TÌM HIỂU ẢNH HƯỞNG CỦA TINH BỘT CATION VÀ MEYPROID LÊN ĐỘ BỀN KÉO TỜ GIẤY CÓ ĐỊNH LƯỢNG 60gm2

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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÌM HIỂU ẢNH HƯỞNG CỦA TINH BỘT CATION VÀ
MEYPROID LÊN ĐỘ BỀN KÉO TỜ GIẤY CÓ ĐỊNH LƯỢNG
60g/m2

Họ và tên sinh viên : PHAN THỊ HỒNG HÀ
Ngành : CÔNG NGHỆ GIẤY - BỘT GIẤY
Niên Khóa : 2005- 2009

Tháng 07/2009


TÌM HIỂU ẢNH HƯỞNG CỦA TINH BỘT CATION VÀ MEYPROID LÊN
ĐỘ BỀN KÉOTỜ GIẤY CÓ ĐỊNH LƯỢNG 60g/m2

Tác giả

PHAN THỊ HỒNG HÀ

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

Giáo viên hướng dẫn :
ThS. LÊ TIỂU ANH THƯ

Tháng 07/2009

i


LỜI CẢM TẠ
Luận văn tốt nghiệp hoàn thành nhờ sự giúp đỡ tận tình của:
- Cô Ths.Lê Tiểu Anh Thư đã tận tình dạy dỗ và hướng dẫn trong suốt quá trình
thực hiện đề tài.
- Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM cùng quý thầy cô Khoa
Lâm Nghiệp, thầy cô bộ môn cơ sở đã dạy dỗ tôi trong suốt thời gian học tại
trường.
- Ban Giám Đốc công ty TNHH Glatz đã cung cấp nguyên liệu và hóa chất thí
nghiệm thực hiện đề tài. Và toàn thể nhân viên đã chỉ bảo tân tình cho tôi
những kiến thức thực tế trong quá trình thực tập ở công ty.
- Ks Hồ Thị Thùy Dung, 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 tôi trong suốt thời gian thực hiện thí nghiệm.
- Gia đình của tôi đã luôn động viên và ủng hộ tôi trong suốt chặng đường học
tập.
- Các bạn lớp DH05GB đã nhiệt tình giúp đỡ và đóng góp ý kiến hoàn thiện đề
tài.
TP HCM, ngày 11 tháng 07 năm 2009

ii


TÓM TẮT
Đề tài “Tìm hiểu ảnh hưởng của tinh bột cation và Meyproid lên độ bền
kéo tờ giấy có định lượng 60g/m2” được thực hiện tại phòng thí nghiệm Nghiên cứu
và chế biến lâm sản giấy và bột giấy trường ĐH Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh từ ngày
15/04/2009 đến ngày 01/06/2009.

Quá trình tiến hành thí nghiệm sử dụng nguyên liệu với tỉ lệ phối trộn 1
NBKP:1 LBKP. Thí nghiệm được thực hiện bằng cách thay đổi lượng tinh bột cation
thay đổi gia vào tờ handsheet lần lượt là 0%, 0,5%, 1,0%, 1,5%, 2,0%, 2,5% so với
khối lượng bột khô tuyệt đối. Sau đó tiến hành làm thí nghiệm tương tự với Meyproid
với lượng cho vào là 0,5%, 1,0%, 1,5%, 2,0%, 2,5%. Đồng thời kiểm tra độ bền giấy
đạt được với mỗi liều lượng cho vào, từ đó có thể so sánh hiệu quả của tinh bột cation
và Meyproid đối với độ bền kéo của giấy có định lượng 60g/m2. Chú ý trong quá trình
tiến hành thí nghiệm phải cố định các yếu tố khác để cho được kết quả chính xác.
Kết quả đạt được: độ bền kéo khi sử dụng tinh bột cation ở mức 0,5% so với bột
KTD tăng 9,42% so với không sử dụng tinh bột cation, ở mức 1% là 13,04%, 1,5% là
18,87%, 2% là 24,03%, 2,5% là 29,43%. Độ bền kéo khi sử dụng Meyproid ở mức
0,5% tăng 11,95% so với khi chưa sử dụng Meyproid, 1% tăng 17,75%, 1,5% tăng
19,74%, 2% tăng 28,30%, 2,5% tăng 36,49%. Như vậy ta thấy rằng độ bền kéo khi sử
dụng Meyproid cao hơn khi sử dụng tinh bột cation.

iii


MỤC LỤC
Chương 1 MỞ ĐẦU.......................................................................................................1
U

1.1.Đặt vấn đề..................................................................................................................1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................................1
1.3. Giới hạn đề tài .........................................................................................................1
Chương 2 TỔNG QUAN...............................................................................................2
2.1 Giới thiệu về phụ gia sử dụng trong ngành giấy .......................................................2
2.2 Độ bền cơ lý của giấy ................................................................................................3
2.3 Tầm quan trọng và ứng dụng của chất gia cường khô ..............................................3
2.4 Chất gia cường khô từ tinh bột ..................................................................................4

2.4.1 Nguyên liệu để sản xuất tinh bột ............................................................................4
2.4.2 Quá trình tổng hợp tinh bột ....................................................................................5
2.4.3 Thành phần hóa học................................................................................................5
2.4.4 Tính chất gia keo của tinh bột ................................................................................6
2.4.5 Các yếu tố ảnh hưởng hiệu quả sử dụng tinh bột ...................................................7
2.4.5.1 Ảnh hưởng của quá trình hồ hóa tinh bột:...........................................................7
2.4.5.2 Ảnh hưởng của mật độ điện tích của tinh bột cation...........................................8
2.4.5.3 Các dẫn xuất anionic và lưỡng tính .....................................................................9
2.4.5.4 Độ dẫn điện..........................................................................................................9
2.4.5.5 pH ......................................................................................................................10
2.4.5.6 Tạp chất anionic ...............................................................................................10
2.4.5.7 Các hệ bảo lưu ...................................................................................................10
2.5. Nhựa cây làm chất keo bền khô .............................................................................11
2.6. CMC sử dụng làm chất tăng bền khô .....................................................................12
2.7. Chất keo bền khô tổng hợp
3.1 Nội dung nghiên cứu ...............................................................................................16
3.2 Thời gian và địa điểm nghiên cứu ...........................................................................16
3.2.1 Thời gian nghiên cứu............................................................................................16
3.2.2 Địa điểm nghiên cứu.............................................................................................16
3.3 Vật liệu và thiết bị thí nghiệm .................................................................................16
iv


