KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ CHẤT PHỤ GIA LÊN TÍNH CHẤT GIẤY INCD1 TẠI CÔNG TY GIẤY HƯNG THỊNH
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (784.6 KB, 61 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ CHẤT PHỤ GIA
LÊN TÍNH CHẤT GIẤY IN-CD1 TẠI CÔNG TY
GIẤY HƯNG THỊNH
Họ và tên sinh viên
Ngành
Niên khoá
: TRẦN NGHIÊM TRANG
: CÔNG NGHỆ BỘT GIẤY VÀ GIẤY
: 2005 – 2009
Tháng 07/2009
KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ CHẤT PHỤ GIA
LÊN TÍNH CHẤT GIẤY IN-CD1 TẠI CÔNG TY
GIẤY HƯNG THỊNH
Tác giả
TRẦN NGHIÊM TRANG
Khóa luận được đệ trình đề để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kỹ sư ngành
Công nghệ sản xuất Bột giấy và giấy
Giáo viên hướng dẫn
T.S. PHAN TRUNG DIỄN
Tháng 07 năm 2009
i
LỜI CẢM ƠN
Qua đề tài tôi xin chân thành cảm ơn:
-
Quý thầy cô trường Đại Học Nông lâm Tp. HCM, đặc biệt là quý thầy cô khoa
Lâm Nghiệp đã tận tình giảng dạy và truyền đạt kiến thức chuyên môn cho tôi trong
suốt thời gian học tập.
-
Thầy Phan Trung Diễn – giáo viên hướng dẫn đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ
tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp.
-
Ban giám đốc cùng tập thể cán bộ công nhân viên công ty Giấy Hưng Thịnh đã
giúp đỡ tôi rất nhiều trong thời gian thực tập tại công ty.
-
Đặc biệt là gia đình tôi và bạn bè đã tạo điều kiện và động viên tôi trong suốt
thời gian qua.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 07/2009
Sinh viên thực hiện
Trần Nghiêm Trang
ii
TÓM TẮT
Tên đề tài: Khảo sát ảnh hưởng của một số chất phụ gia lên tính chất giấy inCD1 tại công ty giấy Hưng Thịnh.
Địa điểm nghiên cứu: Công ty TNHH Giấy Hưng Thịnh, lô 5M - đường D4 KCN Nam Tân Uyên - huyện Tân Uyên - tỉnh Bình Dương.
Thời gian nghiên cứu từ ngày 20/2/2009 đến ngày 28/4/2009.
Luận văn trình bày về đặc điểm, lượng dùng, điểm phối trộn của các loại hóa
chất được sử dụng trong công đoạn phần ướt để sản xuất giấy in 800ISO tại công ty.
Khảo sát một số tính chất của giấy in và ảnh hưởng của các hóa chất lên tính chất giấy
trong quá trình sản xuất.
iii
MỤC LỤC
Trang
TRANG TỰA ............................................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................. ii
TÓM TẮT...................................................................................................................... iii
MỤC LỤC ......................................................................................................................iv
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ..........................................................................vii
DANH SÁCH CÁC HÌNH.......................................................................................... viii
DANH SÁCH CÁC BẢNG ...........................................................................................ix
Chương 1: MỞ ĐẦU .....................................................................................................1
U
1.1. Đặt vấn đề.................................................................................................................1
1.2. Mục đích đề tài .........................................................................................................1
1.3. Giới hạn đề tài .........................................................................................................2
Chương 2: TỔNG QUAN .............................................................................................3
2.1. Tổng quan về công ty Giấy Hưng Thịnh..................................................................3
2.2. Tổng quan về chất phụ gia........................................................................................4
2.2.1. Chất trợ bảo lưu .................................................................................................4
2.2.2. Chất độn.............................................................................................................9
2.2.3. Chất keo chống thấm .......................................................................................13
2.2.4. Chất keo bền khô .............................................................................................14
2.2.5. Chất tăng trắng và phẩm màu ..........................................................................15
Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...............................17
U
3.1. Khảo sát quy trình phần ướt sản xuất giấy in 800ISO tại nhà máy ........................17
3.2. Xác định hóa chất sử dụng tại phần ướt sản xuất giấy in-CD1 độ trắng 800ISO tại
nhà máy..........................................................................................................................20
3.3. Đặc điểm, tính chất và công dụng của các hóa chất được sử dụng tại phần ướt cho
giấy in-CD1 độ trắng 800ISO ........................................................................................21
