KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ TRẮNG CỦA GIẤY IN TẠI NHÀ MÁY GIẤY BÌNH AN

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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN
ĐỘ TRẮNG CỦA GIẤY IN TẠI NHÀ MÁY GIẤY BÌNH AN

Họ và tên sinh viên: ĐINH THỊ LINH THƯƠNG
Ngành : CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY VÀ BỘT GIẤY
Niên khóa : 2004 - 2009

Tháng 1/2009


KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ TRẮNG CỦA
GIẤY IN TẠI NHÀ MÁY GIẤY BÌNH AN

Tác giả

ĐINH THỊ LINH THƯƠNG

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành
Công nghệ sản xuất giấy và bột giấy

Giáo viên hướng dẫn:
TS. HOÀNG THỊ THANH HƯƠNG

Tháng 1 năm 2009
ii

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn đến:
Ban Giám hiệu Trường Đại Học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh, Ban chủ nhiệm
Khoa Lâm Nghiệp và các thầy cô trong Bộ môn Công Nghệ Giấy và Bột Giấy đã dạy
dỗ, truyền đạt những kiến thức quý báu và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong thời
gian học tập qua.
Ban Giám Đốc Nhà máy giấy Bình An cùng các cô chú, anh chị các phòng ban
đã tạo mọi điều kiện, nhiệt tình giúp đỡ, truyền đạt kinh nghiệm và chỉ bảo em trong
suốt thời gian thực tập tốt nghiệp tại Nhà máy.
TS. Hoàng Thị Thanh Hương đã tận tình hướng dẫn, dìu dắt giúp em hoàn
thành tốt đề tài.
Các bạn lớp DH04GB đã luôn đồng hành, chia sẻ buồn vui, động viên giúp đỡ
tôi trong suốt thời gian học tập và làm đề tài.
Và xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ba mẹ và gia đình đã luôn động viên, quan
tâm chăm sóc, tạo điều kiện giúp đỡ con trong suốt thời gian học tập.
Xin chân thành cảm ơn!
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 11 tháng 01 năm 2009
Đinh Thị Linh Thương

iii


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................

.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................

iv


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................

.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................
.........................................................................................................

v


TÓM TẮT
Đề tài “Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến độ trắng của giấy in tại Nhà máy
giấy Bình An” được tiến hành tại phòng thí nghiệm của nhà máy giấy bình An, thời
gian từ 15/09/2008 – 15/01/2009. Đề tài tiến hành thí nghiệm và khảo sát thực tế một
số yếu tố ảnh hưởng đến độ trắng của giấy in như: chất tăng trắng, chất màu, chất độn,
pH. Phần thí nghiệm bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên một nhân tố, phần khảo sát
lấy số liệu thực tế do nhà máy cung cấp.
Kết quả thu được:
-

Ảnh hưởng của chất tăng trắng (OBA): Làm tăng đáng kể độ trắng của giấy.

Tuy nhiên do giá thành của OBA rất cao nên phải sử dụng ở tỷ lệ hợp lý.
-

Ảnh hưởng của chất màu: Tùy theo thị hiếu của khách hàng mà gia chất màu

hợp lý. Cần khống chế lượng màu sao cho không làm mất vẻ mỹ quan và giảm độ

trắng của giấy.
-

Ảnh hưởng của chất độn CaCO3: Sử dụng CaCO3 giúp phát huy tác dụng của

chất tăng trắng, do đó làm tăng độ trắng cho giấy. Mặt khác còn làm hạ giá thành sản
phẩm do CaCO3 rẻ hơn xơ sợi. Tuy nhiên sử dụng nhiều CaCO3 sẽ làm giảm độ bền cơ
lý của giấy.
-

Ảnh hưởng của pH: pH quá thấp (pH <7) hoặc quá cao (pH >9) đều làm giảm

tác dụng của các hóa chất phụ gia. Mức pH hợp lý nhất là pH = 7,5 ÷ 8.

vi


MỤC LỤC
Trang
Trang tựa......................................................................................................................... ii
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................ iii
TÓM TẮT...................................................................................................................... vi
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT..............................................................................x
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................. xi
DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................... xii
Chương 1. MỞ ĐẦU......................................................................................................1
1.1.

Đặt vấn đề ..........................................................................................................1

1.2.

Mục tiêu nghiên cứu ..........................................................................................2

1.3.

Mục đích nghiên cứu .........................................................................................2

1.4.

Giới hạn đề tài....................................................................................................2

Chương 2. TỔNG QUAN..............................................................................................3
2.1.

Tổng quan về nhà máy giấy Bình An ................................................................3

2.1.1.

Vị trí địa lý.........................................................................................................3

2.1.2.

Cơ cấu các loại sản phẩm ..................................................................................3

2.1.3.

