lão hóa nhân tạo; % 5,0 5,4 17,5 16,1
* Chú thích: Do nhà máy bột giấy Phương Nam chưa đi vào sản xuất, nên bột
giấy được dùng trong nghiên cứu là bột giấy được sản xuất trong phòng thí nghiện
theo công nghệ P-RC-APMP từ nguyên liệu đay Long An.
Kết quả trong bảng 3.1 cho thấy bột giấy hóa học tẩy trắng có các chỉ tiêu về độ
bền cao hơn hẳn so với bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng. Tuy nhiên, do bột giấy hiệu
suất cao tẩy trắng có các ưu điểm như làm tăng độ đục, độ xốp cũng như cải thiện tính
năng in của giấy, nên xu hướng hiện nay là thay thế một phần bột giấy hóa học tẩy
trắng bằng bột hiệu suất cao mà vẫn đảm bảo chất lượng của giấy in. Do vậy, trong
phần nghiên cứu này, tiến hành các thí nghiệm để tìm tỷ lệ sử
dụng bột hiệu suất cao
tẩy trắng thích hợp trong thành phần nguyên liệu cho sản xuất giấy in đáp ứng được
mức chất lượng cấp A của TCVN 6886:2001.
Độ trắng của bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng từ gỗ dương nhập khẩu có độ trắng
tương đối cao, thấp hơn bột giấy hóa học không nhiều. Bột giấy hiệu suất cao từ
đay có

19
độ trắng không cao là do điều kiện thiết bị trong phòng thí nghiệm. Trong thực tế sản
xuất công nghiệp bột sẽ có độ trắng cũng như các tính chất độ bền cao hơn. Theo số

liệu thiết kế công nghệ của nhà máy, độ trắng của bột sẽ đạt lớn hơn 80%.
3.1.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng bột giấy hiệu su
ất cao tẩy trắng từ gỗ
dương trong sản xuất giấy in
Tham khảo các tài liệu nghiên cứu về quá trình sản xuất giấy in trong nước và
thế giới tiến hành lựa chọn quy trình công nghệ để nghiên cứu sử dụng bột hiệu suất
cao tẩy trắng từ gỗ dương cho sản xuất giấy in. Các thông số cố định của quá trình
nghiên cứu như sau:
- Độ nghiền bột gi
ấy hóa học tẩy trắng (BHKP, BSKP): 37 ÷ 38
0
SR.
- Độ nghiền bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng: 48 ÷ 50
0
SR.
- Tinh bột cation: 1,0% (so với bột KTĐ).
- AKD: 1,0% (so với bột KTĐ).
- CaCO
3
: 15% (so với bột KTĐ).
- Trợ bảo lưu (percol-182): 0,02% (so với bột KTĐ).
- Định lượng giấy: 70g/m
2
.
Thông số thay đổi tiến hành nghiên cứu là tỷ lệ sử dụng bột giấy hóa học tẩy
trắng và bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng. Nghiên cứu này được thực hiện theo hướng:
trong thành phần bột giấy có chứa bột giấy hóa học tầy trắng từ gỗ mềm và thành phần
bột giấy không chứa bột giấy hóa học tẩy trắng từ gỗ mềm. Do trong th
ực tế sản xuất,
với các loại máy xeo giấy có tốc độ cao, trong thành phần bột giấy để sản xuất giấy in

phải có bột giấy BSKP và hàm lượng thường chiếm từ 10 – 30% so với tổng lượng bột
giấy. Với các loại máy xeo có tốc độ thấp thì thường sử dụng 100% bột giấy BHKP để
sản xuất các loại giấy in.
* Thành phần bột giấy có chứa bột gi
ấy BSKP
Tỷ lệ sử dụng các loại bột giấy:
- BSKP: 10%
- BHKP: 55÷ 80%
- Bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng: 10 ÷ 35%