3.3.1. Chất tăng độ bền khô: ......................................................................................21
3.3.2. Chất chống dính lô...........................................................................................21
3.3.3. Phẩm màu và chất tăng trắng...........................................................................22
iv
3.3.4. Bột đá CaCO3 nghiền (GCC)...........................................................................23
3.3.5. Tinh bột cation .................................................................................................23
3.3.6. Chất bảo lưu.....................................................................................................24
3.3.7. Chất tăng độ bền ướt........................................................................................25
3.3.8. Chất chống vi sinh ...........................................................................................27
3.4. Xác định các tính chất của giấy in-CD1 độ trắng 800ISO tại nhà máy ..................28
3.5. Tiêu chuẩn chất lượng giấy in-CD1 độ trắng 800ISO tại nhà máy ........................32
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..................................................................33
4.1. Kết quả khảo sát về lượng dùng các loại hóa chất phần ướt sản xuất giấy in-CD1
tại nhà máy giấy Hưng Thịnh ........................................................................................33
4.1.1. Chất tăng độ bền khô PW 3115 .......................................................................33
4.1.2. Chất chống dính lô Detac 3970 .......................................................................34
4.1.3.Chất tăng trắng OBA ........................................................................................35
4.1.4. Chất độn CaCO3...............................................................................................36
4.1.5. Tinh bột............................................................................................................37
4.1.6. Chất chống thấm AKD ....................................................................................38
4.1.7. Màu tím............................................................................................................39
4.1.8. Chất bảo lưu EKA PL 1510.............................................................................40
4.2. Tổng hợp các loại hóa chất được sử dụng tại phần ướt sản xuất giấy in-CD1 độ
trắng 80 0ISO tại nhà máy giấy Hưng Thịnh .................................................................41
4.3. Kết quả khảo sát về các tính chất của giấy in –CD1 độ trắng 80 0ISO tại nhà máy
giấy Hưng Thịnh............................................................................................................41
4.3.1. Độ bảo lưu FPR ...............................................................................................41
4.3.2. Độ dày..............................................................................................................42
4.3.3. Chiều dài đứt....................................................................................................43
4.3.4. Độ trắng ...........................................................................................................44
4.3.5. Độ Cobb 60......................................................................................................46
4.4. Tính chất giấy đạt được dưới sự ảnh hưởng của hóa chất phần ướt ......................47
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................48
5.1. Kết luận...................................................................................................................48
5.1.1. Hóa chất phần ướt trong sản xuất giấy in-CD1 ...............................................48
v
5.1.2. Tính chất giấy in-CD1 độ trắng 800ISO ..........................................................49
5.2. Kiến nghị ................................................................................................................50
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................51
vi
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DIP: Deinked Pulp
: Bột khử mực
KCN
: Khu công nghiệp
TNHH
: Trách nhiệm hữu hạn
PEO: Polyetylenoxyt
FPR: First pass retention
: Bảo lưu đầu
MR: Machine retention
: Bảo lưu máy
SR: Sytem retention
: Bảo lưu hệ thống
AKD: Alkyl Keten Dimer
GCC: Grounding calcium carbonate
: Canxi cacbonat nghiền
vii
DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Hình minh họa sự keo tụ theo cơ chế mảng ....................................................5
Hình 2.2: Hình minh họa sự keo tụ theo cơ chế cầu nối .................................................6
Hình 2.3: Hình minh họa cơ chế kết tụ đôi .....................................................................6
Hình 2.4: Cơ chế hết tụ nhũng thành phần có kích thước nhỏ ........................................7