3.3.1 Vật liệu thí nghiệm ...............................................................................................16
3.3.2 Dụng cụ thí nghiệm ..............................................................................................17
3.4 Phương pháp nghiên cứu .........................................................................................17
3.4.1 Quy trình bố trí thí nghiệm thể hiện ở hình 3.1....................................................18
3.4.2 Mô tả quá trình thí nghiệm ...................................................................................19
3.4.3 Phương pháp thực hiện.........................................................................................20
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...................................................................22

4.1 Ảnh hưởng của tinh bột cation lên độ bền kéo........................................................22
4.2 Ảnh hưởng của Meyproid lên độ bền kéo ...............................................................23
4.3 So sánh ảnh hưởng của tinh bột cation và meyproid lên độ bền kéo ......................24
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................25
5.1. Kết luận...................................................................................................................25
5.2. Kiến nghị ................................................................................................................25
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................27
PHỤ LỤC

v


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
APAM

Anionic Polyacrylamid

CMC

Carboxymethyl cellulose

CPAM

Cationic Polyacrylamid

KTD

Khô tuyệt đối

LBKP

Large bleached kraft paper

SCAN

Scandinavian Pulp, Paper and Board Testing Committee

SR

Schopper Reigler

STT

Số thứ tự

NBKP

Needle bleached kraft paper

PAM

Polyacrylamid

vi


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Phân tử amylose .............................................................................................6
Hình 2.2: Phân tử amylopectin ......................................................................................6
Hình 2.3: Phản ứng điều chế tinh bột cation từ tinh bột tự nhiên ..................................7

Hình 3.1: Sơ đồ khối bố trí thí nghiệm.........................................................................18
Hình 4.1: Đồ thị thể hiện sự ảnh hưởng của tinh bột cation lên độ bền kéo ................22
Hình 4.2: Đồ thị thể hiện sự ảnh hưởng của meyproid lên độ bền kéo ........................23
Hình 4.3: Biểu đồ so sánh ảnh hưởng của tinh bột cation và meyproid lên độ bền kéo
.......................................................................................................................................24

vii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Các thành phần hóa học của nguyên liệu tinh bột ......................................5
Bảng 2.2: Cường độ điện tích của một số polymer cationic.......................................8
Bảng 3.1: Các thông số kỹ thuật cơ bản của tinh bột cation TAP-GD .....................17
Bảng 3.2: Các thông số kỹ thuật cơ bản của tinh bột Meyproid...............................17
Bảng 3.3: Lượng tinh bột cation và Meyproid(%) cho vào huyền phù bột qua các
lần thí nghiệm ............................................................................................................19

viii


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Để nâng cao đặc tính của giấy, đáp ứng khả năng đa dạng của giấy trong mọi
lĩnh vực sử dụng, trong quá trình sản xuất giấy người ta thêm vào nguyên liệu
xenluloza các chất phụ liệu. Và độ bền khô của tờ giấy là một trong những tính giấy
được quan tâm nhiều nhất.
Độ bền của giấy có thể được làm tăng bằng cách làm thay đổi thành phần xơ
sợi, ví dụ tăng tỉ lệ bột hóa sợi dài giảm hàm lượng chất độn. Thay đổi các điều kiện
vận hành cũng có thể cải thiện độ bền, ví dụ bằng cách cải thiện sự tạo hình tờ giấy,

phát triển pH, hoặc thêm quá trình ép ướt,…
Tuy nhiên, đối với bột hóa, thủy hóa và chổi hóa có lẽ vẫn là phương pháp
thông dụng nhất để phát triển độ bền một khi những bất lợi của quá trình này được hạn
chế đúng mức. Còn sự lựa chọn chất gia cường khô là một lựa chọn có tính thực tế. Và
tinh bột biến tính là một trong những chất thường dùng làm keo bền khô trong sản xuất
giấy. Vì vậy vấn đề đặt ra là lượng gia tinh bột biến tính vào huyền phù bột bao nhiêu
là hợp lí và loại tinh bột nào cho độ bền tờ giấy tốt hơn. Đó là lí do tôi thực hiện đề tài
“Tìm hiểu ảnh hưởng của tinh bột cation và Meyproid lên độ bền kéo tờ giấy có định
lượng 60g/m2”
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Tìm hiểu ảnh hưởng của Meyproid và tinh bột cation lên độ bền tờ giấy có định
lượng 60g/m2 với lượng gia vào khác nhau. Từ đó so sánh và tìm ra chất có hiệu quả
tối ưu đối với độ bền của giấy có định lượng 60g/m2.
1.3. Giới hạn đề tài
Đề tài chỉ thay đổi lượng tinh bột cation và tinh bột meyproid vào huyền phù
bột và theo dõi độ bền kéo trong khoảngg 0% đến 2,5% so với khối lượng bột khô
tuyệt đối. Cố định các yếu tố : tỉ lệ phối trộn bột, nồng độ bột, nồng độ tinh bột, độ
nghiền, pH qua các lần thí nghiệm. Đề tài không tìm hiểu về chi phí của hai loại tinh
bột trên.

