PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG CHẤT BẢO LƯU, ĐỘ NGHIỀN ĐẾN ĐỘ BẢO LƯU MÀU CỦA GIẤY

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH


VÕ THỊ KIỀU HOA

PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG CHẤT BẢO
LƯU, ĐỘ NGHIỀN ĐẾN ĐỘ BẢO LƯU MÀU CỦA GIẤY

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY VÀ BỘT GIẤY

Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 6/20012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH


VÕ THỊ KIỀU HOA

PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG CHẤT BẢO
LƯU, ĐỘ NGHIỀN ĐẾN ĐỘ BẢO LƯU MÀU CỦA GIẤY

Ngành: Công nghệ sản xuất giấy và bột giấy

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Giáo viên hướng dẫn: ThS. LÊ TIỂU ANH THƯ

Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 6/20012

i


LỜI CẢM TẠ
Sau thời gian thực tập và nghiên cứu tôi đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp với
nội dung: “Phân tích ảnh hưởng của hàm lượng chất bảo lưu, độ nghiền đến độ
bảo lưu màu của giấy”.
Để hoàn thành được khóa luận này, ngoài nỗ lực của bản thân em đã nhận
được rất nhiều sự giúp đỡ của các cơ quan, tổ chức, các thầy cô giáo, gia đình,
bạn bè…
Em xin chân thành cảm ơn:
-

Ba mẹ và những người thân yêu đã giúp đỡ, ủng hộ em về cả vật chất và

tinh thần giúp em hoàn thành tốt khóa luận này.
-

Th.s Lê Tiểu Anh Thư, giáo viên trực tiếp hướng dẫn em trong suốt thời

gian thực hiện khóa luận.
-

Các thầy cô giáo trong Khoa lâm nghiệp, đặc biệt là các thầy cô bộ môn

Công nghệ giấy và bột giấy đã dạy cho em các kiến thức quý báu trong thời gian
học tập.

-

Ks Trần Thị Kim Chi, người quản lý phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ

sản xuất giấy và bột giấy Trường đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh đã nhiệt tình
giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện thí nghiệm.
-

Ban chủ nhiệm khoa Lâm Nghiệp và ban giám hiệu trường đại học Nông

Lâm TP. Hồ Chí Minh đã cho phép em sử dụng phòng thí nghiệm Bộ môn Công
nghệ giấy và bột giấy trong thời gian thực hiện luận văn.
-

Công ty CP Giấy Tân Mai đã cung cấp nguồn nguyên liệu, cũng như các tài

liệu cho đề tài nghiên cứu của em.
-

Và em cũng xin chân thành cảm ơn Tập thể lớp DH08GB đã góp ý chân

thành, giúp khắc phục một số nhược điểm của luận văn.
TPHCM, tháng 06/2012
Sinh viên thực hiện

Võ Thị Kiều Hoa

ii

TÓM TẮT
Đề tài “Phân tích ảnh hưởng của hàm lượng chất bảo lưu, độ nghiền đến độ bảo
lưu màu của giấy” đã được thực hiện tại phòng thí nghiệm công nghệ giấy và bột
giấy trường ĐH Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh từ ngày 20/03/2012 đến ngày
13/06/2012 với sự hướng dẫn của Ths. Lê Tiểu Anh Thư.
Vật liệu thí nghiệm là bột hóa xớ ngắn nhập từ Indonesia và bột CTMP, màu,
percol 182. Tất cả được lấy ở nhà máy giấy Tân Mai. Khi nghiên cứu ảnh hưởng
chất bảo lưu đến độ bảo lưu màu ta giữ cố định độ nghiền cả hai loại bột (bột
CTMP nghiền 1000 vòng, bột hóa xớ ngắn 6000 vòng) và cho màu 0,01%, thay đổi
tỉ lệ chất trợ bảo lưu percol 182: (0,01%; 0,015%; 0,02%; 0,025%. 0,03%). Khi
nghiên cứu ảnh hưởng của độ nghiền lên độ bảo lưu màu ta giữ cố định độ nghiền
của bột CTMP (nghiền 1000 vòng) và tiến hành thay đổi độ nghiền của bột hóa xớ
ngắn (nghiền 5 mẫu khác nhau: 2000 vòng, 3000 vòng, 4000 vòng, 5000 vòng,
6000 vòng), sau đó lần lượt phối trộn 5 mẫu bột hóa xớ ngắn có độ nghiền khác
nhau với 5 mẫu bột CTMP, cho trợ bảo lưu percol 182 giữ cố định 0,025 % và màu
0,01% vào để xeo giấy đo độ màu.
Kết quả đạt được của đề tài là:

-

Khi cố định độ nghiền bột hóa ở mức 45 0SR, bột CTMP 50 0SR và tăng trợ

bảo lưu từ 0% đến 0,025% thì độ bảo lưu màu của giấy tăng từ 5,72 đến 10,76. Độ
màu của nước trắng sau xeo có xu hướng giảm từ 42 (Pt-co) xuống còn 13 (Pt-co).
Độ đục của nước trắng sau xeo có xu hướng giảm từ 4,2 (%ISO) xuống còn 1,3
(%ISO).
-

Khi cố định lượng trợ bảo lưu ở mức 0,025%, độ nghiền bột CTMP 50 0SR

và thay đổi độ nghiền bột hóa từ 27 0SR đến 45 0SR thì độ bảo lưu màu của giấy
tăng từ 8,02 đến 10,76. Độ màu của nước trắng sau xeo có xu hướng giảm từ 35 (Ptco) xuống còn 12 (Pt-co). Độ đục của nước trắng sau xeo có xu hướng giảm từ 3,6
(%ISO) xuống còn 1,2 (%ISO).

iii


SUMMARY
Project "Impact Analysis of the levels of reserves, reserves the mill to the color
of the paper" was made in the laboratory pulp and paper technology Nong Lam
University. Ho Chi Minh from 20/03/2012 until 13/06/2012 with the guidance of
the MA. Le Tieu Anh Thu.
Materials testing is a short drop-chemical pulp from Indonesia and CTMP pulp,
color, percol 182. All were taken in Tan Mai paper mill. When researchers studied
the effect of nature reserves to reserve the color we fixed both the pulp mill (CTMP
pulp mill 1000 cycles, chemical pulp short drop around 6000) and 0.01% for color,
change rates substances percol help retain 182: (0.01%, 0.015%, 0.02%, 0.025%.
0.03%). In studying the effect of grinding on the level of reserves we hold fixed the
color of pulp CTMP mill (mill 1000 cycles) and make changes of the chemical pulp
mill short drop (crushed five different models: 2,000 rounds, 3000 round, 4000
rounds, 5000 rounds, 6000 rounds), then turn dough mixing 5 samples of short drop
with 5 different levels milling CTMP pulp sample, for reservations assistance percol
182 0.025% fixed and colors 0, 01% in order to measure the color Xeo paper.
Achievements of the project are:
- When the ground fixed at 45 0SR chemical pulp, CTMP pulp and increased
support 50 0SR reserves from 0% to 0.025%, the color of the paper reserves
increased from 5.72 to 10.76. The white color of the water after the Xeo tended to
decrease from 42 (Pt-co) to 13 (Pt-co). White turbidity after Xeo tended to decrease
from 4.2 (% ISO) to 1.3 (% ISO).
- When the fixed-support reserve amount at 0.025%, the CTMP pulp mill 50 0SR

and modifying the chemical pulp mill from 27 to 45 0SR the color of the paper
reserves increased from 8.02 to 10.76. The white color of the water after the Xeo
tended to decrease from 35 (Pt-co) to 12 (Pt-co). White turbidity after Xeo tended to
decrease from 3.6 (% ISO) to 1.2 (% ISO).

iv


MỤC LỤC
TRANG
Tóm tắt ....................................................................................................... iii
Mục lục ........................................................................................................v
Danh sách các hình .................................................................................. viii
Danh sách các bảng.................................................................................... ix
1. MỞ ĐẦU ................................................................................................................1
1.1.Đặt vấn đề .............................................................................................................1
1.2.Mục đích nghiên cứu .............................................................................................2
1.3.Ý nghĩa thực tiển ...................................................................................................2
1.4.Phạm vi nghiên cứu ...............................................................................................2
2. TỔNG QUAN ........................................................................................................4
2.1.Tổng quan về phẩm màu .......................................................................................4
2.1.1.Lý thuyết cơ bản về màu sắc ..............................................................................4
2.1.2.Phân loại thuốc nhuộm .......................................................................................4
2.1.2.1.Bột màu phân tán ............................................................................................4
2.1.2.2.Phẩm màu tổng hợp.........................................................................................5
2.1.2.3.Phẩm màu trực tiếp .........................................................................................5
2.1.3.Màu huỳnh quang (OBA)...................................................................................6
2.1.4.Sự bảo lưu của màu ............................................................................................6
2.1.5.Các hệ thống phân định màu sắc ........................................................................7
2.2.Quá trình bảo lưu trên lưới xeo .............................................................................8

2.2.1.Định nghĩa ..........................................................................................................8
2.2.2.Cơ chế hoạt động của chất bảo lưu ....................................................................9
2.2.3.Ý nghĩa của việc sử dụng chất trợ bảo lưu .......................................................12
2.3.Tổng quan về quá trình nghiền ...........................................................................12
2.3.1.Khái niệm quá trình nghiền ..............................................................................12
2.3.2.Các hiện tượng trong quá trình nghiền.............................................................13
2.3.3.Các tác dụng chính của quá trình nghiền .........................................................13
2.3.4.Ảnh hưởng của độ nghiền đến độ bảo lưu màu ...............................................15
3. MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................16

v


3.1.Thời gian và địa diểm nghiên cứu.......................................................................16
3.2.1.Nguyên liệu ......................................................................................................16
3.2.2.Thiết bị .............................................................................................................19
3.3.Nội dung nghiên cứu ...........................................................................................23
3.4.Phương pháp xác định các chỉ tiêu......................................................................27
3.4.1.Xác định độ khô của nguyên liệu (bột hóa sợi ngắn).......................................27
3.4.2.Nghiền bột ........................................................................................................27
3.4.3.Xác định độ nghiền của bột (độ SR) ................................................................28
3.4.4.Phối trộn bột .....................................................................................................28
3.4.5.Xeo giấy handsheet ..........................................................................................28
3.4.6.Điều hòa mẫu ...................................................................................................28
3.4.7.Phương pháp xác định độ đục của nước trắng .................................................29
3.4.8.Đo tọa độ màu ..................................................................................................29
4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...........................................................................30
4.1.Độ nghiền ............................................................................................................30
4.2.Ảnh hưởng của chất trợ bảo lưu đến độ bảo lưu màu (cường độ lên màu) ........30
4.3.Kiểm tra độ màu, độ đục nước trắng sau xeo của mẫu đạt chuẩn trong trường

hợp biến thiên percol 182 ..........................................................................................32
4.4.Ảnh hưởng của độ nghiền đến độ bảo lưu màu (cường độ lên màu) ..................33
4.5.Kiểm tra độ màu, độ đục nước trắng sau xeo của mẫu đạt chuẩn trong trường
hợp biến thiên độ nghiền ...........................................................................................35
5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .................................................................................38
5.1.Kết luận ...............................................................................................................38
5.2.Đề nghị ................................................................................................................38
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................40
PHỤ LỤC .................................................................................................................41

vi


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
LBKP
CTMP

Bột hóa xơ ngắn
Chemi-Thermo Mechanical Pulp

Bột hóa nhiệt cơ

Handsheet

Tờ giấy xeo tay

KTĐ

Khô tuyệt đối

SR

Schopper Reigler

Độ nghiền (Độ giữ nước)

VPPA

Vietnam Pulp and Paper Association Hiệp hội giấy Việt Nam

SCAN

Scandinavian Pulp, Paper

Hội đồng kiểm tra bột giấy, giấy

and Board Testing Committee

và carton Bắc Âu.

TPHCM

Thành Phố Hồ Chí Minh

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

vii

DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 2.1: Hệ tọa độ màu CIELAB .............................................................................7
Hình 2.2: Loại lớp điện tích kép ..............................................................................10
Hình 2.3: Sự trung hòa điện tích ..............................................................................11
Hình 2.4: Polymer đang tạo cầu nối .........................................................................12
Hình 2.5: Xơ sợi gỗ trước và sau nghiền .................................................................14
Hình 2.6: Xơ sợi bột nghiền ở nồng độ cao và nồng độ thấp ..................................14
Hình 3.1: Bột CTMP ................................................................................................17
Hình 3.2: Bột hóa xớ ngắn .......................................................................................17
Hình 3.3: Cân kĩ thuật ..............................................................................................20
Hình 3.4: Cân định lượng giấy .................................................................................20
Hình 3.5: Máy đánh tơi bột ......................................................................................20
Hình 3.6: Máy nghiền PFI ........................................................................................21
Hình 3.7: Máy đo độ nghiền.....................................................................................22
Hình 3.8: Máy xeo giấy,ép nhanh, sấy nhanh ..........................................................22
Hình 3.9: Tủ sấy .......................................................................................................23
Hình 3.10: Bình hút ẩm ............................................................................................23
Hình 3.13: Sơ đồ tiến hành thí nghiệm ....................................................................24
Hình 4.2: Đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của bảo lưu màu vào percol 182 ...............31
Hình 4.3: Biểu đồ độ màu, độ đục của nước trắng sau xeo của các rmẫu trong
trường hợp biến thiên percol 182 ..............................................................................32
Hình 4.4: Đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của độ bảo lưu màu vào độ nghiền ............34
Hình 4.5: Biểu đồ độ màu của nước trắng sau xeo của các rmẫu trong trường hợp
biến thiên độ nghiền ..................................................................................................35

viii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG

TRANG

Bảng 3.1: Đặc điểm kỹ thuật bột CTMP ..................................................................16
Bảng 3.2: Đặc điểm kỹ thuật bột hóa xớ ngắn .........................................................17
Bảng 3.3: Các đặc tính của màu ...............................................................................18
Bảng 3.4: Các đặc tính của hóa chất percol 182 ......................................................19
Bảng 3.5: Bảng biến thiên mức dùng percol 182 tới độ bảo lưu màu .....................26
Bảng 3.6: Bảng biến thiên độ nghiền tới độ bảo lưu màu ........................................27
Bảng 4.1: Độ nghiền .................................................................................................30
Bảng 4.2: Kết quả toạ độ màu cho các mẫu màu xanh dương .................................46
Bảng 4.3: Kết quả độ màu, độ đục của nước trắng sau xeo với các mẫu trong trường
hợp biến thiên percol 182 ..........................................................................................47
Bảng4.4: Kết quả toạ độ màu cho mẫu màu xanh dương ........................................48
Bảng 4.5: Kết quả độ màu, độ đục của nước trắng sau xeo với các mẫu chuẩn trong
trường hợp biến thiên độ nghiền ...............................................................................49

ix


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Trong thời đại ngày nay, đời sống của con người không ngừng được cải thiện và
nâng cao. Vì vậy nhu cầu của con người cũng ngày càng tăng lên. Giấy là một sản

phẩm không thể thiếu trong nhu cầu của con người.
Giấy có nhiều chủng loại khác nhau như: giấy in, giấy viết, giấy màu, giấy
carton, giấy tissue, giấy bao gói xi măng, vàng mã và các loại giấy khác... Các loại
giấy này được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực của đời sống xã hội như: trong
công nghiệp, vật liệu xây dựng, lưu trữ thông tin, công nghệ in ấn và đời sống hàng
ngày. Đặc biệt là các lọai giấy in, giấy photocopy và giấy viết ngày một tăng cao.
Hiện nay, trong sản phẩm giấy in, giấy viết trắng thông thường người tiêu dùng
đang thật sự quan tâm đến một sản phẩm giấy cũng cùng chất lượng với các lọai
giấy trắng nhưng được phối trộn thêm những màu sắc khác nhau để tăng tính cảm
quan, tính đặc trưng hoặc dùng cho những giấy tờ đặc biệt…Mặc dù nhu cầu không
cao nhưng hiệu quả sử dụng thì ngày một tăng nên sản phẩm này rất dễ tiêu thụ.
Nhưng trong quá trình sản xuất đã làm nảy sinh một vấn đề khác là độ màu bảo
lưu trên giấy phai nhạt dần, không giữ được màu ban đầu khi mới xeo ra , độ màu,
độ đục tồn đọng trong nước thải gây ảnh hưởng đến nguồn nước tiếp nhận.
Vấn đề đặt ra ở đây là, làm sao có thể độ màu được bảo lưu lâu, chi phí sản xuất
là thấp nhất, độ màu, độ đục trong nước thải được hạn chế đến mức tối đa, nhằm
góp phần giảm độ màu trong nước thải sẽ giảm được nguy cơ ô nhiễm nguồn nước
tiếp nhận.

1


Giấy thường có tính hai mặt màu do loại màu và khả năng bắt dính của màu với
bột giấy, và khả năng bảo lưu của các chất trợ bảo lưu.
Xuất phát từ những vấn đề trên tôi đã thực hiện đề tài “Phân tích ảnh hưởng
hàm lượng chất bảo lưu, độ nghiền đến độ bảo lưu màu của giấy”.
1.2.

Mục đích nghiên cứu
Thông qua việc tiến hành đo độ màu của những tờ giấy được xeo từ những

loại bột với những độ nghiền khác nhau và những tờ giấy được tạo thành từ sự phối
trộn chất trợ bảo lưu percol 182 theo những tỉ lệ khác nhau mà rút ra ảnh hưởng
hàm lượng chất bảo lưu, độ nghiền đến độ bảo lưu màu.
1.3.

Ý nghĩa thực tiển

Đề tài có thể được dùng làm tài liệu tham khảo trong việc cải thiện nâng cao chất
lượng, sản lượng sản phẩm các loại giấy mà đặc biệt là độ bảo lưu màu của giấy
màu
1.4.

Phạm vi nghiên cứu

Thí nghiệm đã được tiến hành tại trung tâm phân tích chế biến lâm sản giấy và
bột giấy trường Đại Học Nông Lâm Tp.HCM. Điều kiện làm giấy trong phòng thí
nghiệm không mô phỏng hết được các điều kiện thực tế trong nhà máy như: quá
trình xeo giấy bằng thiết bị xeo handsheet không mô phỏng được quá trình xeo giấy
trên lưới xeo, thiết bị sấy giấy nhanh trong phòng thí nghiệm không mô phỏng được
quá trình sấy bằng các lô sấy trong nhà máy…Vì vậy đề tài chỉ đưa ra những kết
quả đã được thực hiện theo điều kiện và thiết bị phòng thí nghiệm, các điều kiện
không tuân theo tiêu chuẩn chung đều được mô tả cụ thể trong đề tài, các điều kiện
tuân theo tiêu chuẩn được trình bày trong phần phụ lục.
Do sự hạn chế về thời gian cũng như những điều kiện tiến hành thí nghiệm nên
đề tài chỉ giới hạn ở việc thay đổi độ nghiền của bột hóa xớ ngắn và phối trộn hai
loại bột CTMP và bột hóa xớ ngắn được nhập từ Inđônêsia của công ty giấy Tân
Mai để xem xét mức độ ảnh hưởng của hàm lượng chất bảo lưu, độ nghiền đến độ
bảo lưu màu của giấy, không tiến hành thay đổi độ nghiền của bột CTMP, không

2


phối trộn bột hóa xớ dài và không phối trộn nhiều loại chất trợ bảo lưu như trong
thực tế sản xuất tại các nhà máy.

3


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1.

Tổng quan về phẩm màu

2.1.1. Lý thuyết cơ bản về màu sắc
Thuốc nhuộm có những màu sắc khác nhau là do chúng có khả năng hấp thụ
chọn lọc các tia thấy được của quang phổ ánh sáng mặt trời. Mọi vật xung quanh ta
có muôn màu muôn vẻ cũng là do chúng có khả năng hấp thụ và phản xạ những tia
sáng khác nhau:
-

Vật có màu đen là do hấp thụ hoàn toàn tia tới thấy được

-

Vật có màu trắng là do phản xạ hoàn toàn tia tới thấy được

-

Vật chỉ hấp thụ một phần những tia tới và phản xạ phần còn lại với tỉ lệ các

tia phản xạ gần bằng nhau thì có màu xám. Nếu trong số các tia phản xạ có một vài
tia trội hơn thì vật sẽ có màu đa sắc, chỉ phản xạ một tia duy nhất thì có màu đơn
sắc.
2.1.2. Phân loại thuốc nhuộm
2.1.2.1. Bột màu phân tán
Phân làm ba nhóm:
-

Bột màu vô cơ tự nhiên

-

Bột màu vô cơ tổng hợp

-

Bột màu hữu cơ tổng hợp

Đặc tính của bột màu phân tán:
-

Các phân tử không tan

-

Độ bền ánh sáng tốt

-

Giá trị màu thấp

-

Không có ái lực trực tiếp với xơ sợi và sự tương tác yếu với sợi sẽ nảy sinh

ra sự bảo lưu kém của chúng lên xơi sợi.

4


2.1.2.2. Phẩm màu tổng hợp
a) Phẩm màu axít
Dùng nhiều cho nylon và len và một số cũng được dùng cho giấy. Chúng là
những muối tan trong nước, muối kali và natri của các axit hữu cơ mạch vòng có
đặc tính mang màu. Phần lớn các màu axit là màu azo.
Đặc tính màu axit:
-

Độ tan trong nước cao

-

Trong nước nó sẽ tạo dung dịch trung tính hoặc kiềm yếu

-

Độ bền ánh sáng ở mức khá trở lên

-

Ái lực với xơ sợi thấp

-

Nhạy với nhiệt, có thể bị di chuyển trên máy giấy

-

Rất tốt cho sự nhuộm trên máy cán

b) Phẩm kiềm
Phẩm kiềm là những muối clorua, hydro clorua, sunfat hay oxalat của những
kiềm có màu. Dung dịch trong nước của các chất này có đặc tính axit và đặc biệt
nhạy với các kiềm tự do. Chúng hòa tan trong những môi trường axit và đây chính
là lý do vì sao người ta hay dùng axit acetic để tạo ra những dung dịch đậm đặc.
Đặc tính của phẩm kiềm:
-

Có bản chất cationic

-

Không có ái lực với xenlulose

-

Có độ bền ánh sáng ở mức độ trung bình

-

Có độ bền kém với axit, kiềm và clo

Từ đó cho thấy phẩm kiềm khi được dùng cho bột đã tẩy trắng cần phải dùng
chất trợ bảo lưu màu.
2.1.2.3. Phẩm màu trực tiếp
Phẩm màu trực tiếp là những muối natri của màu axit, chứa các nhóm axit
sulphonic- hoặc carboxylic (để tan trong nước), cấu trúc phân tử thon dài với vài
chuỗi phẳng và các nhóm thơm được xếp trong 1 mặt phẳng đơn. Về mặt hóa học

5


chúng như màu axit nhưng được biết như màu trực tiếp vì chúng có ái lực với
xenlulo.
Đặc tính của màu trực tíêp:
-

Ái lực cao với xenlulo.

-

Tính bảo lưu có thể được cải thiện khi sử dụng phèn hoặc chất trợ bảo lưu

-

Có độ bền ánh sáng tốt

-

Có giá trị màu ở mức trung gian

-

Có khuynh hướng tạo những vân đen nếu không được bảo quản cẩn thận

- Thích hợp trong một khoảng pH rộng
a) Phẩm màu trực tiếp điện tích dương (CDD
Tác dụng lực hút tĩnh điện lên xơ sợi cellulose điện tích âm. Không cần chất cầm
màu. Chi phí nhuộm màu cao hơn và không kiểm soát được độ bền màu.
b) Phẩm màu trực tiếp điện tích âm (ADD):
Ái lực do lực VanderWaal và liên kết hydro. Lực đẩy tĩnh điện có thể được khắc
phục bởi nước cứng (>15oPH, 30oF).
2.1.3. Màu huỳnh quang (OBA)
Chúng được xem là chất làm trắng quang học, được dùng để làm giấy sáng hơn,
vì vậy sẽ đuợc dùng với bột đã tẩy trắng.
2.1.4. Sự bảo lưu của màu
Sự bảo lưu của màu có quan hệ chặt chẽ với sự bảo lưu các thành phần mịn và
chất độn. Các chất phụ gia có khuynh hướng hấp thụ lên những phân tử có bề mặt
riêng lớn. Màu trực tiếp có ái lực tự nhiên với xơ sợi do có độ hòa tan thấp. Khi
phèn được dùng với hệ màu này, các hạt màu sẽ tương tác với phèn và sẽ có điện
tích dương. Mạch phân tử xenlulo có chứa nhiều nhóm chức và có khả năng tham
gia tạo liên kết hydro. Thuốc nhuộm trực tiếp có cấu trúc mạch thẳng hay đồng
phẳng chứa các nhóm OH hay NH2 có khả năng tạo liên kết hydro với nhóm OH
của mạch xenlulo. Ngoài ra lực vandervan cũng giữ vai trò đáng kể trong sự tạo liên
kết giữa phân tử màu và bề mặt xơ sợi.

6

Thuốc nhuộm trực tiếp cation có điện tích dương có thể tương tác với bề mặt xơ
sợi điện tích âm.
Nếu kết hợp dùng cả phẩm màu trực tiếp điện tích âm và điện tích dương thì sẽ
cho kết quả tốt hơn là dùng riêng từng loại.
Khi thêm màu vào huyền phù xơ sợi, một cân bằng được thiết lập giữa các thành
phần mịn và xơ sợi. Với màu nhạt, cân bằng tồn tại sao cho hầu hết các phân tử màu
(thường là màu trực tiếp) đều được hấp phụ lên sợi. Với màu đậm hơn thì phải thêm
hóa chất khác vào để làm dịch chuyển cân bằng về phía sợi. Phèn hoặc các chất keo
thuộc hệ gia keo có thể dùng cho mục đích này.
Các tác động khác để thúc đẩy cao hơn độ bảo lưu màu là: gia nhiệt cho hỗn hợp
huyền phù, thêm muối hoặc phèn trong huyền phù bột đã gia màu hoặc dùng trợ bảo
lưu. Các chất tăng trợ bảo lưu là những polymer mang điện tích cao, trọng lượng
phân tử thấp và có chứa các cấu tử như chất gia cường ướt. Các chất nhựa gia
cường ướt và tinh bột cation cũng góp phần cung cấp điện tích dương cho chất màu
và cải thiện độ bảo lưu của chất màu trong quá trình xeo giấy.
2.1.5. Các hệ thống phân định màu sắc

Hình 2.1.5: Hệ tọa độ màu CIELAB

7


Để thuận lợi hơn nữa cho việc tính toán và so sánh các màu với nhau, năm 1976
CIE (hệ thống chuẩn của Ủy ban Chiếu sáng Quốc tế) giới thiệu một hệ thống sắp
xếp màu sắc, đó là hệ thống CIELAB. Không gian màu CIELAB: là một một hệ
thống định nghĩa màu theo 2 trục phân cực cho ra 2 giá trị a*; b* và đại lượng thứ 3
là ánh sáng (L).
Trục a chạy từ -a* (Green) đến +a*(Red) còn gọi là độ đậm và trục b chạy từ b*(Blue) đến +b*(Yellow) còn gọi là độ ánh. Trục độ sáng L* có giá trị từ 0 (đen ở
đáy) đến 100 (trắng ở đỉnh).

Công thức:
∆c* = mẫu – chuẩn: đây được hiểu là thước đo sắc độ, diễn tả sự khác nhau về
sắc độ giữa mẫu và chuẩn.


Với C* =

∗

: giá trị cường độ lên màu của mẫu

∗

∆a* = mẫu – chuẩn


∆a* nhận giá trị dương thì mẫu đỏ hơn so với chuẩn



∆a* nhận giá trị âm thì mẫu xanh hơn so với chuẩn

∆b* = mẫu – chuẩn


∆b* nhận giá trị dương thì mẫu vàng hơn so với chuẩn



∆b* nhận giá trị âm thì mẫu xanh( tối hơn) so với chuẩn

L* có giá trị càng cao thì mẫu sáng hơn so với chuẩn.
Sự khác biệt vị trí màu giữa mẫu và chuẩn: ∆E
∆E =

∗

∗

∗

2.2. Quá trình bảo lưu trên lưới xeo
2.2.1. Định nghĩa
a) Sự bảo lưu
Sự bảo lưu là sự giữ lại các hạt mịn như: các xơ sợi mịn, các hạt chất độn, các
hạt keo chống thấm trên tấm giấy trong quá trình thoát nước của huyền phù bột khi
đi qua bộ phận lưới của máy xeo. (Cao Thị Nhung, 2003).
b) Độ bảo lưu

8


Độ bảo lưu được biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm về khối lượng của những hạt mịn
còn giữ lại trong giấy đối với tổng số khối lượng những hạt mịn này có trong dòng
bột trước khi lên máy xeo.
Công thức tính độ bảo lưu
FPR= [(Clô lưới-Cnước trắng) / Clô lưới] * 100 %.
Độ bảo lưu càng cao thì quá trình xeo càng hoàn thiện vì giữ lại được càng nhiều
những chất phụ gia cần dùng trong quá trình xeo, làm cho nước thoát ra từ máy xeo
càng trong. Như vậy vừa nâng cao chất lượng giấy vừa tiết kiệm giấy và ít gây ô

nhiễm môi trường.
Độ bảo lưu cao sẽ có thuận lợi khi sự keo tụ không quá mạnh, nếu không sẽ làm
cho sự tạo hình xấu đi. Khái quát độ bảo lưu cao sẽ gây ảnh hưởng đến sự tạo hình,
nhưng lúc này yếu tố được bù trừ là độ thoát nước được cải thiện.
Tính hai mặt gây ra do dòng chảy tập trung chất độn về phía lưới. Độ bảo lưu
cao đảm bảo có nhiều sợi mịn và các chất độn liên kết với phần sợi dài, vì vậy giảm
tính hai mặt cho tờ giấy. Nhưng yếu tố khác lại góp phần gây ra tính hai mặt cho tờ
giấy là sự thoát nước cơ học gây ra bởi các dao gạt có góc lớn. Bằng sự gia tăng
thoát nước hóa học và giảm thoát nước cơ học, sự hỗn loạn của dòng chảy được
giảm và nhờ vậy cải thiện được tính hai mặt. (Terrence M. Gallagher, 2007).
c) Chất bảo lưu
Chất bảo lưu là chất khi gia vào bột giấy có khả năng làm tăng độ bảo lưu của
hạt mịn trong tấm giấy. (Cao Thị Nhung, 2003; Nguyễn Thị Ngọc Bích, 2003).
2.2.2. Cơ chế hoạt động của chất bảo lưu
Các chất trợ bảo lưu sử dụng trên máy giấy hoạt động theo cơ chế keo tụ và kết
bông để làm gia tăng hiệu quả gia keo trong các thành phần bột mịn. Điều này làm
cho thành phần bột mịn được bảo lưu nhiều hơn. Xơ sợi dùng trong sản xuất giấy
tạo ra điện tích âm trong nước do sự phân ly của nhóm acid carboxyl và sulfonic.
Những nguyên liệu thô này bao gồm xơ sợi, thành phần mịn, chất độn và hầu hết
các chất keo hòa tan được tách loại từ gỗ khi sản xuất và tẩy bột giấy. (Terrence M.
Gallagher, 2007).

9


Cation được gắn trên bề mặt lớp điện tích do lực hấp phụ và lực liên kết tĩnh
điện. Điện tích âm trên bề mặt bị trung hòa một phần bởi điện tích dương do vậy
mạng lưới thế năng của hệ thống giảm nhanh trong vùng điện tích (thể hiện ở Hình
2.11). Thế Zeta được xác định bằng cường độ điện tích bề mặt âm trừ đi cường độ
điện tích bề mặt dương trong lớp ion này. Lớp thứ hai là lớp cation có mật độ rất

cao gắn chặt nhờ điện thế Zeta. Tuy nhiên những cation này không được gắn chặt
lên hạt. Cạnh của lớp điện tích khuếch tán cho thấy điện thế Zeta gần về 0.
(Terrence M. Gallagher, 2007).
Trong một hệ thống có điện thế Zeta cao, lực đẩy lớn tồn tại làm các hạt đẩy
nhau trong dung dịch.Việc sử dụng chất keo tụ sẽ trung hòa điện tích làm giảm thế
Zeta. Khi lớp điện tích khuếch tán hẹp lại, các hạt mang điện tích tiến gần lại với
nhau cho đến khi lực hấp dẫn Van der Waals lớn hơn lực đẩy và sự keo tụ xuất hiện.
Thường thì hiện tượng này xuất hiện khi thế Zeta giảm xuống đến 0, đó là cơ chế
trung hòa điện tích. Để bảo lưu chất độn và thành phần mịn trên tờ giấy, hai điều
cần phải thực hiện:
Giảm lực đẩy giữa các hạt và tạo ra những vùng cation trên những hạt đó.
Nối hoặc tạo cầu nối giữa các vùng cation này tạo ra khối kết tụ riêng biệt đủ lớn
được giữ lại trong quá trình hình thành tờ giấy. (Terrence M. Gallagher, 2007).

Hình 2.2: Loại lớp điện tích kép

10


a) Keo tụ
Keo tụ là bước thứ nhất trong quá trình bảo lưu. Trong suốt quá trình keo tụ các
hạt mang điện tích tĩnh điện bao quanh những thành phần bột mịn và giữ chúng tách
biệt với nhau tốt, sẽ được trung hòa bằng nguồn cation.Việc giảm đáng kể lực đẩy
cho phép các phần tử tiến gần nhau hơn. Keo tụ đạt được hiệu quả khi khoảng cách
tách biệt các thành phần mịn đủ nhỏ để các polymer cao phân tử có thể nối các phần
tử thành cầu nối tạo ra kết tụ và nó có thể được giữ lại trên lưới khi hình thành tờ
giấy. Quá trình keo tụ được mô tả trong Hình 2.3. (Terrence M. Gallagher, 2007).
Với việc keo tụ tốt, khối cầu điện tích sẽ bị giảm đi, cho phép polymer khối
lượng phân tử cao nối những phần tử thành những khối kết tụ lớn hơn. (Terrence M.
Gallagher, 2007).

Hình 2.3: Sự trung hòa điện tích
b) Sự kết bông
Sự kết bông là bước thứ hai trong quá trình keo tụ. Các polymer được dùng làm
chất kết bông sẽ gắn lên bề mặt của chất độn hoặc các phần tử mịn và rồi lan rộng
trong chất lỏng nơi nó gắn với xơ sợi dài và những phần tử chất động khác hình
thành nên những khối cầu. Mức độ duỗi thẳng hay chiều dài của polymer trong
dung dịch cho biết chất độn và thành phần mịn được giữ lại thông qua cơ chế cầu
nối.

11


Hình 2.4 cho thấy polymer có thể nối các phần tử để hình thành khối kết tụ.
(Terrence M. Gallagher, 2007).
Những cơ chế gắn polymer cao phân tử lên bề mặt của các phần tử rất phức tạp.
Hai cơ chế quan trọng nhất là liên kết hydro và liên kết ion. Những polymer
polyacrylamid cationic có nhiều vị trí có liên kết hydro vì vậy nó gắn lên bề mặt
chất độn và các thành phần mịn. Đồng thời nhờ các polymer cũng gắn với các phần
tử mang điện tích ngược dấu nhờ vào liên kết ion. (Terrence M. Gallagher, 2007).

Hình 2.4: Polymer đang tạo cầu nối
2.2.3. Ý nghĩa của việc sử dụng chất trợ bảo lưu
Tăng sự bảo lưu các hạt chất độn, các hạt keo chống thấm, các xơ sợi mịn trong
tấm giấy.
Giảm lượng tạp chất có trong nước thải, giảm tải quá trình xử lý nước thải.
Tăng độ thoát nước giúp tiết kiệm năng lượng trong quá trình tạo hình, ép và
sấy.
Giúp bảo lưu các chất keo kết dính của phần ướt dẫn đến cải thiện hiệu quả gia
keo và nhuộm…

2.3. Tổng quan về quá trình nghiền
2.3.1. Khái niệm quá trình nghiền

12


Nghiền là quá trình xử lý bột bằng lực cơ học nhằm phát triển bột đến mức tốt
nhất tính chất tạo thành tờ giấy của xơ sợi.
Trước đây người ta gọi quá trình xử lý bột trong máy nghiền Hà Lan trước khi
sản xuất giấy gọi là quá trình “đánh bột”, sau này người ta sử dụng máy nghiền đĩa
và máy nghiền côn để xử lý bột trước khi xeo thì người ta gọi là quá trình nghiền
bột. Vậy khái niệm đánh bột và nghiền bột là một vì trong quá trình nghiền gồm cả
sự đánh tơi bột, chổi hóa và cắt ngăn.
2.3.2. Các hiện tượng trong quá trình nghiền
Có hai hiện tượng chính xảy ra trong quá trình nghiền:
- Hiện tượng thứ nhất đơn thuần là những tác dụng cơ học của dao nghiền lên xơ
sợi bột làm thay đổi hình dạng sợi bột như cắt ngắn và chổi hóa chúng.
- Hiện tượng thứ hai là tác dụng mang tính hóa keo, bản chất của hiện tượng này
là sự trương nở của xơ sợi dưới tác dụng của dao nghiền.
Các xơ sợi yếu dễ bị cắt ngắn hơn là chổi hóa. Sự cắt ngắn tăng lên khi tăng áp
lực nghiền, giảm nồng độ nghiền và ngược lại sự chổi hóa tăng lên khi giảm áp lực
nghiền, tăng nồng độ nghiền.
2.3.3. Các tác dụng chính của quá trình nghiền
- Sự thủy hóa (fiber hydralization)
Là quá trình làm trương nở và làm mềm xơ sợi khi ngâm bột trong nước ở nhiệt
độ nghiền.Các phân tử nước xâm nhập vào các khe hở giữa những xơ sợi phá vỡ
các liên kết hydro làm cho liên kết giữa các xơ sợi yếu đi, xơ sợi sẽ trở nên mềm và
dễ dàng tách ra khỏi nhau.
Sự thủy hóa phụ thuộc vào nhiệt độ của huyền phù, nhiệt độ càng cao thì khả
năng trương nở càng kém nên sự thủy hóa kém.