Hình 2.5: Cơ chế keo tụ mạng lưới .................................................................................8
Hình 2.6: Sự bảo lưu hạt mịn khi kích thước hạt thay đổi ............................................12
Hình 2.7: Sức căng bề mặt của một giọt chất lỏng lên bề mặt chất rắn. .......................13
Hình 3.1: Sơ đồ dây chuyền sản xuất giấy in ................................................................18
Hình 3.2: Phản ứng điều chế tinh bột cation từ tinh bột tự nhiên .................................23
Hình 3.3: Phản ứng giữa AKD và nhóm OH của xenlulo.............................................26
Hình 3.4: Phản ứng thủy phân AKD .............................................................................26
viii
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Nguyên liệu sử dụng tại nhà máy....................................................................4
Bảng 2.2:Tương quan giữa màu sắc của ánh sáng được hấp thụ và màu sắc ánh sáng
phát ra khi có ánh sáng trắng chiếu vào. ...............................................................15
Bảng 3.1: Hóa chất sử dụng tại phần ướt sản xuất giấy in-CD1 độ trắng 800ISO ........20
Bảng 3.2: Tiêu chuẩn chất lượng giấy in-CD1 theo quy định của nhà máy .................32
Bảng 4.1: Kết quả khảo sát lượng PW 3115 dùng cho giấy in-CD1.............................33
Bảng 4.2: Kết quả khảo sát lượng Detac 3970 dùng cho giấy in-CD1 ........................34
Bảng 4.3: Kết quả khảo sát lượng chất tăng trắng dùng cho giấy in-CD1....................35
Bảng 4.4: Kết quả khảo sát lượng bột đá dùng cho giấy in-CD1..................................36
Bảng 4.5: Kết quả khảo sát lượng tinh bột dùng cho giấy in-CD1 ...............................37
Bảng 4.5: Kết quả khảo sát lượng AKD dùng cho giấy in-CD1...................................38
Bảng 4.7: Kết quả khảo sát lượng màu dùng cho giấy in-CD1.....................................39
Bảng 4.8: Kết quả khảo sát lượng chất bảo lưu dùng cho giấy in-CD1........................40
Bảng 4.9: So sánh định mức hóa chất sử dụng và thực tế sản xuất...............................41
Bảng 4.10: Kết quả khảo sát độ bảo lưu vật chất trên thùng đầu..................................42
Bảng 4.11: Kết quả khảo sát độ dày của giấy in-CD1 ..................................................43
Bảng 4.12: Kết quả khảo sát chỉ số chiều dài đứt của giấy in-CD1..............................44
Bảng 4.13: Kết quả khảo sát chỉ số độ trắng của giấy in-CD1......................................45
Bảng 4.14: Kết quả khảo sát chỉ số độ chống thấm của giấy in-CD1...........................46
Bảng 4.15: Tính chất đạt được của giấy in dưới sự ảnh hưởng của hóa chất phần ướt ....
................................................................................................................................47
ix
Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Ngành giấy có vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, được sử dụng
rộng rãi trong mọi lĩnh vực: công nghiệp, giáo dục, sách giáo khoa, vở viết cho học
sinh, sách báo tranh ảnh, nó quyết định nền văn minh của đất nước nói riêng và của
toàn nhân loại nói chung. Nhân loại muốn phát triển thì các thành tựu khoa học, các
thông tin văn hóa phải được truyền đạt rộng rãi. Do vậy mà nhu cầu về sản phẩm giấy
in ngày càng tăng.
Trước đây máy in chỉ đơn giản in trắng đen, thông tin cần phải truyền tải đến
mọi người mà chất lượng giấy không quan trọng. Ngày nay, đời sống con người được
nâng cao, không những thông tin được cập nhật mà tính mỹ quang, hình ảnh sôi động,
bắt mắt cũng là điều cần thiết, nên máy in được cải tiến, do đó giấy in yêu cầu phải đạt
chất lượng cao, đáp ứng được các tính năng hiện đại của máy móc đồng thời giá thành
thấp. Để giải quyết các vấn đề đó, ngành giấy không ngừng cải tiến các yếu tố công
nghệ và trong đó chất phụ gia là một trong các yếu tố quan trọng cần quan tâm.
Chính vì vậy, tôi thực hiện đề tài: “ Khảo sát ảnh hưởng của một số chất phụ gia
lên tính chất giấy in-CD1 tại công ty giấy Hưng Thịnh ”.
1.2. Mục đích đề tài
Tìm hiểu quy trình công nghệ phần ướt sản xuất giấy in-CD1 tại công ty giấy
Hưng Thịnh.
Xác định các loại hóa chất dùng trong phần ướt của giấy in tại Công ty.
Tìm hiểu đặc điểm, công dụng, thành phần, lượng dùng...và phân tích tác động
của các chất phụ gia lên một số tính chất sản phẩm giấy in.
Phân tích nhận xét về ảnh hưởng của hóa chất đến các tính chất của giấy in, từ
đó đề xuất hướng để sử dụng hiệu quả hóa chất phần ướt trong quá trình sản xuất giấy
in.
1
1.3. Giới hạn đề tài
Đề tài này được thực hiện tại Công ty TNHH Giấy Hưnh Thịnh. Do thời gian
thực hiện đề tài có giới hạn, vì vậy luận văn tập trung khảo sát về một số loại chất phụ
gia, các tính chất của giấy in độ trắng 80oISO định lượng 49-50 g/m2 và phân tích ảnh
hưởng của nó đến một số tính chất của giấy in-CD1.