1


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Giới thiệu về phụ gia sử dụng trong ngành giấy (Nguồn: Theo Cao Thị Nhung,
2003, Công Nghệ Sản Xuất Bột Giấy Và Giấy)
Trong quá trình sản xuất giấy ngoài nguyên liệu cơ bản là bột giấy, người ta còn
sử dụng thêm các hóa chất trộn vào trong huyền phù bột giấy trước khi xeo, nhằm mục
đích truyền cho giấy những tính chất riêng biệt mà mình bột giấy không mang lại cho

giấy. Những hóa chất đó được gọi là các chất phụ gia. Các chất phụ gia thường được
phân loại theo tác dụng của chúng thành những nhóm chất sau đây:
-

Chất độn: là những bột mịn vô cơ có màu trắng, không tan trong nước.

Chúng được sử dụng để lấp đầy những khoảng trống giữa các xơ sợi bột làm tăng độ
trắng, tăng độ đục cho giấy, làm giảm sự biến dạng của tờ giấy khi gặp nước và hạ giá
thành sản phẩm. Chất độn thường là những chất khoáng có sẵn trong tự nhiên như bột
đá vôi (CaCO3), bột đất sét (cao lanh: Al2O3.SiO2), bột talc hoặc bột nhân tạo như
đioxit titan (TiO2).
-

Chất keo chống thấm: là những chất sử dụng để làm giảm khả năng hấp thụ

nước của giấy, làm cho giấy trở nên không thấm khi gặp nước. Có hai phương pháp
gia keo:
Gia keo nội bộ: dùng những chất có tính kị nước như keo nhựa thông, keo
AKD, keo ASA, … trộn chung với bột giấy trước khi xeo.
Gia keo bề mặt: dùng những chất có tính tạo màng như keo tinh bột, keo
polyvinylalcol, CMC, … để tráng phủ lên bề mặt tờ giấy.
-

Chất bảo lưu: là những chất được sử dụng nhằm mục đích giữ lại được

nhiều hơn trên mặt lưới máy xeo những hạt mịn: xơ sợi mịn, các hạt chất độn, các hạt
keo chống thấm có trong thành phần bột giấy trong quá trình xeo giấy. Những chất bảo
lưu thông dụng là phèn nhôm, tinh bột cation, PAM (Polyacrylamid), các chất trong hệ
bảo lưu một thành phần, hai thành phần và hệ bảo lưu vi hạt.
2

-

Chất keo bền khô: là những chất được sử dụng để làm tăng độ bền cơ lý của

giấy khi tấm giấy ở trạng thái khô.
-

Chất keo bền ướt: là những chất được sử dụng để làm tăng độ bền cơ lý của

giấy khi tấm giấy ở trạng thái ướt. Những chất keo bền ướt thông dụng là: keo
ureformaldehyd, keo melamine formaldehyd.
-

Chất tạo màu: là những chất dùng để xeo các loại giấy có màu sắc khác

nhau và chất làm trắng quang học.
2.2 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 lên giấy.
Độ bền cơ lý của tấm giấy được biểu thị qua các chỉ số sau:
-

Độ chịu kéo (chiều dài đứt) của giấy: là khả năng chịu lực kéo của giấy trên

máy đo chuyên dụng.
-

Độ chịu xé: là khả năng chịu được lực bằng bao nhiêu khi tờ giấy bị xé trên

máy đo chuyên dụng.
-

Độ chịu gấp: là khả năng chịu được bao nhiêu lần gấp qua gấp lại của tờ

giấy trên máy đo chuyên dụng.
-

Độ chịu bục: là khả năng của giấy chịu được áp lực tối đa bằng bao nhiêu

cho tới trước khi bị thủng khi mẫu giấy được đo trên máy đo chuyên dụng.
2.3 Tầm quan trọng và ứng dụng của chất gia cường khô (Nguồn: Theo Cao Thị
Nhung, 2003, Công Nghệ Sản Xuất Bột Giấy Và Giấy).
Độ bền khô là một tính chất quan trọng của tờ giấy trên máy xeo, mà chủ yếu
có từ sự hình thành liên kết giữa các xơ sợi khi mạng xơ sợi hình thành và được sấy.
Độ bền thực sự của tờ giấy phụ thuộc vào độ bền của xơ sợi đơn và của các liên kết
giữa các xơ sợi, số lượng liên kết và sự phân bố giữa các liên kết (nghĩa là sự tạo hình
tờ giấy). Tuy nhiên, chất gia cường khô làm phát triển một hoặc nhiều đặc tính nhưng
không phát triển độ bền của xơ sợi đơn.
Độ bền của giấy có thể được gia tăng khi làm tăng số liên kết hydro giữa các
phân tử xenlulo và điều này có thể thực hiện bằng hai cách:

3


-

Phương pháp cơ học: đó là phương pháp thực hiện quá trình thủy hóa và

chổi hóa xơ sợi. Tuy nhiên, quá trình nghiền này tiêu tốn nhiều năng lượng, có khả
năng làm cắt ngắn xơ sợi và làm giảm độ bền xé.
-

Phương pháp hóa học: phương pháp hóa học là sử dụng chất phụ gia – được

gọi là chất gia cường khô. Chúng có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp. Khái quát,
chúng cung cấp thêm một số liên kết hydro cho sợi, đây là quá trình hydrat hóa sợi có
bản chất hóa học, nó không cắt ngắn xơ sợi và do vậy không làm giảm độ bền xé. Việc
sử dụng chất gia cường khô còn làm tăng độ bảo lưu các hạt mịn và tăng độ thoát nước
cho đệm sợi trên lưới.
Chất gia cường khô thông thường tan trong nước, các polymer ưa nước, (thiên
nhiên hoặc tổng hợp). Các thương phẩm nổi bật nhất là:
9 Tinh bột biến tính
9 Keo thực vật
9 Carbonxylmethyl xenlulo
9 Các polymer tổng hợp
2.4 Chất gia cường khô từ tinh bột (Nguồn: Theo Nguyễn Thị Ngọc Bích, 2003, Kỹ
Thuật Xenlulô Và Giấy)
2.4.1 Nguyên liệu để sản xuất tinh bột
Mặc dù tinh bột có mặt trong tất cả các loại cây, nhưng việc sản xuất chỉ kinh tế
khi tinh bột được trích từ một vài loại cây đặc chủng. Nổi bật nhất là khoai tây, khô,
lúa mì và khoai mì. Ở Phần Lan, tinh bột cũng được trích từ lúa mạch và ở châu Á từ
tinh bột khoai mì và ứng dụng của nó phát triển rất nhanh. Ngô được trồng ở Mỹ và
chỉ chứa tinh bột loại amylopectin.