Hoạt động sản xuất ............................................................................................3

2.2.

Lý thuyết cơ bản về độ trắng của giấy...............................................................4

2.2.1.

Đặc tính quang học của giấy..............................................................................4

2.2.1.1. Giới thiệu chung ................................................................................................4
2.2.1.2. Vùng ánh sáng khả kiến.....................................................................................6
2.2.1.3. Màu sắc của giấy ...............................................................................................6
2.2.2.

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ trắng của giấy.....................................................8

2.2.2.1. Ảnh hưởng của thành phần nguyên liệu ............................................................8
2.2.2.2. Ảnh hưởng của chất phụ gia ..............................................................................8
2.2.2.3. Ảnh hưởng của chất lượng nước sử dụng..........................................................8
2.2.2.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ và ánh sáng.................................................................8
2.2.3.

Sử dụng chất làm trắng quang học để tăng độ trắng cho giấy...........................9

2.3.

Tổng quan về một số loại hóa chất, phụ gia sử dụng cho sản xuất giấy in tại

nhà máy giấy Bình An ...................................................................................................10
vii

2.3.1.

Keo AKD .........................................................................................................10

2.3.2.

Chất độn CaCO3 ..............................................................................................14

2.3.3.

Tinh bột cation.................................................................................................15

2.3.4.

Chất tăng trắng (OBA) ....................................................................................16

2.3.5.

Phẩm màu ........................................................................................................18

2.3.6.

Chất bảo lưu.....................................................................................................19

Chương 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...............................21
3.1.

Phần khảo sát ...................................................................................................21

3.2.

Phần thí nghiệm ...............................................................................................21

3.1.1.

Nguyên vật liệu nghiên cứu.............................................................................21

3.1.1.1. Nguyên liệu......................................................................................................21
3.1.1.2. Hóa chất thí nghiệm.........................................................................................21
3.1.1.3. Thiết bị thí nghiệm ..........................................................................................22
3.1.2.

Phương pháp nghiên cứu .................................................................................22

3.1.2.1. Quy trình tiến hành thí nghiệm........................................................................22
3.1.2.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm ........................................................................23
3.1.2.3. Phương pháp xử lý số liệu ...............................................................................25
Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..................................................................26
4.1.

Kết quả khảo sát...............................................................................................26

4.1.1.

Quy trình sản xuất giấy in tại nhà máy giấy Bình An .....................................26

4.1.1.1. Sơ đồ quy trình sản xuất ..................................................................................26
4.1.1.2. Thuyết minh quy trình .....................................................................................26
4.1.2.

Phụ gia sử dụng cho sản xuất giấy in độ trắng 90%ISO .................................31

4.1.2.1. Keo AKD .........................................................................................................31
4.1.2.2. Chất độn CaCO3 ..............................................................................................32
4.1.2.3. Tinh bột cation.................................................................................................32
4.1.2.4. Chất tăng trắng (OBA) ....................................................................................33
4.1.2.5. Phẩm màu ........................................................................................................34
4.1.2.6. Chất bảo lưu.....................................................................................................34
4.1.3.

Kết quả khảo sát...............................................................................................34

4.2.

Kết quả thí nghiệm ..........................................................................................35
viii


Chương 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................................42
5.1.

Kết luận............................................................................................................42

5.2.

Kiến nghị .........................................................................................................43

TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................44
PHỤ LỤC .....................................................................................................................45

ix


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AKD

Alkyl Ketene Dimer

APAM

Anion Polyacrylamide

BCTMP

Bleached Chemi Themo Mechanical Pulp
Bột hóa nhiệt cơ tẩy trắng

BOD

Biochemical Oxygen Demand
Nhu cầu oxy sinh hóa

COD

Chemical Oxygen Demand
Nhu cầu oxy hóa học

CPAM

Cation Polyacrylamide

CRD

Completely Randomizied Design
Kiểu bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên

CTMP

Chemi Themo Mechanical Pulp
Bột hóa nhiệt cơ

FPR

First Pass Retention
Độ bảo lưu đầu

GCC

Canxi Cacbonat nghiền

KTĐ

Khô tuyệt đối

LPKP

Large Bleached Kraft Pulp
Bột hóa tẩy trắng gỗ lá rộng

NPKP

Needle Bleached Kraft Pulp
Bột hóa tẩy trắng gỗ lá kim

OBA

Optical Brightening Agents
Chất tăng trắng quang học

PCC

Canxi Cacbonat kết tủa

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

x


DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1: Sự tương tác giữa ánh sáng và giấy...............................................................4
Hình 2.2: Không gian màu CIE L*a*b* hoặc CIELAB..................................................7
Hình 2.3: Công thức hóa học của keo AKD................................................................10
Hình 2.4: Phản ứng giữa AKD và nhóm OH của xenlulo...........................................10
Hình 2.5: Phản ứng thủy phân AKD ...........................................................................11
Hình 2.6: Sơ đồ minh họa cơ chế gia keo....................................................................12
Hình 2.7: Phản ứng điều chế tinh bột cation từ tinh bột tự nhiên ...............................14