2
Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Tổng quan về công ty Giấy Hưng Thịnh
Công ty TNHH Giấy Hưng Thịnh được thành lập vào ngày 25/06/2002 chuyên
sản xuất giấy và các thiết bị vật tư ngành giấy. Nhà máy được đặt tại khu công nghiệp
Sóng Thần 1 - huyện Dĩ An - tỉnh Bình Dương. Tháng 12/2002 công ty chính thức cho
ra những sản phẩm giấy đầu tiên.
Liên tục trong 2 năm 2004, 2005 công ty đưa vào hoạt động dây chuyền sản
xuất thứ 2, thứ 3 với nhiều cải tiến kỷ thuật và công suất lớn hơn cho ra những chất
lượng ngày càng cao. Năm 2006 công ty đã đầu tư thành công hệ thống làm bột giấy
cho nguyên liệu bột giấy đầu vào làm cho chất lượng sản phẩm nâng lên một bước nữa
và hiệu quả sản xuất kinh doanh cũng được nâng lên rất nhiều. Nhà máy hoạt động với
công suất 5000 tấn/năm tương đương với doanh số gần 5 tỉ đồng/năm. Đạt tốc độ tăng
trưởng 15%/năm.
Với thành quả đạt được, năm 2007, BGĐ và toàn thể nhân viên công ty Hưng
Thịnh đã mạnh dạn đầu tư 20.000m2 đất ở KCN Nam Tân Uyên ( Bình Dương) thành
lập nhà máy giấy Nam Tân Uyên với hệ thống máy giấy khép kín và hiện đại, công
suất 20 tấn/ ngày.
Nhà máy tọa lạc tại: lô M5, đường D4, KCN Nam Tân Uyên, huyện Tân Uyên,
tỉnh Bình Dương.
Nhà máy chuyên sản xuất các loại giấy in báo, giấy in, giấy viết với chất lượng
khác nhau phụ thuộc vào yêu cầu của khách hàng.
Nguyên liệu dùng cho quá trình sản xuất của nhà máy rất đa dạng nhiều chủng
loại khác nhau, từ giấy loại đến bột hóa chất lượng cao nhập khẩu từ nước ngoài như
Nhật, Mỹ, Canada… ngoài ra còn sử dụng nhiều loại giấy được thu gom trong nước.
Nguyên liệu sử dụng tại nhà máy được cho như Bảng 2.1
3
Bảng 2.1. Nguyên liệu sử dụng tại nhà máy
Giấy loại nội
Giấy loại nhập
Bột nhập
Giấy báo cũ
Táo màu ít (rìa cắt in ít màu)
Kraft xớ dài
Tạp chí cũ
Táo màu nhiều (rìa cắt nhiều Kraft xớ ngắn
màu)
Sách giáo khoa cũ
Táo bóng (rìa cắt phủ keo bề Bột Kraft sớ trung
mặt)
Tập chữ hoc sinh cũ
Táo trắng (rìa cắt không màu)
Cùi vé số
Bì thư màu
Vé số lá
Hồ sơ nhập
Giấy for
Tạp chí nhập
Bistal màu
Giấy báo nhập
Lề tập
Trắng nhập
Hồ sơ nội
Nguồn: Công ty giấy Hưng Thịnh
2.2. Tổng quan về chất phụ gia
2.2.1. Chất trợ bảo lưu
Chất trợ bảo lưu là chất làm tăng sự lưu giữ thành phần mịn trên lưới xeo. Các
loại hóa chất dùng làm trợ bảo lưu:
-
Các chất vô cơ có khả năng tích điện dương như: phèn nhôm Al2(SO4)3.
-
Các chất hữu cơ thiên nhiên như tinh bột gồm tinh bột không ion, anionic,
cationic (trong đó tinh bột cationic được sử dụng rộng rãi nhất).
-
Các polymer tan trong nước như: polyacrylamid (PAM), polyetylenimin (PEI),
polyamine, polyamidoamin…
4
Các cơ chế bảo lưu:
1. Cơ chế điện tích trung hòa
Sự keo tụ được hình thành do sự giảm điện tích bề mặt và kích thước của lớp
điện tích kép.
Ở điều kiện nhất định lớp điện tích kép có một chiều dày nào đó. Khi chất điện
ly được cho vào huyền phù sẽ làm giảm bề dày lớp điện tích kép. Các ion trái dấu cho
thêm vào làm giảm thế năng bề mặt do vậy cũng làm giảm thế năng tương tác. Các hạt
lúc này có thể tiến lại gần nhau hơn và gây ra sự keo tụ. Sự keo tụ theo cách này có thể
cho là sự trung hòa điện tích, các ion trái dấu làm thay đổi thế năng đến giá trị bằng
không. Nhưng nếu thêm chất keo tụ trên cả điểm trung hòa thì hệ keo tụ này sẽ bị phá
vỡ.