4


Bảng 2.1 Các thành phần hóa học của nguyên liệu tinh bột

%

Khoai tây

Ngô

Lúa mạch

Lúa mì

Bột khoai mì

Hàm lượng ẩm

70 - 85

7 - 23

13

10 - 13

60 - 75

Tinh bột

13 - 25

54 - 66

56 - 64

54 - 65

20 - 30

Protein

1-4

7 - 12

7 - 10

9 - 15

1

0.02 - 0.1

3-5

2-3

1-2

Xơ sợi

0.2 - 3

2-3

10 - 13

2-4

Các chất vô cơ

0.4 - 2

1-3

2

2

1

1-3

1

1

Chất béo

Đường

2

2.4.2 Quá trình tổng hợp tinh bột
Tinh bột là một loại tài nguyên thiên nhiên có thể phục hồi lại. Tinh bột được
hình thành từ carbon dioxide và nước bởi sự tổng hợp sinh học, dưới ảnh hưởng của
ánh sáng mặt trời. Để tạo 1 tấn tinh bột yêu cầu 1,5 tấn carbon dioxide và 0.6 tấn nước.
Sự tổng hợp sinh học giải phóng 1,1 tấn oxygen. Tinh bột là một carbon hydrate xuất
hiện tự nhiên trong các cây trồng. Nó được tập trung hạt, rễ, củ của cây, thực hiện
chức năng dự trữ dinh dưỡng trong thời kỳ mới phát triển.
2.4.3 Thành phần hóa học
Tinh bột là một polymer glucose trong đó các đơn vị anhydroglucose liên kết
với nhau bởi liên kết 1,4-α-D-glucosidic. Các mạch glucose là mạch thẳng (amylose)
và mạch nhánh (amlopectin). Chiều dài mạch của amylose ngắn hơn amylopectin.
Trong trường hợp thông thường, phần tỷ lệ amylose thấp, nghĩa là khoảng 20% - 25%.
Kích thước của mạch tinh bột cũng thay đổi phụ thuộc vào loại thực vật mà tinh bột
được trích ra. Tinh bột có mặt trong các loại cây dưới dạng các hạt nhỏ (2 - 150µm).

5


Hình 2.1: Phân tử amylose

Hình 2.2: Phân tử amylopectin
2.4.4 Tính chất gia keo của tinh bột
Tính chất gia keo của tinh bột có liên quan đến mật độ các nhóm hydroxyl mà
có khả năng hình thành liên kết hydro. Trong một dung dịch (dung môi là nước), liên
kết hydro hình thành giữa nhóm hydroxyl và phân tử nước, tinh bột kết dính với nước
bằng liên kết hydro. Đó là một đặc tính quan trọng, ví dụ trong quá trình chuẩn bị màu
để tráng phấn. Phân tử nước bay hơi trong quá trình sấy và liên kết hydro hình thành
giữa tinh bột và xơ sợi hoặc các thành phần khác được sử dụng trong huyền phù bột
giấy. Tinh bột sẽ tác dụng như một chất gia cường khô trong giấy.
Tinh bột không tan trong nước lạnh. Khi hỗn hợp tinh bột và nước được đun

nóng, các mạch tinh bột tách rời nhau và tinh bột bắt đầu hòa tan, tại một nhiệt độ nào
đó thì có sự gel hóa, độ nhớt của dung dịch tăng đột ngột. Khi dung dịch nguội, mạch
tinh bột kết hợp lại, thông qua liên kết hydro và độ nhớt một lần nữa tăng lên. Trong
một dung dịch loãng, các mạch tinh bột đã kết hợp lắng xuống đáy của thùng chứa
nhưng trong một dung dịch đặc, chúng hình thành gel 3 chiều.

6


Để tăng sự tương tác với sợi tinh bột cần được biến tính. Phổ biến nhất là nó
được bổ sung những nhóm chức để có điện tích bề mặt trái dấu với điện tích bề mặt
sợi, gọi là tinh bột cationic. Thông thường lượng tinh bột cationic dùng là 0.2% - 2.5%
so với hàm lượng chất rắn phần ướt. Khi hàm lượng dưới 1% và các yếu tố phá hủy
không quá mức, sự hấp thụ tinh bột đạt đến gần 100%.

Hình 2.3: Phản ứng điều chế tinh bột cation từ tinh bột tự nhiên
2.4.5 Các yếu tố ảnh hưởng hiệu quả sử dụng tinh bột (Nguồn: Theo Nguyễn Thị
Ngọc Bích, 2003, Kỹ Thuật Xenlulô Và Giấy)
2.4.5.1 Ảnh hưởng của quá trình hồ hóa tinh bột:
Tinh bột tự nhiên hoặc tinh bột cation đều cần phải hồ hóa thì mới có hiệu quả
làm tăng độ bền khô cho giấy. Vì chỉ sau khi được hồ hóa ở nhiệt độ cao trong nước
thì tinh bột mới tan và phân tán được đều trong huyền phù bột giấy.
Có hai phương pháp hồ hóa tinh bột:
-

Phương pháp nấu gián đoạn: tinh bột sau khi được nhào với nước, thì được

cho vào nồi nấu gián đoạn, trong đó nó được khuấy trộn liên tục và gia nhiệt trực tiếp
bằng hơi nóng lên đến nhiệt độ 95oC và giữ ở nhiệt độ này trong khoảng 20 – 30 phút
để hoàn thiện quá trình hồ hóa của tinh bột.

-

Phương pháp nấu liên tục: hòa tinh bột vào nước lạnh rồi dòng này được

bơm liên tục qua thiết bị nấu liên tục. Trong thiết bị nấu này, dòng tinh bột được gia
nhiệt trực tiếp bằng hơi nước áp lực cao và nồi nấu luôn được giữ ở nhiệt độ 120 –
135oC. Thời gian lưu của dòng tinh bột trong thiết bị nấu được điều chỉnh sao cho tinh
bột được tan hoàn toàn. Nếu nhiệt độ trong thiết bị nấu cao quá hoặc thời gian lưu lâu
7


quá thì tinh bột sẽ bị thủy phân, đứt mạch, độ nhớt của hồ tinh bột giảm và kết quả là
hiệu quả sử dụng tinh bột sẽ giảm. Thường thì độ nhớt của hồ tinh bột nấu bằng
phương pháp liên tục bao giờ cũng thấp hơn so với nấu gián đoạn. Ngày nay phương
pháp nấu liên tục hay được áp dụng hơn so với phương pháp gián đoạn.
Sau khi kết thúc giai đoạn hồ hóa ở cả hai phương pháp nấu trên, nếu muốn bảo
quản hồ tinh bột trong một thời gian thì phải bơm hồ tinh bột ngay sang thùng chứa
tinh bột bảo quản. Trong quá trình bảo quản, càng ít đụng chạm đến hồ tinh bột này
càng tốt hoặc giữ ở chế độ khuấy trộn ôn hòa nhất để tránh hiện tượng vữa của hồ tinh
bột. Nhiệt độ trong thùng chứa này phải duy trì ở 60 – 80oC cho đến khi hồ tinh bột
được sử dụng.
Trước khi sử dụng hồ tinh bột để gia vào dòng bột trước khi xeo thì phải hòa
loãng hồ tinh bột tới nồng độ dưới 1%. Như vậy tinh bột mới dễ phân tán đều trong bột
giấy.
2.4.5.2 Ảnh hưởng của mật độ điện tích của tinh bột cation
Mật độ điện tích của tinh bột cation được biểu thị bằng đơn vị là mequiv./g.
Các chất tích điện dương khác nhau thì có mật độ điện tích khác nhau.
Bảng 2.2: Cường độ điện tích của một số polymer cationic
Polymer

Cường độ điện tích, mequiv./g

Tinh bột cationic, độ thế (D.S) 0.035

0.2

Tinh bột cationic, D.S 0.050

0.3

Polyaluminum chloride (PAC)

3.3

Polyethylene imine (PEI)

5.1

Polydiallyl-dimethyl ammonium chloride

6.6

(PDACMAC)
Polyacrylamide , 60% độ cation

8.5

Theo bảng 2.2 thì mật độ tích điện của các chất tích điện dương như sau: PAM
>PEI > PAC >tinh bột cation (có D.S = 0,05) >tinh bột cation (có D.S = 0,035). Mật
độ điện tích càng cao thì khả năng trung hòa vớ độ điện âm của xơ sợi và các hạt mịn

khác trong huyền phù bột càng cao, nghĩa là càng tốn ít lượng chất cation polymer cần

8


gia vào dòng bột. Thí dụ: nếu cần sử dụng cation polymer thì dùng PAM sẽ cần gia
một lượng ít hơn so với dùng tinh bột.
2.4.5.3 Các dẫn xuất anionic và lưỡng tính
Các dẫn xuất tinh bột anionic và lưỡng tính (chứa các nhóm cationic và anionic)
cũng được ứng dụng trong phần ướt.
Tinh bột anionic được sử dụng trong các hệ bột giấy cationic axit mạnh và
trong hệ bảo lưu hai thành phần (với vai trò như là một thành phần anionic). Tinh bột
anionic có thể được sử dụng để trung hòa các hệ quá anionic và đồng thời cải thiện bảo
lưu tinh bột và bảo lưu toàn bộ.
Tinh bột lưỡng tính thực hiện chức năng trong phạm vi pH rộng hơn tinh bột
cationic. Nhờ có tính phân cực tương phản của các điện tích của chúng, tinh bột lưỡng
tính có thể hình thành mạng ba chiều và làm tăng khả năng phát triển liên kết giữa xơ
sợi. Tinh bột lưỡng tính cũng được đề nghị nên sử dụng đối với hệ huyền phù bột phức
tạp có chứa nhiều thành phần.
Tinh bột cationic được sản xuất từ tinh bột khoai tây có bản chất lưỡng tính, vì
tinh bột khoai tây tự nhiên có chứa nhóm anion phosphate. Vì đặc trưng lưỡng tính của
chúng, tinh bột khoai tây sử dụng trong phần ướt là lựa chọn đáng tin cậy nhất. Trong
huyền phù bột kiềm tính với độ dẫn điện cao, tinh bột cationic từ khoai tây cho hiệu
quả gia keo nhiều hơn các loại tinh bột cationic khác.
2.4.5.4 Độ dẫn điện
Độ dẫn điện nước trắng là một yếu tố quyết định trong bảo lưu tinh bột. Theo
một vài nghiên cứu, độ dẫn điện hơn quá 5000 µS/cm làm cho bảo lưu tinh bột không
thể xảy ra độ dẫn 2000 µS /cm có thể được lưu ý như là giá trị tới hạn. Khi giá trị này
bị vượt qúa, bảo lưu tinh bột giảm rất rõ.
Đó là tới hạn mà các chất điện ly làm sinh ra độ dẫn điện quá cao của huyền

phù bột. Các ion có hóa trị gây ảnh hưởng sự làm sút kém bảo lưu tinh bột hơn 10 lần
các ion hóa trị một. Sự hấp phụ của tinh bột lên canxi carbonate bị cản trở nhất bởi
canxi. Các ion Ca2+ làm tăng số mạng điện tích cationic, do đó làm cản trở tương tác
giữa tinh bột cationic và bề mặt anion carbonate. Ngược lại, anion sulphate được cho
là thực hiện một ảnh hưởng đối và làm tăng sự hấp phụ tinh bột. Kết quả tương tự
cũng có được khi nghiên cứu sự hấp phụ của tinh bột lên xenluloz và ảnh hưởng của
9