Hình 2.8: Cấu trúc hóa học cơ bản của OBA ..............................................................15
Hình 2.9: Đồ thị thể hiện sự khác nhau giữa OBA lý thuyết và OBA thực tế ............17
Hình 2.10: Phản ứng điều chế Cation Acrylamide copolymers .................................18
Hình 2.11: Phản ứng điều chế Colloidal Sillica ..........................................................19
Hình 4.1: Sơ đồ quy trình sản xuất giấy in của MG4..................................................26
Hình 4.2: Sơ đồ xử lý bột không hợp cách..................................................................29
Hình 4.3: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của OBA đến độ trắng của giấy in ...................35
Hình 4.4: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của Cartarent Violet đến độ trắng của giấy in..36
Hình 4.5: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của Cartarent Blue đến độ trắng của giấy in ....37
Hình 4.6: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của CaCO3 đến độ trắng của giấy in.................39
Hình 4.7: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của pH đến độ trắng của giấy in .......................40

xi


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Sự tán xạ của những sản phẩm khác nhau ....................................................5
Bảng 4.1: Các thông số kỹ thuật của GCC dùng trong nhà máy .................................31
Bảng 4.2: Thông số kỹ thuật của tinh bột cation TAP-GD..........................................31
Bảng 4.3: Tính chất hóa lý của Leucophor AP liquid (Clariant) .................................32
Bảng 4.4: Tính chất hóa lý của màu xanh, tím ............................................................33
Bảng 4.5: Bảng kết quả ảnh hưởng của OBA đến độ trắng của giấy in ......................34
Bảng 4.6: Bảng kết quả ảnh hưởng của Cartarent Violet đến độ trắng của giấy in ....36
Bảng 4.7: Bảng kết quả ảnh hưởng của Cartarent Blue đến độ trắng của giấy in.......37
Bảng 4.8: Bảng kết quả ảnh hưởng của CaCO3 đến độ trắng của giấy in ...................38
Bảng 4.9: Bảng kết quả ảnh hưởng của pH đến độ trắng của giấy in..........................39

xii

Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1.

Đặt vấn đề
Hiện nay cùng với sự phát triển của đất nước về khoa học kỹ thuật, kinh tế và

giáo dục thì nhu cầu về sử dụng giấy ngày một tăng cao, đặc biệt là các loại giấy in và
giấy viết. Và vấn đề đặt ra cho các doanh nghiệp sản xuất giấy trong nước là chất
lượng và giá thành của sản phẩm. Mặt khác, khi Việt Nam gia nhập WTO, từng bước
hội nhập nền kinh tế quốc tế thì sự cạnh tranh giữa sản phẩm trong nước với các sản
phẩm nước ngoài ngày càng gay gắt hơn. Do đó, làm thế nào để tạo ra được những sản
phẩm vừa đảm bảo chất lượng vừa giảm giá thành sản phẩm, đáp ứng được nhu cầu
của xã hội để đủ sức cạnh tranh trên thị trường chính là vấn đề mà các doanh nghiệp
cần quan tâm. Giải pháp được đặt ra là cải tạo, nâng cấp dây chuyền sản xuất, đổi mới,
cải thiện hệ thống thiết bị, máy móc, không ngừng cải tiến công nghệ, nâng cao chất
lượng sản phẩm.
Đối với mặt hàng giấy in, nâng cao chất lượng sản phẩm nghĩa là phải tăng độ
trắng, độ đục, độ nhẵn, độ mịn của giấy in. Ở đây một trong những tính chất quan
trọng nhất của giấy in là tính chất quang học, đặc biệt là độ trắng của giấy. Độ trắng
của giấy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ trắng của xơ sợi, độ trắng của các chất phụ
gia, chất lượng nước sử dụng… Muốn tăng độ trắng của giấy mà vẫn đảm bảo các chỉ
tiêu cơ lý của giấy và giá thành sản phẩm thì cần phải khảo sát và tiến hành thí nghiệm
để đưa ra mức sử dụng hợp lý tỷ lệ nguyên liệu, hóa chất, phụ gia… trong quá trình
sản xuất.
Chính vì vậy được sự cho phép của lãnh đạo nhà máy giấy Bình An, Ban chủ
nhiệm khoa Lâm nghiệp và Bộ môn Công nghệ sản xuất giấy và bột giấy, tôi tiến hành
thực hiện đề tài: “Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến độ trắng của giấy in tại nhà
máy giấy Bình An”.

1


1.2.

Mục tiêu nghiên cứu
Tìm ra sự ảnh hưởng của một số yếu tố đến độ trắng của giấy in như ảnh hưởng

của chất tăng trắng, ảnh hưởng của chất màu, ảnh hưởng của pH, ảnh hưởng củachất
độn CaCO3 và đưa ra định mức sử dụng hợp lý cho sản xuất giấy in độ trắng 90%ISO.
1.3.

Mục đích nghiên cứu
Nhằm để giảm lượng hóa chất sử dụng, giảm bớt chi phí sản xuất mà vẫn đảm

bảo cho giấy đạt được độ trắng thích hợp, nâng cao chất lượng sản phẩm.
1.4.

Giới hạn đề tài
Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến độ trắng của giấy nhưng do thực tế điều kiện

sản xuất tại nhà máy sử dụng phương pháp xeo giấy kiềm tính nên chỉ khảo sát một số
yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến độ trắng của giấy trong quá trình sản xuất:


Ảnh hưởng của chất phụ gia: Chất tăng trắng, chất màu, chất độn



Ảnh hưởng của thông số quá trình sản xuất: pH

Do thời gian có hạn và điều kiện không cho phép nên đề tài không đi sâu vào
phân tích và tính toán giá thành sản phẩm.

2


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Tổng quan về nhà máy giấy Bình An
2.1.1. Vị trí địa lý
Nhà máy giấy Bình An nằm trên địa bàn thuộc xã Bình Thắng, huyện Dĩ An, tỉnh
Bình Dương.
Vị trí nhà máy cách thành phố Hồ Chí Minh 25 km, xa lộ Hà Nội 1 km, cách ga
đường sắt sóng thần 10 km, cách cảng Sài Gòn 25 km. Điều này rất thuận lợi cho việc vận
chuyển nguyên vật liệu và tiêu thụ sản phẩm.
2.1.2. Cơ cấu các loại sản phẩm
Nhà máy giấy Bình An với tên giao dịch là COGIMEKO, là doanh nhiệp nhà
nuớc trực thuộc tổng công ty giấy Tân Mai, với các mặt hàng kinh doanh chủ yếu sau:
 Giấy photocopy
 Giấy in viết
 Giấy pelure
 Giấy hai da
 Giấy hộp sóng
 Giấy vệ sinh
Với số lượng máy móc thiết bị ngày càng đổi mới và đa dạng, đội ngũ cán bộ lãnh
đạo, kỹ sư giàu kinh nghiệm và lực lượng công nhân kĩ thuật lành nghề không những tạo ra
những sản phẩm đẹp về mẫu mã mà còn đạt chất lượng cao, được các doanh nghiệp Hòa
Bình, Thịnh Phát, Vĩnh Tiến, báo Sài Gòn Giải phóng,….và người tiêu dùng tín nhiệm.

2.1.3. Hoạt động sản xuất
Hiện nay nhà máy đang có 4 máy giấy được chia thành 2 phân xưởng giấy: Phân
xưởng giấy 1 và phân xưởng giấy 2.
Phân xưởng giấy 1 gồm có 3 máy giấy, trong đó có 1 máy xeo dài chạy với tốc độ 170
m/ph và 2 máy xeo tròn chạy với tốc độ 75 m/ph. Năng suất mỗi máy đạt khoảng 10 tấn
3


giấy/ngày. Phân xưởng giấy 2 có 1 máy giấy tốc độ 450 m/ph với công suất hiện tại khoảng
70 - 90 tấn/ngày, sản xuất khoảng 300 - 320 ngày/năm. Công suất của toàn nhà máy đạt
khoảng 3000 – 3500 tấn/tháng.
2.2. Lý thuyết cơ bản về độ trắng của giấy
2.2.1. Đặc tính quang học của giấy
2.2.1.1. Giới thiệu chung
Khi ánh sáng gọi là tia tới chiếu vào bề mặt giấy thì năng lượng ánh sáng đó sẽ
bị chia thành ba phần:
- Tia phản xạ từ tấm giấy, liên quan đến độ trắng của giấy
- Tia khúc xạ là tia đi qua được tấm giấy nhưng đã bị bẻ đi một góc so với tia
tới. Tia khúc xạ liên quan đến độ thấu sáng, độ trong suốt, độ đục của giấy
- Một phần năng lượng bị hấp thụ bởi tấm giấy (làm tấm giấy nóng lên)
Giấy là một cấu trúc tổng hợp bao gồm các mắt lưới xơ sợi, chất độn và không
khí đan kết với nhau. Khi ánh sáng chiếu vào giấy thì nó phản xạ trên bề mặt xơ sợi,
chất độn và bên trong giấy. Ánh sáng cũng xuyên qua sợi bột cellulose và chất độn
làm thay đổi hướng đi do bị khúc xạ (chỉ số khúc xạ của cellulose bằng 1,5). Một phần
ánh sáng bị hấp thụ, một phần xuyên qua xơ sợi, không khí, chất độn và phản xạ rồi
khúc xạ một lần nữa bởi những xơ sợi bột và chất độn khác, sau một số lần phản xạ
khúc xạ còn một phần ánh sáng chuyển đến bề mặt giấy một lần nữa và phản xạ ở tất
cả những góc độ có thể trên bề mặt giấy. Phần ánh sáng bị hấp thụ và khúc xạ chuyển
thành nhiệt năng, phần còn lại truyền qua bề mặt thứ hai và sau đó rời khỏi giấy.
Chúng ta không thể nhận biết được tất cả các sự phản xạ và khúc xạ bên trong tờ giấy