-

Sự đánh tơi (fiber brushing)

Sự đánh tơi xảy ra trong giai đoạn đầu của quá trình nghiền, làm xơ sợi tách ra
nhau và phân tán đều trong huyền phù bột, giúp cho tác dụng nghiền đồng đều trên
từng xơ sợi.Quá trình đánh tơi xảy ra trong thời gian đầu của quá trình nghiền bột
khi khoảng cách giữa hai bề mặt của hai dao nghiền tương đối rộng.

13


-

Sự chổi hóa (fibrillation)

Sự chổi hóa là quá trình phân tơ xơ sợi do sự chà sát tạo ra nhiều vi xơ, tăng diện
tích bề mặt, giúp tăng khả năng liên kết giữa các xơ sợi, cải thiện tính chất cơ lý của
giấy, đặc biệt là độ chịu kéo.
Nồng độ bột càng cao thì sự chổi hóa của xơ sợi trong quá trình nghiền càng cao,
sự cắt ngắn giảm.
Xơ sợi được thủy hóa và đánh tơi tốt sẽ trở nên mềm dẻo và đàn hồi hơn, khi đó
sự chổi hóa diễn ra tốt hơn. Ngoài ra khi nghiền bột ở nhiệt độ thấp cũng tăng khả
năng chổi hóa của xơ sợi, đây cũng là quá trình mong muốn trong khi nghiền bột.

Hình 2.5: Xơ sợi gỗ trước và sau nghiền
Hình 2.5 cho thấy xơ sợi sau khi nghiền sẽ xuất hiện thêm nhiều vi xơ giúp cho
liên kết giữa các xơ sợi tốt hơn, đồng thời chiều dài xơ sợi ngắn hơn.
- Sự cắt ngắn xơ sợi (fiber cutting)

Hình 2.6: Xơ sợi bột nghiền ở nồng độ cao và nồng độ thấp

14


Sự cắt ngắn xảy ra ở giai đoạn cuối của quá trình nghiền khi đạt tới một độ chổi
hóa nhất định.Trong quá trình nghiền, người ta thường khống chế thời gian nghiền
thích hợp để giảm sự cắt ngắn xơ sợi, vì nếu tăng thời gian nghiền thì càng về sau
sự chổi hóa giảm đi còn sự cắt ngắn lại tăng lên rất nhanh.
Khi nghiền bột ở nồng độ thấp, sự va chạm giữa các xơ sợi với dao nghiền tăng
lên, khi đó sẽ tăng sự cắt ngắn xơ sợi. Khi nghiền ở nồng độ cao thì sự chà sát giữa
các xơ sợi nhiều hơn nên sự cắt ngắn ít hơn. Xơ sợi trong quá trình nghiền không
chuyển động độc lập với nhau mà theo từng đám. Các đám sợi này liên tục bị phá
vỡ trong suốt quá trình nghiền dưới tác dụng của thủy lực và lực cắt khi đi qua các
khe nghiền dưới một áp lực nghiền nhất định. Do kích thước của các khe trên đĩa
nghiền nhỏ nên hầu hết xơ sợi đều đi qua vùng tiếp xúc giữa các dao nghiền, chỉ
một phần nhỏ xơ sợi đi vào các khe trên đĩa nghiền nên ít chịu tác dụng hơn. Tuy
nhiên cũng vì vậy mà trong quá trình nghiền có xơ sợi ít bị cắt ngắn, có sợi lại bị cắt
ngắn nhiều.Trong đa số các trường hợp sự cắt ngắn xơ sợi sẽ làm giảm tính chất cơ
lý của giấy vì giảm số lượng liên kết trên xơ sợi.
-

Sự cán dẹp xơ sợi

Đối với các xơ sợi có thành tế bào dày, đặc biệt là gỗ mềm cuối mùa (later
wood) thì sự cán dẹp xơ sợi là rất cần thiết. Xơ sợi được cán dẹp sẽ tăng khả năng
liên kết, tăng tính chất cơ lý của giấy tạo thành.
2.3.4. Ảnh hưởng của độ nghiền đến độ bảo lưu màu
Nghiền là quá trình xử lý bột bằng lực cơ học nhằm phát triển tới mức tốt nhất
tạo thành tờ giấy của bột. Độ nghiền là tính chất của bột thu được trong và sau quá

trình nghiền, nó được đo bằng khả năng thoát nước của bột trên các máy đo 0SR hay
đo 0CFS (0CFS: khả năng thoát nước của bột, 0SR: biểu thị mức độ mịn của bột).
Khi bột có độ SR càng cao thì khả năng thoát nước càng kém vì độ mịn của bột
càng tăng. Đó là vì đã tăng mật độ của tờ giấy. Tăng mật độ chỉ ra sự thay đổi sự
tương tác quang học giữa các xơ sợi. Nghĩa là, có sự chuyển đổi trong sóng ánh
sáng là phản xạ, khúc xạ, hấp phụ làm tăng chiều cao màu khi quan sát. Lúc đó khả
năng bắt màu của giấy cũng sẽ tốt hơn.

15