các chất điện ly. Khi hàm lượng muối tăng, phân tử tinh bột co lại và không phản ứng
hiệu quả như tại hàm lượng chất điện ly thấp. Giải thích được đề nghị là lớp điện tích
kép hình thành trên bề mặt xơ sợi bị mỏng đi khi nồng độ chất điện ly cao và làm cho
sự hấp phụ tinh bột giảm. Theo nhiều khảo sát nhau, thì khi vượt quá 200mg/l ion
Cannxi trong huyền phù bột làm giảm đáng kể bảo lưu tinh bột.
2.4.5.5 pH
Các tinh bột cationic có các nhóm thế ammonium bậc ba trong phân tử cần
được protorn hóa thành cation. Vì vậy, nó chỉ phản ứng trong môi trường axit và
chúng sẽ mất hoạt tính khi pH tăng. Các tinh bột cationic bậc bốn là cation trong phạm
vi 4-9, hiện nay được sử dụng phổ biến hơn.
pH ảnh hưởng hoạt động của tinh bột theo nhiều cách khác nhau. Điện tích
anionic của xơ sợi tăng khi pH trở nên cao hơn. Điều này làm kết dính tinh bột chặt
hơn lên xơ sợi và sẽ tăng bảo lưu tinh bột.
2.4.5.6 Tạp chất anionic
Nguyên liệu gỗ là nguồn gốc chính của các chất anionic có hại (cũng được gọi
là “tạp chất”). Đặc biệt là bột mài, bột nhiệt cơ (TMP) và bột thu hồi chứa nhiều tạp
chất anionic. Chất này có xu hướng tích lũy trong nước tuần hoàn của máy xeo. Khi hệ
thống nước càng kín, sự tích lũy ngày càng rõ hơn. Tạp chất anionic phản ứng với chất
phụ gia cationic, ví dụ tinh bột cationic hay chất trợ bảo lưu cationic và do đó làm
giảm hiệu quả của các tác chất sử dụng. Các thành phần này cũng gây ra vấn đề dính
lưới và trong trường hợp xấu nhất có thể làm bít lưới. Thêm chất định vị trước khi cho

tinh bột cationic sẽ sinh ra ảnh hưởng phối hợp có lợi đáng kể. Một trong những ảnh
hưởng có lợi thông thường nhất là sự hấp phụ tinh bột lên xơ sợi và chất độn tốt hơn,
điều này nghĩa là bảo lưu toàn hệ cao hơn. Độ bền của giấy được nâng lên vì tinh bột
hình thành các liên kết với các xơ sợi, không với tạp chất. Các chất định vị điển hình là
polyaluminum chloride, polyacrylamide, polyethyleneimine. Các chất định vị dẫn xuất
từ tinh bột cũng chứng tỏ là loại tạp chất có hiệu quả.
2.4.5.7 Các hệ bảo lưu
Tinh bột cationic là một polymer bảo lưu rất tốt nhờ có kích thước và điện tích
cationic lớn. Mặc dù tinh bột phần ướt được sử dụng để cải thiện độ bền, nó còn có tác
dụng như chất trợ bảo lưu. Tinh bột được sử dụng rất nhiều cùng với PAM anionic
10


hoặc keo silica. Trong các hệ bảo lưu mà polyacrylamide cationic được sử dụng như
một chất trợ bảo lưu – một mình hoặc kết hợp với một chất anionic (trong hệ hai thành
phần) và tinh bột không được sử dụng như một thành phần của hệ bảo lưu, đặc biệt
nên chú ý vị trí gia keo của tinh bột và hàm lượng tinh bột đưa vào phần ướt. Tinh bột
cạnh tranh vào những điểm anionic với chất bảo lưu cationic. Nếu như tinh bột được
cung cấp quá gần với chất trợ bảo lưu, tinh bột không có khả năng kết dính với xơ sợi
bởi vì chất bảo lưu cation nhiều hơn có thể chiếm giữ tất cả các điểm anion tự do sẵn
có. Trong trường hợp này, bảo lưu tinh bột kém và độ bền giấy giảm. Tình trạng này
có thể được hạn chế bằng cách dời điểm cho tinh bột xa khỏi thùng đầu.
Ngoài ra, còn có lí do khác gây ra bảo lưu tinh bột kém như khi có nhiều chất
phụ gia được sử dụng trong sản xuất giấy có bản chất cationic. Trong các trường hợp
này, bảo lưu tinh bột kém vì sụ thiếu của các vị trí anionic tự do và lượng cation đưa
vào hệ phải giảm. Phèn nhôm, clorua polyaluminum, hoặc chất trợ bảo lưu cationic là
nguyên nhân chủ yếu của hiện tượng này. Sự giảm các thành này có thể làm điện tích
anionic nhiều hơn và sẽ có lợi đến bảo lưu tinh bột cũng như đối với bảo lưu toàn hệ
thống.
2.5. Nhựa cây làm chất keo bền khô (Nguồn: Theo Nguyễn Thị Ngọc Bích, 2003,

Kỹ Thuật Xenlulô Và Giấy)
Nhựa được dùng thông dụng nhất là loại nhựa thực vật (nhựa cây). Nó là
polymer carbohydrate chứa galactose và mannose. Tỷ lệ của hai thành phần có thể
thay đổi phụ thuộc vào nguồn gốc của hạt đem ép nhựa, nhưng thông thường cứ một
đơn vị galactose thì có hai đơn vị mannose. Nhựa cây là một polymer không độc và
được dùng như một tác nhân làm đặc cho sự hấp phụ và tạo liên kết hydro với chất
khoáng và bề mặt xenlulo. Sự ete hóa với các tác chất không ion, anion, cation đã mở
rộng ứng dụng của nhựa. Ứng dụng của nó rất giống với các loại tinh bột.
Khi dùng như một phụ gia trong phần ướt, nhựa thực vật này bổ sung thêm
hemixenlulo tự nhiên cho sự liên kết của giấy. Có giả thiết cho rằng những tác động
của lực Van Der Waals và liên kết hydro là những nhân tố chủ yếu cho sự cải thiện sau
này. Những thuận lợi thu được khi cho thêm nhựa cây và huyền phù bột giấy là:

11


- Độ bền: độ bục, độ bền gấp, độ bền kéo của giấy tăng. Độ bền xé cũng có thể
được cải thiện bởi vì độ kháng kéo tốt hơn làm giảm nhu cầu quá trình nghiền bột giấy
(giảm sự cắt sợi).
- Lực dính bám: lực dính bám (lực cần thiết đẩy sơ sợi ra khỏi bề mặt tờ giấy)
tăng.
- Tác dụng thủy hóa: hemixenlulo (galactomanan) góp phần tạo liên kết với
nước (thủy hóa) và giảm quá trình nghiền bột nghĩa là giảm tiêu tốn năng lượng
- Độ chịu nén: (cho loại cactong làn sóng) tăng.
- Độ xốp: độ xốp của giấy giảm.
- Bảo lưu thành phần mịn và thoát nước: bảo lưu thành phần mịn tăng. Đặc biệt,
nhựa guar cationic rất hiệu quả như chất trợ bảo lưu và trợ thoát nước.
- Tốc độ máy: có thể thực hiện tốc độ sản xuất cao hơn bởi đã cải thiện độ thoát
nước.
2.6. CMC sử dụng làm chất tăng bền khô (Nguồn: Theo Nguyễn Thị Ngọc Bích,

2003, Kỹ Thuật Xenlulô Và Giấy)
CMC là một carboxylate dẫn xuất của xenlulo hòa tan được trong nước. kích
thước phân tử và hàm lượng carboxyl thay đổi giữa các loại. Với môt ít ngoại lệ, sử
dụng CMC cho phụ gia phần ướt như một tác nhân bền khô bị hạn chế với giấy đặt
biệt, mang lại chi phí cao cho các sản phẩm này. Vì CMC là một anionic (nó chứa
nhóm carboxyl), nó cần thiết cationic cho sự bảo lưu, thông thường là phèn. Sử dụng
phèn làm hạn chế sử dụng CMC đối với hệ bột axit.
2.7. Chất keo bền khô tổng hợp (Nguồn: Theo Nguyễn Thị Ngọc Bích, 2003, Kỹ
Thuật Xenlulô Và Giấy)
Chất gia cường khô thông dụng nhất là polyacrylamide. Polymer cơ sở là mạch
thẳng và không tích điện. Tuy nhiên, cả polymer anionic và cationic đều có thể được
sản xuất bằng cách thay đổi quy trình sản xuất. Các polyacrylamide không tích điện
đôi khi cũng được sử dụng như chất phụ gia trong sản xuất giấy; các polymer không
ion này thực ra là các sản phẩm anionic yếu, với một hàm lượng nhỏ các nhóm
carboxyl. Các keo polyacrylamide cationic tương tác trực tiếp với xơ sợi, không có
yêu cầu đặt biệt nào về chất trợ bảo lưu. Các keo polyacrylamide cationic yêu cầu bổ
sung thêm phèn hoặc các phụ gia cationic khác làm chất bảo lưu.
12


Khối lượng phân tử trung bình của polyacrylamide có thể thay đổi từ vài ngàn
đến vài triệu. Tuy nhiên, nói chung polycrylamide trọng lượng phân tử cao trong phạm
vi vài triệu có tích điện được sử dụng trong công nghiệp giấy chủ yếu là như các chất
trợ bảo lưu, trong khi polymer polyacrylamide với khối lượng phân tử tương đối thấp
sử dụng như chất gia cường khô vì chúng có khuynh hướng gây keo tụ ít hơn. Độ nhớt
cũng liên quan đến kích thước phân tử và đối với quá trình đo lường, sử dụng loại
phân tử mạch ngắn sẽ dễ xử lý hơn. Lượng thông thường cho chất gia cường khoảng
0,2 - 0,5%.
Nhiều kết quả khảo sát cho thấy rằng các nhóm amide có cực trong keo
polyarylamide tạo liên kết hydro với các nhóm hydroxyl của xenlulo và các liên kết

hydro này mạnh hơn so với liên kết hydro giữa sợi với sợi. Khi keo polyacrylamide có
mặt tại điểm tiếp xúc giữa các xơ sợi, có sự hình thành của các liên kết sợi- PAM - sợi
khá mạnh và kết quả là làm tăng độ bền khô (ngoại trừ độ bền xé) cho sản phẩm giấy.
Kinh nghiệm cho thấy rằng polyacrylamide anionic điện tích thấp mang lại kết quả tốt
hơn polyacrylamide cationic. Điều này chưa được giải thích, mặc dù vẫn cần phải sử
dụng phèn để định vị keo anionic. Hệ bảo lưu hai thành phần cũng được sử dụng,
polyacrylamide cationic kết hợp với nhôm và polyacrylamide anionic. Trong trường
hợp này, thứ tự nạp liệu là điều cần chú ý. Trong nhiều trường hợp kết quả tốt nhất thu
được bằng cách thêm keo anionic cuối cùng.
Xét về yếu tố kinh tế, chất bền khô polyacrylamide hiếm khi được sử dụng duy
nhất để cải thiện tính chất độ bền. Yếu tố kinh tế chủ yếu trong những hệ sử dụng chất
gia cường này là khả năng làm giảm quá trình nghiền (thủy hóa hoặc chổi hóa) hoặc
tăng lượng chất độn, trong khi vẫn duy trì các độ bền cơ lý mong muốn. Giảm độ
nghiền và sử dụng keo PAM cho phép vẫn có được độ khối (độ xốp). Các tính năng
kết hợp như độ bền – độ khối, thì nếu chỉ với quá trình nghiền sẽ không thể nào đạt
được. Theo cách này, các tính chất mong muốn như là độ cứng trong các loại giấy bìa
và độ mềm mại trong các loại khăn giấy có thể được nâng lên. Hơn nữa, các keo
polyacrylamide hầu như không ảnh hưởng vùng liên kết hoặc tỉ trọng tờ giấy, vì vậy
độ tán xạ ánh sáng và độ đục của tờ giấy sẽ không bị ảnh hưởng.
Điều bất lợi chính của keo polyacrylamide anionic để sự cải thiện độ bền (ngoài
chi phí cao của nó) là cần có phèn nhôm để giữ keo. Mặc dù sự vận hành thuận lợi có
13


thể đạt được ở pH tối thiểu 6.5, lượng lớn phèn nhôm không có lợi trong công nghiệp
sản xuất giấy trung hòa hoặc kiềm tính với bột độn CaCO3.
Polyacrylamide có thể tạo liên kết glyoxal để tạo ra chất gia cường ướt. Nó chủ
yếu được sử dụng trong các loại giấy có khả năng hấp phụ. Keo polyacrylamide
glyoxyl, theo một số giả thiết, có khả năng tạo liên kết cộng hóa trị với xenlulo trong
suốt quá trình sấy. Nhựa này cũng giúp làm tăng độ bền kéo như một chất gia cường

khô.
Các polymer tổng hợp khác, như polyvinyl alcohol và latex, cũng có thể ứng
dụng được như chất gia cường khô, mặc dù chúng được sử dụng phổ biến làm chất gia
keo bề mặt hơn là phụ gia phần ướt.
Việc sử dụng nhựa tổng hợp như chất gia cường khô bắt đầu từ polyacrylamide
không ion (PAM). Nhóm amide rất hoạt động đối với sự tạo thành liên kết hydro và nó
được sử dụng để làm tăng số liên kết giữa các sợi. PAM được sử dụng rộng rãi trong
lĩnh vực này vì chúng có trọng lượng phân tử thay đổi trong một khoảng khá rộng. Khi
sử dụng PAM với hàm lượng 0,5% (so với trọng lượng của xenlulo), ta có thể tăng 25
đến 30% độ bền kéo hay va đập. Phân tử PAM phải đủ dài để được hấp phụ trên bề
mặt sợi và cung cấp những vị trí cho liên kết hydro. Nhưng nếu trọng lượng của phân
tử polymer quá lớn, chúng sẽ có khả năng bắc cầu giữa các sợi và gây ra hiện tượng
quá keo tụ, điều này làm xuất hiện những vùng chịu lực kém trên tờ giấy. Sau này
người ta phát triển những loại PAM anionic và cationic. Loại nhựa cationic tương tác
thuận lợi với bề mặt sợi, còn với loại anionic người ta có khi phải sử dụng thêm phèn
nhôm để phân tử nhựa có thể gắn vào bề mặt sợi dễ dàng hơn.
APAM:
Có thể nói loại này không thích hợp lắm cho sợi xenlulo, thường có những
nhóm chức cationic và anionic được đưa vào mạch polymer và với 5 – 10% mol là có
thể đủ cung cấp một điện tích khá mạnh để polymer trở nên thích hợp với xenlulo.
Loại này là sản phẩm đồng trùng hợp của polyacrylamide và polyacrylic axit. Một
cách khác để đưa nhóm anionic vào là ta thủy phân từng phần những nhóm amide
trong PAM thành nhóm COOH. Vì sợi xenlulo và PAM anionic cùng mang điện tích
âm, nên thông thường phèn được sử dụng thêm trong hỗn hợp để có thể gắn nhựa vào
bề mặt sợi. Cũng có thể sử dụng kết hợp với một nhựa loại cationic. Khi sử dụng một
14


trong hai hệ này ta có thể tăng độ bền khô đến 50%. Tuy nhiên cần chú ý là khi có
được một độ nghiền tối ưu, vai trò của các loại nhựa này khó được thể hiện, tính năng

tờ giấy tăng chủ yếu là do quá trình nghiền.
CPAM:
Loại này được phát triển sau loại anionic. Nó có ưu điểm là thích hợp với sợi
mà không cần sử dụng thêm phèn. Nó có thể được sử dụng trong một khoảng rộng pH
và tốt hơn là ở pH kiềm.
Những nhựa APAM và CPAM khi sử dụng chung cần được trộn thật đều với
nhau, cần tránh sự trộn hợp mãnh liệt vì có thể làm phá hủy phân tử PAM.

15


Chương 3
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Nội dung nghiên cứu
Tìm hiểu ảnh hưởng của tinh bột cation và tinh bột Meyproid lên độ bền kéo tờ
giấy có định lượng 60g/m2.
So sánh ảnh hưởng của tinh bột cation và tinh bột Meyproid.
3.2 Thời gian và địa điểm nghiên cứu
3.2.1 Thời gian nghiên cứu
Đề tài được thực hiện từ 15/4/2009 đến 01/06/2009
3.2.2 Địa điểm nghiên cứu
Phòng thí nghiệm của Trung Tâm Nghiên Cứu Chế Biến Lâm Sản Giấy và Bột
Giấy
3.3 Vật liệu và thiết bị thí nghiệm
3.3.1 Vật liệu thí nghiệm
Bột NBKP, LBKP
Tinh bột Cation TAP-GD là một sản phẩm dạng bột mịn trắng, được sản xuất từ
tinh bột khoai mì qua phản ứng với một loại hợp chất amin bậc bốn. Quá trình phản
ứng làm cho tinh bột biến tính, trở thành hợp chất tích điện dương để có thể kết tụ trực
tiếp với xơ sợi cenllulose.

16