nhưng chúng ta nhận biết được giấy có độ trắng ở mức độ nào.

Hình 2.1: Sự tương tác giữa ánh sáng và giấy

4


Bên cạnh sự phản xạ, khúc xạ, hấp thụ còn có hiện tượng thứ tư là sự nhiễu xạ.
Sự nhiễu xạ thường giống như tán xạ nhưng trong công nghiệp giấy thì sự nhiễu xạ chỉ
là một khía cạnh của hiện tượng tán xạ. Sự nhiễu xạ gây ra khi ánh sáng gặp những
phần tử hay lỗ hổng có kích thước đủ lớn hơn hay nhỏ hơn bước sóng ánh sáng như
những phần tử nhỏ hơn 1µm. Những nguyên tử này dao động cùng với những dao
động của ánh sáng và giữ vị trí của những nguốn sáng mới và làm tăng lên số bước
sóng ngắn hơn. Khi những phân tử và lỗ hổng nhỏ hơn ½ bước sóng ánh sáng thì sự
nhiễu xạ giảm xuống. Có thể thấy nó xuyên qua phân tử mà không bị ảnh hưởng. Sự
khúc xạ, phản xạ, nhiễu xạ nói chung có tên là sự tán xạ. Sự tán xạ ánh sáng xảy ra
theo nhiều cách. Phần lớn được biết là sự tán xạ những phân tử khí và những phân tử
siêu nhỏ. Mỗi loại bột, loại giấy khác nhau có chỉ số tán xạ khác nhau, cụ thể được chỉ
ra trong bảng sau:
Bảng 2.1: Sự tán xạ của những sản phẩm khác nhau [5]
Chỉ số tán xạ, m2/kg

Loại bột
Bột mài

15

Giấy in, giấy viêt không chất độn

30 – 32

Giấy in, giấy viết cố chất độn

40 – 60

Giấy có tráng bề mặt

45 – 60

Giấy báo

55 – 65

Có nhiều cách khác nhau để tăng sự tán xạ ánh sáng. Sử dụng chất độn và tráng
phủ bề mặt giấy làm tăng tán xạ ánh sáng. Bột cơ cũng làm tăng tán xạ ánh sáng. Sự
tán xạ ánh sáng đóng vai trò đặc biệt trong công nghệ sản xuất bột và giấy, khi độ tán
xạ cao thì độ trắng cũng như độ đục của giấy đều cao.
Độ trắng của giấy được biểu thị bằng tỷ số giữa cường độ của tia phản xạ so với
tia tới, cường độ tia phản xạ càng cao thì độ trắng của giấy càng cao.
Độ thấu sáng của giấy là khả năng cho ánh sáng đi qua. Tia khúc xạ càng lớn
thì độ thấu sáng của giấy càng lớn.
Độ trong suốt của giấy là khả năng từ phía bên này của tấm giấy nhìn thấy được
hình ảnh đặt ở bề mặt bên kia của tấm giấy. Ánh sáng mặt trời đến mặt giấy được coi
là các tia song song, nếu sau khi bị khúc xạ chúng vẫn song song thì ta sẽ nhìn rõ hình
5


ảnh từ phía bên kia tấm giấy. Như vậy sự đồng nhất về hướng của tia khúc xạ càng lớn
thì giấy càng trong suốt.
Độ đục của giấy là khả năng phía bên này của tấm giấy thì không nhìn thấy

được hình ảnh đặt ở mặt bên kia của tấm giấy.
2.2.1.2. Vùng ánh sáng khả kiến
Có nhiều loại sóng khác nhau từ những bức xạ tia X tần số cao đến những sóng
radio dao động thấp có bước sóng chừng hơn 1 km. Khi bước sóng nằm trong khoảng
từ 400.10-9 đến 700.10-9 m (400 ÷ 700 nm) thì bức xạ của nó nằm trong vùng nhìn
thấy.
Phổ màu cho ta thấy vùng ánh sáng màu xanh da trời từ bước sóng 400 ÷ 500
nm, sau đó là vùng trung gian màu xanh lá và vàng ở bước sóng 500 ÷ 600 nm và
vùng ánh sáng đỏ từ bước sóng lớn hơn 600 nm, và bước sóng nhỏ hơn 400 nm được
gọi là vùng tia cực tím.
Mặc dù tia cực tím nằm trong vùng không nhìn thấy nhưng nó đóng vai trò
quan trọng trong đặc tính quang học của bột và giấy. Đó là nguyên nhân oxy hóa các
bức ảnh của lignin do đó giấy trở nên vàng. Song song đó nó làm tăng lên ấn tượng
màu trắng của sản phẩm do việc sử dụng các tác nhân huỳnh quang bằng việc ánh sáng
tia cực tím chuyển sang màu xanh da trời thuộc vùng ánh sáng nhìn thấy được.
2.2.1.3. Màu sắc của giấy
Màu sắc có được khi ánh sáng của một bước sóng nào đó bị hấp thụ. Nếu một
vật phản xạ hầu hết ánh sáng chiếu vào và sự phản xạ truyền đi như nhau trong toàn bộ
quang phổ kế thì vật mang màu trắng. Ngược lại nếu phần lớn ánh sáng chiếu vào bị
hấp thụ thì vật mang màu xám hay đen. Vật mang màu khác nhau khi hấp thụ những
bước sóng khác nhau.
Khi trong giấy có sử dụng phẩm màu sẽ làm cho giấy mang màu. Bản chất của
hiện tượng này là: Ánh sáng mặt trời là ánh sáng trắng, tổng hợp của các tia sáng màu
đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím, các ánh sáng màu này có chiều dài bước sóng khác
nhau, khi ánh sáng trắng chiếu vào giấy các phân tử của chất phẩm màu có khả năng
hấp thụ một số màu trong số các màu đó. Kết quả là chỉ có những màu nào không bị
hấp thụ sẽ được phản xạ lại, đó là màu của giấy. Giấy có màu xanh da trời thì hấp thụ
ánh sáng đỏ và ánh sáng xanh lá nhưng phản xạ ánh sáng xanh da trời. Giấy có màu
6

xanh lá thì vùng ánh sáng màu đỏ và màu xanh da trời bị hấp thụ và vùng xanh lá được
phản xạ. Màu đỏ tăng lên khi màu xanh da trời và màu xanh lá bị hấp thụ.
Trong công nghiệp giấy người ta ứng dụng thuyết 3 màu (blue, green, red) để
đo độ màu, trên cơ sở đó người ta đo lượng ánh sáng phản xạ của 3 màu này và dùng
các giá trị X (red), y (green), Z (blue) để biểu thị rõ độ màu của mẫu đo. Những giá trị
X, Y, Z là nền tảng của tất cả các phép đo màu nhưng chưa thể cảm nhận được đầy đủ
màu sắc của một mẫu thông qua 3 giá trị này, do vậy một số giá trị phù hợp hơn được
ra đời như: sắc màu, độ bão hòa màu hay độ sáng của màu.
Tam giác màu CIE là hệ thống màu phổ biến hiện nay nhưng nó có một điểm
yếu là không mô phỏng một mức độ thật đầy đủ đối với những ấn tượng chủ yếu về sự
khác nhau của màu sắc. Những nghiên cứu mở rộng hơn cho biết sự khác nhau về màu
sắc nhận được phù hợp với những khoảng cách khác nhau trong cùng các vùng khác
nhau của tam giác màu CIE. Yếu điểm nàu được điều chỉnh bằng hệ thống màu L*, a*,
b*. Đây là hệ thống màu phát triển nhất hiện nay và được sử dụng rộng rãi trên thế
giới. Hệ thống màu L*, a*, b* gồm 1 trục màu grey L, 1 trục yellow – blue, 1 trục
green – red trong hệ màu 3 chiều. Hệ thống này được xây dựng trên cơ sở thuyết 4

màu yellow, blue, green, red.
Hình 2.2: Không gian màu CIE L*a*b* hoặc CIELAB

7


Ngoài ra còn có các giá trị đo màu khác như ánh màu h, độ đậm của màu C* và
các hệ thống đo màu khác như hệ màu L*, U*, V* hay hệ màu Munssell, hệ màu NCS.
2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ trắng của giấy
2.2.2.1. Ảnh hưởng của thành phần nguyên liệu
Màu của xơ sợi chủ yếu là do thành phần lignin trong gỗ có màu tối. Lignin là
nguyên nhân làm cho bột sẩm màu. Hàm lượng lignin trong gỗ lá rộng (20 ÷ 30%)

thấp hơn trong gỗ lá kim (27 ÷ 30%). Do vậy giấy sản xuất từ bột gỗ lá rộng thường có
độ trắng cao hơn bột gỗ lá kim. Độ trắng của bột càng cao thì cho ra giấy có độ trắng
càng cao. Quá trình bảo quản và thời gian tồn trữ bột cũng ảnh hưởng đến độ trắng của
giấy.
2.2.2.2. Ảnh hưởng của chất phụ gia
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 sử dụng trong quá trình sản xuất giấy. Độ trắng
của giấy có sử dụng chất độn thường cao hơn giấy không sử dụng chất độn. Chất độn
có độ trắng càng cao, hệ số khúc xạ càng lớn, kích thước của hạt càng mịn thì hiệu quả
làm tăng độ trắng cho giấy càng cao. Khi tăng tỷ lệ sử dụng chất độn so với xơ sợi thì
độ trắng của giấy tăng càng nhiều. Nhưng tỷ lệ dùng chất độn phải có giới hạn đối với
từng loại giấy vì khi tăng tỷ lệ chất độn thì độ bền cơ lý giảm.
Một cách làm tăng độ trắng của giấy rất hiệu quả là gia chất làm trắng quang
học và một số chất màu xanh hoặc màu tím vào bột giấy trong quá trình xeo. Tuy
nhiên lượng dùng các chất màu xanh hoặc tím cần được khống chế ở mức độ hợp lý, vì
nếu thiếu thì làm cho giấy còn sắc vàng, nếu dư thì làm cho giấy có màu tối, giảm độ
trắng. Hơn nữa, các chất màu này cũng bị phân hủy theo thời gian vì tiếp xúc trực tiếp
với ánh sáng mặt trời, do vậy tác dụng tăng trắng của chúng chỉ mang tính tạm thời.
2.2.2.3. Ảnh hưởng của chất lượng nước sử dụng
Độ trắng của giấy còn phụ thuộc vào chất lượng nước sử dụng trong sản xuất
giấy. Nước phải trong, không màu, không chứa các muối oxit sắt. Nước cấp cho sản
xuất giấy trắng cần phải được tách bỏ ion kim loại nặng và tách lọc các chất cặn mịn.
2.2.2.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ và ánh sáng
Khi giấy chịu tác dụng của nhiệt độ và tiếp xúc với ánh sáng mặt trời thì sẽ làm
giảm độ trắng của giấy, hiện tượng này gọi là hiện tượng hồi màu hoặc hiện tượng lão
8


hóa của giấy, gây tác hại cho quá trình bảo quản và sử dụng giấy vì nó làm giảm mỹ
quan và chất lượng của sản phẩm.

Để giảm sự ngã vàng của giấy trắng người ta có thể áp dụng nhiều biện pháp
công nghệ như: rửa bột sau nấu, sau tẩy thật sạch, chọn hóa chất và quy trình tẩy cho
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 các loại giấy vừa có độ trắng cao vừa có độ hồi màu thấp.
2.2.3. Sử dụng chất làm trắng quang học để tăng độ trắng cho giấy [3]
Bản chất tác dụng của chất làm trắng quang học (thường gọi là OBA – Optical
Brightening Agents) là các chất này có khả năng hấp thụ các tia cực tím trong ánh sáng
mặt trời rồi phản xạ lại thành các tia nhìn thấy được, vì vậy làm tăng được cường độ
của tia phản xạ, làm cho người nhìn vào giấy có cảm giác là giấy trắng hơn. Sử dụng
chất làm trắng quang học là phương pháp làm trắng giấy hay được áp dụng vì nó có
một số ưu điểm vượt trội so với các phương pháp làm trắng giấy khác. Các ưu điểm đo
là:
-

Chất làm trắng quang học không làm hại đến các tính chất cơ lý của giấy

-

Chỉ cần một lượng rất nhỏ chất làm trắng quang học cũng làm tăng đáng kể độ

trắng cho giấy.
Tuy nhiên không phải trường hợp nào cũng có thể sử dụng chất làm trắng
quang học một cách hiệu quả được. Người ta không sử dụng chất làm trắng quang học
khi trong thành phần bột có chứa trên 20% bột xenlulo không tẩy hoặc bột cơ, bởi vì
các loại bột này có khả năng hấp thụ mạnh các tia cực tím, do vậy hạn chế tác dụng
của chất làm trắng quang học. Các nhà khoa học đã rút ra kết luận: Bột giấy, các loại
chất độn và hóa chất phụ gia khác càng có màu vàng thì càng làm giảm hiệu quả sử
dụng chất làm trắng quang học. Bởi vì những chất có màu vàng là do bản thân chúng
có khả năng hấp thụ những tia sáng có bước sóng ngắn như tia xanh, tím trong ánh
sáng mặt trời, vì vậy nên những tia này không còn trong tia phản xạ mà chỉ có những

tia màu vàng được phản xạ lại, do vậy ta nhìn thấy chúng có màu vàng.
Bản thân một số chất độn cũng có khả năng hấp thụ tia cực tím. Theo thứ tự
tăng dần của khả năng hấp thụ tia cực tím thì các chất độn được xếp như sau: Bột talc,
BaSO4, cao lanh, sulphua kẽm, dioxyt titan. Vì vậy nếu trong giấy mà dùng nhiều chất
độn này kèm với chất làm trắng quang học sẽ hạn chế tác dụng của chất làm trắng
9


quang học. Đối với các loại giấy sử dụng keo nhựa thông thì hiệu quả sử dụng chất
làm trắng quang học sẽ thấp hơn so với giấy không có keo nhựa thông, bởi vì ở điều
kiện pH thấp (pH = 4,5 ÷ 5 khi dùng keo nhựa thông, phương pháp xeo trong môi
trường acid) thì chất làm trắng quang học tác dụng kém hơn trong môi trường pH cao.
Vì vậy chất làm trắng quang học rất thích hợp cho việc làm tăng độ trắng của các loại
giấy vệ sinh và những loại giấy xeo trong môi trường kiềm như giấy in, giấy viết, giấy
photocopy, giấy ảnh, giấy in bản đồ…
2.3. Tổng quan về một số loại hóa chất, phụ gia sử dụng cho sản xuất giấy in tại
nhà máy giấy Bình An
2.3.1. Keo AKD (Alkyl ketene dimer)

Hình 2.3: Công thức hóa học của keo AKD (R = C14H29 đến C20H39)
Hoạt tính của AKD
AKD sẽ phản ứng với nhóm OH của xenlulo để tạo ra những cấu trúc ester β
keton (Hình 2.4)

10


Hình 2.4: Phản ứng giữa AKD và nhóm OH của xenlulo

11

Các dimer alkyl keten cũng phản ứng với nước để tạo ra axit β keton không
bền, làm giảm hiệu quả sử dụng của AKD (Hình 2.5)

Hình 2.5: Phản ứng thủy phân AKD
Cơ chế của sự tương tác
Tương tác giữa AKD và sợi xenlulo được giả thiết gồm 4 giai đoạn:
-

Quá trình phân tán các hạt AKD mang điện tích dương (nhờ các cation tinh bột

mang điện tích dương bám lên bề mặt trong quá trình nhũ hóa) vào trong các hạt xơ
sợi mang điện tích âm do lực hút tĩnh điện.
-

Các hạt keo được đun nóng chảy phủ lên bề mặt xơ sợi, tạo điều kiện cho phản

ứng giữa chúng với xơ sợi diễn ra.
-

Xảy ra phản ứng thủy phân giữa các hạt keo và xơ sợi. Phản ứng xảy ra càng

nhanh khi lượng nước bay hơi càng lớn.
-

Các hạt keo được định hướng sao cho đầu kỵ nước đưa ra ngoài để thực hiện

chức năng chống thấm.

12


Hạt AKD

Bề mặt sợi
Sự hấp phụ vô hiệu
(Không gia keo)
Gia nhiệt
Sự nóng chảy và chảy dàn
(Không gia keo)
Thời gian
Sự định hướng
(Có hiệu ứng gia keo)

Phần kỵ nước
Phân tử chất keo
Phần ưa nước

Hình 2.6: Sơ đồ minh họa cơ chế gia keo

Phương pháp bảo quản nhũ tương AKD
-

Để hạn chế phản ứng thủy phân của phân tử AKD trong quá trình bảo quản

người ta phải hạ pH của nhũ tương xuống trong khoảng 2,5 ÷ 3,5 bằng H2SO4 hoặc
HCl. Nếu pH > 6 thì phân tử AKD dễ tham gia phản ứng thủy phân, sau đó tiếp tục
tham gia phản ứng để tạo thành keton – không có tính chống thấm làm giảm hiệu quả
sử dụng keo AKD.

-

Vì pH của nhũ tương là môi trường axit nên thiết bị chứa hoặc xử lý nhũ tương

AKD trước khi gia vào bột giấy phải được làm bằng vật liệu chống axit ăn mòn.
-

Do thời gian bảo quản nhũ tương AKD có thể được khoảng một tháng nên nó

thường được mua về dưới dạng nhũ tương chuẩn bị sẵn. Trong quá trình vận chuyển từ
nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ, nhũ tương AKD thường được giữ ở nhiệt độ thích hợp là
13