20
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng
từ gỗ dương trong sản xuất giấy in cho thành phần bột giấy có chứa bột giấy BSKP
được chỉ ra trong bảng 3.2.
Bảng 3.2: Ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng từ gỗ dương
đến tính ch
ất của giấy in có chứa bột giấy BSKP
Mẫu thí nghiệm
Chỉ tiêu
ĐC M1 M2 M3 M4 M5 M6
Tỷ lệ bột giấy HSC; % 0 10 15 20 25 30 35
Tỷ lệ BHKP; % 90 80 75 70 65 60 55
Tỷ lệ BSKP; % 10 10 10 10 10 10 10
Độ trắng ISO; % 87,2 85,7 84,1 84,4 83,6 82,4 80,5
Độ đục; % 87,1 88,8 88,0 88,2 90,5 90,8 93,4
Độ nhẵn Bekk; giây 16 14 13 13 13 12 11
Chiều dài đứt; m 4.880 4.620 4.590 4.390 4.230 3.530 3.470
Chỉ số xé; mNm
2
/g 6,47 6,18 6,11 6,04 5,97 5,04 4,82

Độ hút nước; g/m
2
28,1 28,5 28,8 29,1 29,5 31,4 32,0
Độ tro; % 9,51 9,54 9,87 9,5 10,1 9,83 9,80
Các kết quả nghiên cứu trong bảng 3.2 cho thấy khi tăng tỷ lệ sử dụng bột giấy
hiệu suất cao tẩy trắng thì độ bền của giấy giảm, và giảm rõ rệt nhất khi tỷ lệ sử dụng
tăng lên 30 ÷ 35%. Độ trắng và độ nhẵn giảm, độ hút nước tăng nhưng không đáng kể,
độ đục của giấy tăng.
Dựa trên các kết quả nghiên cứ
u thu được và yêu cầu chất lượng giấy in chất
lượng cao theo TCVN 6886:2001 tỷ lệ bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng trong thành
phần bột giấy có chứa bột giấy hóa học tẩy trắng từ gỗ mềm được lựa chọn là 25%.
* Thành phần bột giấy không chứa bột giấy BSKP
Tỷ lệ sử dụng các loại bột giấy:
- BHKP: 75÷ 100%
- Bột giấy hiệu suất cao tẩ
y trắng: 0 ÷ 25%

21
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng
từ gỗ dương trong sản xuất giấy in cho thành phần bột giấy không chứa bột giấy BSKP
được chỉ ra trong bảng 3.3.
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng từ gỗ dương
đến tính ch
ất cơ lý của giấy in không chứa bột giấy BSKP
Mẫu thí nghiệm
Chỉ tiêu
ĐC M1 M2 M3 M4
Tỷ lệ bột giấy HSC, % 0 10 15 20 25
Tỷ lệ BHKP, % 100 90 85 80 75

Độ trắng, % 87,5 85,4 84,3 83,8 83,2
Độ đục, % 89,6 90,1 90,7 91,2 92,4
Độ nhẵn, giây 16 14 14 13 13
Độ dài đứt, m 4.680 4.340 4.210 3.590 3.210
Chỉ số xé, mNm
2
/g 6,05 6,00 5,91 5,42 5,16
Độ hút nước, g/m
2
28,2 28,5 29,0 29,6 30,0
Độ tro, % 10,7 9,9 9,87 10,5 10,1
Cũng giống như kết quả ở các thí nghiệm trước độ bền cơ học của bột giấy giảm
khi tăng tỷ lệ sử dụng bột giấy hiệu suất cao. Kết quả nghiên cứu trong bảng 3.3 cho
thấy khi tỷ lệ bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng là 20% các chỉ tiêu về độ bền của giấy
giảm hẳn và thấp hơn so yêu cầ
u chất lượng giấy in chất lượng cao theo TCVN
6886:2001. Do đó tỷ lệ sử dụng bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng trong nội dung nghiên
cứu này được lựa chọn là 15%.
3.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng từ nguyên
liệu đay đến chất lượng giấy in
Tính chất vật lý của bột giấy hiệu suấ
t cao tẩy trắng từ đay được sản xuất trong
phòng thí nghiệm và từ gỗ dương trong bảng 3.1 không có sự khác nhau nhiều. Do vậy,
trong nghiên cứu này, quy trình công nghệ sử dụng để nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ
sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng từ nguyên liệu đay đến chất lượng giấy in tương tự
như đối với bột giấy hi
ệu suất cao tẩy trắng từ gỗ dương đã được lựa chọn với tỷ lệ
phối trộn lần lượt là: 10% BSKP/65% BHKP/25% Bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng và
85% BHKP/15% Bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng.