KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA AKD, TINH BỘT MÌ TRONG SẢN XUẤT GIẤY CUỐN NÒNG TẠI CÔNG TY GIẤY ĐỒNG NAI

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

NGUYỄN THỊ KIM LOAN

KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA AKD, TINH
BỘT MÌ TRONG SẢN XUẤT GIẤY CUỐN NÒNG
TẠI CÔNG TY GIẤY ĐỒNG NAI

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

Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 2 năm 2011


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

NGUYỄN THỊ KIM LOAN

KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA AKD, TINH
BỘT MÌ TRONG SẢN XUẤT GIẤY CUỐN NÒNG
TẠI CÔNG TY GIẤY ĐỒNG NAI

Ngành: Công nghệ sản xuất giấy và bột giấy

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Người hướng dẫn: TS. PHAN TRUNG DIỄN

Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 2 năm 2011


LỜI CẢM ƠN
- Đầu tiên cho tôi gửi lời yêu thương thân thiết nhất đến gia đình tôi, đặc
biệt là cha mẹ tôi – Người có công ơn sinh thành và nuôi dưỡng tôi có được như
ngày hôm nay.
Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:
- Ban giám hiệu Trường Đại Học Nông Lâm Tp.HCM, Ban chủ nhiệm khoa
Lâm Nghiệp đã tạo mọi điều kiện cho tôi trong suốt thời gian học vừa qua.
- TS. Phan Trung Diễn – Giáo viên hướng dẫn - đã tận tình giúp đỡ và tạo
điều kiện cho tôi trong suốt thời gian thực tập đề tài.
- Ban quản lý phòng thí nghiệm khu Trung Tâm Nghiên Cứu Chế Biến Lâm
Sản Giấy và Bột Giấy.
- Ban lãnh đạo và tập thể cán bộ công nhân viên Công Ty Giấy Đồng Nai
đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực tập tại công ty.
- Ban lãnh đạo và tập thẻ cán bộ công nhân viên Tập Đoàn Giấy Tân Mai
đã hỡ trợ về phần trang thiết bị phòng thí nghiệm để tôi có điều kiện nghiên cứu
tốt đề tài của mình.
- Các bạn trong và ngoài lớp đã động viên, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn
tốt nghiệp này.
Dù đã cố gắng nhiều, nhưng đề tài khó tránh khỏi các sai sót về trình bày
và nội dụng, mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn
thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn
T.p Hồ Chí Minh, ngày tháng
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Kim Loan

ii

năm


TÓM TẮT
Đề tài: “Nghiên cứu sự ảnh hưởng của phụ gia AKD, Tinh Bột Mì trong
công nghệ sản xuất Giấy Cuốn Nòng tại Công Ty Giấy Đồng Nai” được thực hiện
tại Công Ty Giấy Đồng Nai, từ tháng 2/2011 đến tháng 6/2011 dưới sự hướng dẫn
của Tiến sĩ Phan Trung Diễn – nhằm tìm ra tỷ lệ AKD, Tinh Bột Mì thích hợp nhất
để thay thế cho keo Neusize, tìm ra CTPC nguyên liệu phụ gia mới cho sản xuất của
nhà máy để nâng cao hiệu quả sản xuất.
Đề tại được thực hiện bằng cách quan sát, theo dõi quá trình sản xuất tại nhà
máy, thu thập số liệu qua thực tế và từ nguồn cung cấp cho nhà máy khi sử dụng
keo Neusize. Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của giấy cuốn
nòng, phân tích đánh giá ưu nhược điểm của các chất phụ gia đối với tính chất giấy
Cuốn Nòng hiện nay của Công Ty Giấy Đồng Nai và tiến hành thí nghiệm với các
loại phụ gia: AKD, Tinh Bột Mì, tiến hành thí nghiệm với các mức dùng khác nhau
của AKD và Tinh Bột Mì, tiến hành làm tờ Handsheet để đánh giá độ cobb, độ bục,
độ hồ. Từ kết quả thực hiện được lập bản so sánh để tìm ra CTPC tốt nhất cho nhà
máy, đảm bảo mục tiêu chi phí sản xuất thấp nhất và chất lượng sản phẩm ổn định.
Kết quả thu được:
- Qua phân tích kết quả thí nghiệm cho thấy: khi tăng mức dùng AKD thì độ
cobb của giấy giảm, độ bục tăng, khi tăng tỷ lệ Tinh Bột Mì thì độ cobb giảm, độ
bục tăng, độ hồ tăng. Kết luận AKD, Tinh Bột Mì ảnh hưởng trực tiếp đến: độ cobb,
độ bục, độ hồ của giấy Cuốn Nòng.
- Tỷ lệ phối trộn nguyên liệu và phụ gia thay thế (AKD, Tinh Bột Mì) thích
hợp cho sản xuất Giấy Cuốn Nòng: 100% OCC ngoại nhập + 7kg/tấn AKD + 25

kg/tấn Tinh Bột Mì + 0.25 kg/tấn trợ bảo lưu PL1510.

 

iii


MỤC LỤC
TRANG
LỜI CẢM ƠN

ii

TÓM TẮT

iii

MỤC LỤC

iv

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

viii

DANH SÁCH CÁC HÌNH

ix

DANH SÁCH CÁC BẢNG

xi

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1

1.1. Đặt vấn đề

1

1.2. Mục tiêu đề tài

2

1.3. Mục đích đề tài

2

1.4. Giới hạn đề tài

2

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN

3

2.1. Tổng quan nhà máy giấy Đồng Nai

3

2.1.1. Quá trình hình thành và phát triển của nhà máy

3

2.1.2. Bố trí mặt bằng (Bản vẽ đính kèm)

3

2.1.3. Cơ cấu tổ chức

4

2.1.4. Quy mô sản xuất

5

2.1.5. Sản phẩm

5

2.1.6. Tiện nghi hổ trợ sản xuất

5

2.2. Giới thiệu tổng quan về giấy CN

5

2.2.1. Định nghĩa

5

2.2.2. Mục đích sử dụng

6

2.2.3. Tính chất cơ lý của giấy CN

7

2.2.3.1. Khái niệm độ bền cơ lý của giấy

7

2.2.3.2. Độ chịu bục

8

2.2.3.3. Độ chịu kéo

8

iv


2.3. Các chất phụ gia dùng trong sản xuất giấy CN
2.3.1. Tổng quát về gia keo nội bộ

9

9

2.3.1.1. Mục đích

9

2.3.1.2. Sự thấm ướt

9

2.3.1.3. Sự gia keo

10

2.3.1.4. Keo hoạt tính AKD

11

2.3.2. Tinh bột

17

2.3.2.1. Khái niệm chung

17

2.3.2.2. Tính chất hóa học và vật lý của tinh bột

18

2.3.2.3. Hình dáng, kích thước và cấu trúc của hạt tinh bột

20

2.3.2.4. Thành phần hóa học của tinh bột

21

2.3.2.5. Liên kết giữa tinh bột và xenlulô

22

2.3.2.6. Ứng dụng của tinh bột

23

2.3.3. Trợ bảo lưu polyacrylamide (PAM)

23

2.3.3.1. Qua trình bảo lưu trên lưới xeo

23

2.3.3.2. Cơ chế bảo lưu thành phần mịn

24

2.3.3.3. PAM

25

CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

28

3.1. Nội dung nghiên cứu

28

3.1.1. Khảo sát quy trình sản xuất giấy CN sử dụng keo Neusize tại nhà
máy giấy Đồng Nai.

28

3.1.2. Khảo sát các tính chất cơ bản của giấy CN.

28

3.1.3. Khảo sát độ thấm nước của giấy.

28

3.1.4. Khảo sát độ bục của giấy.

28

3.2. Phương pháp nghiên cứu

28

3.2.1. Quy trình thí nghiệm

29

3.2.1.1. Sơ đồ thí nghiệm

29

3.2.1.2. Mô tả thí nghiệm

29

3.2.1.2.1. Thí nghiệm 1:

29

v


3.2.1.2.2. Thí nghiệm 2

32

3.2.2. Phương pháp xác định các chỉ tiêu

34

3.2.2.1. Phương pháp đo độ Cobb

34

3.2.2.2. Phương pháp đo độ hồ

36

3.2.2.2. Phương pháp đo độ bục.

37

3.2.3. Phương pháp xử lý số liệu

37

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

38

4.1. Kết quả khảo sát quy trình làm giấy CN sử dụng keo Neusize tại nhà máy.

38

4.1.1. Nguyên Liệu

38

4.1.2. Hoá chất, phụ gia

38

4.1.3. Sơ đồ công nghệ

38

4.1.4. Các yêu cầu công nghệ

39

4.1.5. Quy trình chuẩn bị bột

40

4.1.6. Quy trình xeo giấy

42

4.2. Tính chất cơ bản của giấy CN

43

4.2.1. Độ chịu bục

44

4.2.2. Độ cobb

44

4.2.3. Độ hồ

45

4.2.4. So sánh chỉ tiêu cơ lý của giấy CN với giấy IB

45

4.2.4.1. Chỉ tiêu cơ lý giấy CN theo tiêu chuẩn của nhà máy giấy Đồng Nai 45
4.2.4.2. Chỉ tiêu cơ lý giấy IB theo tiêu chuẩn của nhà máy giấy Đồng Nai . 46
4.3. Kết quả thí nghiệm

47

4.3.1. Sự biến thiên độ thấm nước của giấy CN.

47

4.3.1.1. Khi hàm lượng AKD thay đổi

48

4.3.2.2. Khi hàm lượng Tinh Bột thay đổi

51

4.3.2.3. Sự thay đổi độ bục của giấy CN theo AKD, Tinh bột mì.

53

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

57

5.1. Kết Luận

57

5.2. Kiến nghị

58

vi


TÀI LIỆU THAM KHẢO

60

PHỤ LỤC

61

Phụ lục I: Độ cobb ứng với mức AKD sử dụng là 6 kg/tấn

62

Phụ lục II: Độ cobb ứng với mức AKD sử dụng là 7 kg/tấn

63

Phụ lục III: Độ cobb ứng với mức AKD sử dụng là 8 kg/tấn

64

Phụ lục IV: Độ cobb ứng với mức AKD sử dụng là 9 kg/tấn

65

Phụ lục V: Độ cobb ứng với mức AKD sử dụng là 10 kg/tấn

66

Phụ lục VI: Độ bục khi chưa phun tinh bột mì

66

Phụ lục VII: Độ cobb khi có phun tinh bột mì.

67

vii


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CTCP:

Công thức phối chế

CN:

Giấy cuốn nòng

AKD:

Ankyl Ketene Dimer

ASA:

Ankyl Succinic Anhydric

CaCO3:

Canxy Cacbonat

PCC:

Một loại tinh thể của Canxy Cacbonat

PAM:

Polyacrylamide

IB:

Giấy in báo

viii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 2.1 Sơ đồ cơ cấu tổ chức của nhà máy

4

Hình 2.2 Giấy cuộn

5

Hình 2.3 Thành phẩm

5

Hình 2.4 Mẫu giấy CN

6

Hình 2.5 Nòng giấy

6

Hình 2.6 Nòng giấy được sử dụng làm lõi để cuộn những cuộn giấy lớn

7

Hình 2.7 Phản ứng tổng hợp AKD (R = C14H29

C20H39 )

11

Hình 2.8 CTCT của AKD

13

Hình 2.9 Phản ứng giữa AKD và nhóm OH của xenlulô

14

Hình 2.10 Cơ chế gia keo AKD

15

Hình 2.11 Cấu trúc không gian của tinh bột

17

Hình 2.12 Cấu trúc phân tử amylase (glucose – α – 1,4 - glucose)

18

Hình 2.13 Cấu trúc amylopectin

19

Hình 2.14 Một phần cấu trúc amilozơ.

20

Hình 2.15 Một phần cấu trúc amilpectin.

21

Hình 2.16 Một số dẫn xuất của PAM.

26

Hình 3.1 Sơ đồ thí nghiệm chung

29

Hình 3.2 4 lớp giấy gồm hai lớp mặt và hai lớp giữa chưa ép.

30

Hình 4.1 Sơ đồ quy trình chuẩn bị bột

40

Hình 4.2 Sơ đồ khối quy trình xeo giấy

42

Hình 4.3 Độ thị biểu diễn độ biến thiên của cobb khi thay đổi mức dùng
AKD

49

Hình 4.4 Đồ thị biến thiên độ hồ khi thay đổi mức dùng AKD

50

Hình 4.5 Nòng ống bị tuộc do thấm không đủ keo

51

Hình 4.6 Độ thị biểu diễn độ biến thiên của cobb khi thay đổi mức dùng tinh
bột

52

ix


Hình 4.7 Độ thị biểu diễn độ biến thiên của hồ khi thay đổi mức dùng tinh
bột

53

Hình 4.8 Đồ thị biến thiên độ bục khi thay đổi mức dùng AKD

54

Hình 4.9 Đồ thị biểu diễn độ biến thiên của độ bục khi thay đổi mức dùng
tinh bột mì

55

x


DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG

TRANG

Bảng 2.1 Thông số cơ bản của một số loại tinh bột.

19

Bảng 2.2 Các thành phần hóa học của nguyên liệu tinh bột.

22

Bảng 3.1 Bảng CTPC

30

Bảng 3.2 Bảng CTPC

32

Bảng 3.3 Cobb tiêu chuẩn

35

Bảng 4.1 CTPC hóa chất tại nhà máy

38

Bảng 4.2 Chỉ tiêu cơ lý của giấy CN

45

Bảng 4.3 Chỉ tiêu cơ lý của giấy IB

46

Bảng 4.4 Sự thay đổi độ cobb theo mức dùng của AKD

48

Bảng 4.5 Sự thay đổi độ hồ theo mức dùng AKD

49

Bảng 4.6 Sự thay đổi độ cobb theo mức dùng của Tinh Bột Mì

51

Bảng 4.7 Sự thay đổi độ hồ theo mức dùng của Tinh Bột Mì

52

Bảng 4.8 Sự thay đổi độ bục theo mức dùng của AKD

54

Bảng 4.9 Sự thay đổi độ bục theo mức dùng của Tinh Bột Mì

55

xi


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Giấy là một sản phẩm dùng rộng rãi trong cuộc sống của con người. Phần
lớn giấy sản xuất được dùng trong lĩnh vực thông tin văn hóa như in sách, báo, giấy
viết, tạp chí…dùng cho lĩnh vực bao gói và cung cấp cho các ngành công nghiệp
khác như: Thực phẩm, xây dựng, điện, điện tử, hóa chất và nhiều ứng dụng khác.
Bên cạnh đó ngành công nghiệp sản xuất giấy cũng tạo ra công ăn việc làm cho
nhiều người từ khâu trồng trọt nguyên liệu, khâu sản xuất đến khâu phân phối sản
phẩm.
Ngoài ra, ngày nay đối với công việc hòa nhập vào nền văn minh của thế
giới, đời sống ngày càng hiện đại, nhu cầu con người tăng lên, nền công nghiệp
không ngừng phát triển. Theo đó ngành công nghiệp giấy cũng không ngừng phát
triển.
Trước đây tại Công Ty Cổ Phần Tập Đoàn Tân Mai, giấy CN (cuốn nòng)
chủ yếu là ngoại nhập. Trước tình hình giá giấy ngày một tăng, để chủ động về
nguồn giấy CN cũng như phát triển mặt hàng mới cho mình, nhà máy Giấy Đồng
Nai thuộc Công Ty Cổ Phần Tập Đoàn Tân Mai đã thực hiện nghiên cứu đề tài:
“Sản xuất giấy CN trên MG3”.
Ban đầu, nhà máy đã sử dụng công nghệ xeo truyền thống môi trường xeo
trung tính với hệ Keo Neusize – phèn nhôm đề sản xuất giấy CN. Sau này do các
nhà máy sản xuất hóa chất trong nước thông báo tạm ngưng không sản xuất keo
Neusize nữa. Cộng với việc giá keo Neusize ngoại nhập hiện nay rất đắt: 1.5 USD/

kg keo nên nhà máy đã có kế hoạch chuyển đổi công nghệ gia keo trung tính sang
kiềm tính. Do keo AKD có nguồn cung dồi dào và giá thành cạnh tranh. Việc
chuyển đổi công nghệ xeo giấy cuốn nòng sang gia keo kiềm tính đòi hỏi phải
nghiên cứu các phụ gia phù hợp nhằm tạo cho tờ giấy đạt các yêu cầu về chất lượng.

1


Khảo sát những chức năng của keo AKD, với đặc thù cấu trúc của giấy CN, một
trong những giải pháp được chọn là dùng tinh bột mì phun vào giữa các lớp giấy rồi
ép lại thành tấm để tăng độ bục.
AKD với chức năng làm tăng độ chống thấm cho giấy và mức sử dụng bao
nhiêu là hợp lý, sẽ thể hiện bằng sự tăng hay giảm của độ cobb.
1.2. Mục tiêu đề tài
- Khảo sát công nghệ sản xuất giấy CN tại công ty giấy Đồng Nai.
- Thí nghiệm sử dụng keo AKD thay thế cho keo Neusize ở các mức dùng
khác nhau, khảo sát mức độ ảnh hưởng của keo AKD lên hiệu quả gia keo chống
thấm.
- Thí nghiệm dùng Tinh Bột Mì để tìm hiểu mức độ ảnh hưởng của Tinh Bột
Mì đến hiệu quả gia keo chống thấm và độ bền cơ lý cho tờ giấy CN.
1.3. Mục đích đề tài
- Xác định mức dùng hóa chất và phụ gia tại công ty giấy Đông Nai.
- Xác định hiệu quả sử dụng keo AKD, mức dùng AKD tối ưu cho sản xuất
giấy CN.
- Đánh giá ưu và nhược điểm khi thay thế keo Neusize bằng keo AKD trong
sản xuất giấy CN.
- Xác định mức dùng Tinh Bột Mì hợp lý nhất nhằm đạt hiệu quả chống
thấm, thời gian thấm nước qua giấy và độ bục của giấy CN tốt nhất.
1.4. Giới hạn đề tài
Để đánh giá một cách hoàn thiện về hiệu quả khi thay thế keo Neusize bằng

keo AKD trong sản xuất giấy CN cần xem xét đến rất nhiều tính chất cơ lý như: độ
chịu kéo, độ chịu đứt, độ nén vòng…Song vì thời gian thí nghiệm cho đề tài có giới
hạn cũng như điều kiện thí nghiệm cho đề tài còn nhiều hạn chế nên đề tài chỉ thực
hiện khảo sát quy trình sản xuất giấy CN trên máy xeo 3 tại công ty giấy Đồng Nai,
và tiến hành thí nghiệm các tỷ lệ phối trộn nguyên liệu, phụ gia đối với quá trình
sản xuất giấy CN có định lượng 300 g/m2, đánh giá các tính chất tiêu biểu nhất của
giấy CN: độ cobb, độ bục, độ hồ.

2


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. TỔNG QUAN NHÀ MÁY GIẤY ĐỒNG NAI
2.1.1. Quá trình hình thành và phát triển của nhà máy
- Nhà máy giấy Đồng Nai-trực thuộc Công ty Cổ Phần Tập Đoàn Tân Maiđặt tại Đường số 11, khu công nghiệp Biên Hòa 1 thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng
Nai. Nhà máy giấy Đồng Nai cách thành phố Hồ Chí Minh 30km về hướng Bắc,
cách xa lộ Hà Nội - Biên Hòa 300m, sát sông Đồng Nai, thuận tiện cả đường giao
thông thủy, bộ.
- Nhà máy giấy Đồng Nai (COGIDO) được thành lập vào ngày 5/5/1959.
Đến tháng 10/1961 chính thức đi vào hoạt động với tên Công ty Giấy và hóa phẩm
Đồng Nai, viết tắt là COGIDO. Sau năm 1975 đổi tên thành Công ty Giấy Đồng
Nai.
- Năm 2005 chuyển đổi thành Công ty Cổ phần Giấy Đồng Nai.
- Năm 2008, sát nhập vào Công ty Cổ phần Giấy Tân Mai. Đổi tên thành
Nhà máy Giấy Đồng Nai - Công ty Cổ phần Tập Đoàn Tân Mai.
2.1.2. Bố trí mặt bằng (Bản vẽ đính kèm)
Tổng diện tích xây dựng 15090 m2, nhà máy gồm 6 khu vực chính: khu vực
văn phòng, khu vực sản xuất, kho, khu vực xử lý nước thải, khu vực xử lý nước cấp
và khuôn viên cây xanh (chiếm 1/3 tổng diện tích nhà máy).

3


2.1.3. Cơ cấu tổ chức

GIÁM ĐỐC
Ông PHAN QUYẾT TIẾN

PGĐ KỸ THUẬT
Ông TRẦN THIỆN CHÂU

Phân
Phòng
xưởng
kỹ
bột và
thuật
giấy

Bộ
Phận
Công
Nghệ

Phòng
kế
hoạch
vật tư

PGĐ VĂN PHÒNG PHẨM
Ông VÕ PHÚ ĐỨC

Phòng
kế
toán

Phòng
tổ
chức
hành
chánh

Phòng
xây
dựng
cơ bản
và
QLD

Bộ
Phận
Điện
và Cơ
Khí

Hình 2.1: Sơ đồ cơ cấu tổ chức của nhà máy

4

Phân
xưởng
văn
phòng
phẩm


2.1.4. Quy mô sản xuất
Nhà máy giấy Đồng Nai trực thuộc Công ty Cổ phần Tập đoàn giấy Tân
Mai, là một trong những doanh nghiệp sản xuất giấy lớn nhất cả nước.
Với công nghệ hiện đại gồm ba dây chuyền sản xuất có quy mô lớn, hàng
năm nhà máy cung cấp 21000 tấn giấy, trong đó:
+ Máy 1: 7500 tấn/năm
+ Máy 2: 9000 tấn/năm
+ Máy 3: 4500 tấn/năm
2.1.5. Sản phẩm
Giấy in, giấy viết, giấy in báo, giấy photocopy, giấy bao bì, giấy dạng cuộn
và dạng ram.

Hình 2.2: Giấy cuộn

Hình 2.3: Thành phẩm
2.1.6. Tiện nghi hổ trợ sản xuất
Hơi đốt từ than đá, nước công nghệ, điện, hơi đốt từ dầu (chỉ bổ sung khi
không đủ hơi than đá),…
2.2. Giới thiệu tổng quan về giấy CN
2.2.1. Định nghĩa

5

Là loại giấy carton có định lượng từ 350 – 500 g/m2 tùy theo nhu cầu sử
dụng.

Hình 2.4 : Mẫu giấy CN
2.2.2. Mục đích sử dụng
Cuốn theo đường xoắn, giữa các lớp giấy có keo dùng để dính các lớp giấy
vào với nhau tạo thành nòng ống.

Hình 2.5: Nòng giấy
Mục đích sử dụng: cuộn theo đường xoắn, giữa các lớp giấy có keo dùng để
dính vào với nhau tạo thành nòng ống.

6


Hình 2.6: Nòng giấy được sử dụng làm lõi để cuộn những cuộn giấy lớn
2.2.3. Tính chất cơ lý của giấy CN
2.2.3.1. Khái niệm độ bền cơ lý của giấy
Độ bền cơ lý của giấy biểu thị khả năng của giấy chịu đựng những lực tác
dụng từ bên ngoài của tấm giấy. Các chỉ tiêu cơ lý của giấy bao gồm: độ chịu kéo,
độ chịu bục, độ chịu xé, độ chịu gấp, độ chịu giãn, khả năng chịu nén thể hiện qua
độ bền nén vòng. Độ bền cơ lý của giấy là tính chất gần như quan trọng nhất đối với
hầu hết các loại giấy.
Độ bền cơ lý của giấy chịu ảnh hưởng bới các yếu tố: độ bền của bản thân xơ
sợi bột giấy, sự có mặt của các chất phụ gia như chất độn, chất gia keo chống thấm,
chất bảo lưu và những điều kiện công nghệ trong quá trình chuẩn bị bột và xeo giấy.
Độ bền cơ lý của giấy chịu ản hưởng của điều kiện và thời gian của quá trình
bảo quản bột trước khi xeo. Khi nhiệt độ bảo quản tăng từ 5 ÷ 95 oC thì độ bền cơ lý
của giấy giảm đi rõ rệt. Nguyên nhân là do có sự thay đổi theo hướng không có lợi

về cấu trúc của xơ sợi khi bảo quản ở nhiệt độ cao. Sau khi nghiền và phối trộn hóa
chất, phụ gia, nếu bột giấy không được xeo ngay mà lại giữ trong thời gian hai tuần
thì độ bền cơ lý giảm đi rõ rệt, nguyên nhân là do sự phát triển của các axit hữu cơ,
các vi sinh vật có trong huyền phù bột làm cho pH có thể giảm từ 7.5 ÷ 8 xuống tới
5 ÷ 6.
Độ bền cơ lý của giấy phụ thuộc vào lực liên kết giữa các thành phần trong
tấm giấy. Lực liên kết giữa các xơ sợi và các hạt trong tấm giấy bao gồm: lực tương

7


tác giữa các hạt hay còn gọi là lực Van Der Waal, lực ma sát và lực liên kết hydro,
trong đó lực liên kết hydro giữ vai trò chủ yếu, ngoài ra độ bền cơ lý còn phụ thuộc
vào sự phân bố các xơ sợi trong tấm giấy. Sự phân bố này lại phụ thuộc vào vận tốc
tương đối giữa dòng bột phun lên lưới và vận tốc lưới.
2.2.3.2. Độ chịu bục
a. Định nghĩa
Độ chịu bục được xác định bằng áp lực không khí cao nhất bề mặt tấm giấy
có thể chịu được trước khi thủng.
b. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chịu bục
Độ chịu bục của giấy phụ thuộc vào hai yếu tố quan trọng là chiều dài xơ sợi
và liên kết xơ sợi. Các loại bột có chiều dài lớn sẽ cho ra loại giấy có độ chịu bục
cao. Khi tăng độ nghiền của bột sẽ làm tăng độ chịu bục cho giấy, vì khi đó tăng
được liên kết giữa các xơ sợi, nhưng nếu độ nghiền tăng cao quá lại làm giảm độ
chịu bục của giấy, vì khi đó chiều dài của xơ sợi giảm quá nhiều, làm giảm khả
năng chịu giãn của giấy trước khi đứt do đó độ chịu bục giảm.
Độ chịu bục của giấy tỷ lệ thuận với khả năng giãn của giấy CN khi quấn
cuộn, mà độ chịu bục giấy đạt cao nhất khi độ ẩm của giấy nằm trong khoảng 8 ÷ 9
% hoặc độ ẩm tương đối của không khí là 50 ÷ 70 %, nên muốn độ chịu bục của
giấy đạt giá trị cao nhất thì cần phải duy trì độ ẩm của giấy hoặc không khí trong

những khoảng giá trị trên.
2.2.3.3. Độ chịu kéo
a. Định nghĩa
Độ chịu kéo cúa giấy là đại lượng đo bằng đơn vị chịu kéo của giấy cho đến
khi nó bị đứt hoặc đo bằng đơn vị chiều dài là m hoặc km.
b. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chịu kéo của giấy
Độ chịu kéo của giấy phụ thuộc nhiều nhất vào liên kết giữa các xơ sợi, rồi
tới độ bền của bản thân xơ sợi, chiều dài xơ sợi. Do đó chịu kéo tăng khi độ nghiền
của bột tăng, vì khi đó xơ sợi được chổi hóa làm tăng liên kết giữa các xơ sợ.

8


Độ chịu kéo của giấy giảm khi tăng các thành phần các chất độn, chất keo
chống thấm của giấy, vì sự có mặt của các chất đó làm cản trở sự liên kết giữa các
xơ sợi.
Nếu thành phần giấy không chứa chất độn thì độ chịu kéo của giấy tỉ lệ thuận
với khối lượng thể tích giấy (g/cm2):
X = K*d
Trong đó:
X: độ chịu kéo.
d: khối lượng thể tích giấy (g/cm2)
K: hệ số tỉ lệ, phụ thuộc vào loại bột dùng để làm giấy.
2.3. Các chất phụ gia dùng trong sản xuất giấy CN
2.3.1. Tổng quát về gia keo nội bộ.

2.3.1.1. Mục đích
Mục đích của quá trình gia keo chống thấm hay phân bố của chất lỏng trong
cấu trúc giấy.
Điều này phụ thuộc vào công nghệ gia keo (gia keo nội hay ngoại, tác nhân

gia keo và tính chất chất lỏng).
Một số tác nhân gia keo nội bộ: AKD, ASA và nhựa thông.
2.3.1.2. Sự thấm ướt
Sự thấm ướt hay sự hấp phụ nước vào cấu trúc giấy có thể diễn ra theo nhiều
cách khác nhau như:
- Bằng sự lấp đầy các lỗ xốp và chỗ trũng trên mặt giấy.
- Bằng sự thấm ướt của chất lỏng qua những ống mao dẫn, lỗ xốp.
- Bằng sự di chuyển theo bề mặt sợi (qua sự tiếp xúc với sợi).
- Bằng sự khuyếch tán bên trong sợi.
- Bằng sự di chuyển của chất khí.
- Bằng quá trình hấp phụ và giải hấp.
Dựa vào tính chất động học thì không thể tách rời từng cơ chế một (mặc dù
luôn có một cơ chế giữ vai trò quyết định). Điều này phụ thuộc tính chất pha lỏng

9


(nước), cấu trúc giấy, điều kiện nhiệt độ, ánh sáng, thời gian thẩm thấu và tính kị
nước của các thành phần trong giấy. Ngoài ra cũng cần xem xét sự thay đổi cấu trúc
tờ giấy trong quá trình thẩm thấu, nước đã làm bẽ gãy liên kết hydro giữa các sợi,
buông lỏng sợi, nhằm trương mạnh và làm thay đổi kích thước của lỗ xốp và ống
mao dẫn. Xử lý một cách định lượng các hiện tượng thấm ướt do đó là một vấn đề
khó khăn, các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến sự thấm ướt là:
- Độ gia keo (hay độ kị nước) của sợi.
- Cấu trúc trơ của tờ giấy – xét về lỗ xốp và chỗ lõm trên mặt giấy.
- Cấu trúc của bề mặt tờ giấy.
2.3.1.3. Sự gia keo
Phần lớn các loại giấy và bìa carton, ngoại trừ những loại giấy lụa như giấy
vệ sinh, đều cần có khả năng chống thấm chất lỏng. Gia keo được định nghĩa là quá
trình sử dụng các hóa chất để cung cấp cho giấy tính năng chống thấm này. Khi các

hóa chất được đưa vào huyền phù bột và được giữ lại trên bề mặt sợi trong phần ướt
máy xeo thì quá trình được gọi là gia keo nội bộ. Còn khi keo được đưa vào bề mặt
băng giấy đã được sấy tương đối khô thì quá trình này là gia keo bề mặt. Cho đến
nay, gia keo nội bộ vẫn luôn là cách gia keo phổ biến nhất. Nó đã được bắt đầu gần
hai thế kỷ nay (bắt đầu vào năm 1807) và cho đến nay trước năm 1980 gia keo nội
bộ được thực hiện chủ yếu nhờ nhựa thông và phèn nhôm (công nghệ axit). Ngày
nay gia keo bằng các dẫn xuất có khả năng phản ứng với xenlulô như loại AKD hay
các dẫn xuất ASA đang rất được quan tâm, vì cho phép sử dụng loại chất độn
CaCO3 với rất nhiều lợi điểm (công nghệ kiềm tính).
Gia keo nội bộ là một phần quan trọng trong vận hành phần ướt trên các máy
xeo giấy hay bìa cactông.
Mục đích: biến tính bề mặt sợi để có thể kiểm soát được quá trình thấm ướt
của các chất lỏng vào bề mặt giấy. Sự thấm ướt này là quá trình có liên quan đến
khả năng hấp phụ, độ kỵ nước và khả năng phân bố (khả năng chảy dàn) của chất
lỏng trên bề mặt sợi. Việc kiểm tra những tính chất quan trọng này nhằm 3 mục
đích sau:

10


- Kiểm tra tốc độ thấm ướt của pha lỏng trong quá trình gia công vật phẩm
như gia keo bề mặt hay tráng phấn.
- Kiểm tra sự hấp phụ hay sự thấm ướt chất lỏng trong quá trình in
- Kiểm tra khả năng sử dụng của nhiều loại giấy và bìa cactông ( như cactông
làm bao bì đựng sữa hay nước trái cây, giấy dán tường, giấy bao gói…).
2.3.1.4. Keo hoạt tính AKD
a. Tổng hợp và nhũ hóa AKD
Xét về cấu trúc, AKD là một keton không no. Quá trình tổng hợp có liên
quan sự chuẩn bị axit clorua carboxylic, kế đến là phản ứng ngưng tụ vòng lacton
thông qua sự tạo một axit trung gian bằng phản ứng tách hydrohalogenua trong

dung môi hữu cơ ( Hình 2.7).
AKD được sử dụng đầu tiên trong công nghiệp giấy vào năm 1956 và được
phát triển ở Mỹ bởi công ty Hercule.

Hình 2.7: Phản ứng tổng hợp AKD (R = C14H29

11

C20H39 )


Các axit béo bão hòa loại kỹ thuật được sử dụng để tổng hợp sáp thương mại
cho công nghiệp giấy. Việc tách các axit tinh khiết là một vấn đề rất khó khăn là
thường thì một loại chất béo nào đó có chứa từ 5 đến 10 loại axit khác nhau. Các
loại phổ biến là palmitic, lauric, myristic, steraric. Nguyên liệu để tổng hợp sáp
AKD sử dụng trong công nghiệp giấy là hỗn hợp của axit đồng đẳng từ C14 – C22
(mạnh phân tử chứa từ 14 đến 28 phân tử C) trong đó ưu tiên nhất là axit stearic.
Sáp stearic là chất rắn không tan trong nước và nóng chảy khoảng 51 – 52oC. Loại
kỹ thuật luôn có chứa ít axit oleic, myristic, palmitic. Những loại này sẽ làm giảm
nhiệt độ nóng chảy của AKD còn 44 – 48oC.
Để sử dụng cho huyền phù bột giấy, AKD cần chuyển dạng nhũ tương trong
nước. Quá trình tạo nhũ tương tiến hành trong dung dịch nóng (nhiệt độ 75 – 90oC)
chứa tinh bột cation như chất ổn định và một lượng nhỏ chất xúc tiến (thường là
polymer cationic trọng lượng phân tử thấp với mật độ điện tích cao) và chất diệt
khuẩn có thể được thêm vào. Cỡ hạt của hệ phân tán có thể đạt được là 0.5 - 2µm.
Mặc dù điểm nóng chảy của sáp thấp thì thuận lợi cho quá trình nhũ hóa nhưng đây
có thể là một trở ngại sau này trong phần máy xeo – có những vùng mà nhiệt độ sấy
cao hơn nhiệt độ nóng chảy của AKD và các hạt phân tán sẽ mất tính ổn định.
Những khám phá gần đây cho việc tổng hợp AKD và cho quá trình nhũ hóa
đã cho phép có thể tạo được những hệ phân tán AKD với hàm lượng rắn cao hơn

đáng kể. Trước đây hàm lượng rắn của các hệ phân tán khoảng 6 – 13%, ngày nay
con số này có thể tăng đến 20 – 25%. Thường khoảng 20 – 40% hàm lượng rắn này
là tinh bột cationic, ngoài ra còn vài chất ổn định là những polymer cationic. Điện
tích của hệ phân tán AKD là cationic và thay đổi trong khoảng khá rộng. Sự thủy
phân và khuynh hướng di trú của AKD là những trợ ngại lớn của hệ gia keo này.
Lĩnh vực áp dụng thích hợp của chúng là cho những loại giấy copy sử dụng chất
độn CaCO3 kết tủa (PCC). Trên thị trường, hệ phân tán AKD có pH khoảng 2.5 –
3.5 (tùy theo axit sử dụng là HCL hay H2SO4). Điều kiện này nhằm kéo dài thời
gian của hệ phân tán vì giảm được phản ứng thủy phân AKD. Ở pH trên 6, nó trở
nên hoạt động hơn và mở vòng lactone. Do độ axit, mà thiết bị cần cho tính chịu ăn

12


mòn. AKD thường được bảo quản ở nhiệt độ dưới 20oC. Nếu thời gian tồn trữ tại
các nhà máy kéo dài trên 1 tháng thì nhiệt độ cần phải thấp hơn nữa, tuy nhiên phải
tránh sự động đặc (ví dụ vào mùa đông ở những xứ lạnh).
Nồng độ AKD sử dụng 0.05 – 0.15% so với khối lượng bột khô tuyệt đối.
Tuy nhiên nếu dùng giấy tái chế tỷ lệ này chỉ cần 0.03 – 0.06% là đủ do lượng AKD
còn bám lại trên xơ sợi vẫn giữ nguyên tác dụng.
b. Công thức cấu tạo

R1, R2 : C14-C18
Vòng lacton có thể mở ra để phản ứng với OH- của xenlulozo
Hình 2.8: CTCT của AKD
c. Tính chất của keo
- Ngoại quan : Dung dịch nhũ tương màu trắng
- Thành phần chất rắn: 15 - 40%
- Tính chất

: cationic

- Tỷ lệ ở 25 oC (kg/l): 1 -1,03
- PH : 5 – 7
- Điểm đông (oC)

:0

- Điểm nóng chảy

: xấp xỉ 46,11oC (115oF)

d. Hoạt tính của AKD
AKD sẽ phản ứng với nhóm OH của xenlulô để tạo ra những cấu trúc ester ß
ketone.

13