Chất tạo keo tụ theo cơ chế này thường có khối lượng phân tử thấp và điện tích
lớn.
2. Cơ chế mảng
Lực hút tĩnh điện
Hình 2.1: Hình minh họa sự keo tụ theo cơ chế mảng
Các polymer cation khối lượng phân tử 105 - 106 được trộn với những hạt điện
tích âm, phân tử polymer được hấp phụ hoàn toàn trên bề mặt các hạt và tạo nên những
miếng vá có điện tích dương. Phần mang điện tích dương này có thể tương tác với
phần mang điện tích âm của một hạt khác và dẫn đến sự keo tụ.
Cơ chế mảng khá nhạy cảm với sự khuấy trộn nhưng cũng dễ keo tụ trở lại nếu
ngưng khuấy trộn.
5
3. Cơ chế cầu nối
Hình 2.2: Hình minh họa sự keo tụ theo cơ chế cầu nối
Các polymer mang điện có mạch dài và khối lượng phân tử lớn (hơn 106
g/mol) hình thành nên những khối keo tụ lớn và liên kết chặt chẽ với nhau. Các mảnh
polymer này nối với mảnh polymer khác tạo nên từng khối lớn, mỗi khối có khoảng 10
polymer liên kết với nhau.
Điện tích của polimer càng lớn thì liên kết càng lớn. Tuy nhiên, lực khuấy trộn
nếu đủ lớn sẽ phân hủy hệ thống kết nối này và không thể trở về như cũ nếu ngừng
khuấy trộn. Tuy nhiên, liên kết dạng mảng sẽ được khôi phục trở lại sau khi liên kết
cầu nối bị phá vỡ.
4. Cơ chế kết tụ đôi
Keo tụ phức
Hệ bảo lưu hai thành phần
Chất điện ly điện tích
cao, khối lượng phân
tử thấp
Chất điện ly điện tích
thấp khối lượng phân
tử cao
Hình 2.3: Hình minh họa cơ chế kết tụ đôi
6
Hệ thống kết tụ đôi dựa trên cation polymer và cả anion polymer. Cation
polymer được cho vào trước để kết tụ xơ sợi và chất độn. Khuấy cho đến khi hệ keo tụ
này phân tán ra, anion polymer được cho vào tiếp theo để hình thành những khối kết tụ
mới bằng cầu nối giữa các mảnh kết tụ cation lúc đầu.
5. Cơ chế kết tụ những thành phần có kích thước nhỏ
Keo tụ phức
Hệ vi hạt
Polymer,
tinh bột
catonic
Hệ keo vi
hạt anionic
Lực
chuyển
dịch
dịch
Khối tủa bị
phân tán
Hình 2.4: Cơ chế hết tụ nhũng thành phần có kích thước nhỏ
Trong hệ thống kết tụ những phần tử nhỏ, polymer có nguồn gốc hữu cơ như là
chuỗi tinh bột mang điện dương, polyacryamin, cellulose kết hợp với những phần tử
mang điện tích âm như hệ keo silica, nhôm.
Đầu tiên các chuỗi polymer được đưa vào để kết tụ xơ sợi và chất độn do tạo
nên cầu liên kết. Khuấy trộn rồi cho hệ thống phân tán trở lại sau đó cho các phần tử
nhỏ vào để tạo nên hệ thống kết tụ dày đặc, mịn và chặt.
7
6. Cơ chế keo tụ mạng lưới
Hạt mịn
Hạt hấp phụ
Sợi, hạt mịn
Copolyme
hay PEO
Bước 1
Hệ keo polymer
Bước 2
Phức bắc
cầu
Bước 3
Hình 2.5: Cơ chế keo tụ mạng lưới
Cơ chế keo tụ mạng lưới dựa trên tương tác liên kết hydro, như hệ keo phenolic
và polyetylenoxyt (PEO) anionic. Mạng lưới hình thành giữa hai thành phần thêm vào
huyền phù bột, mạng không ổn định nên giữ sợi mịn và chất độn bằng sự hút giữ.
Độ bảo lưu trên lưới xeo
• Bảo lưu đầu (FPR): FPR là thông số bảo lưu được sử dụng rộng rãi nhất.
FPR cao để đạt được mức hiệu quả sử dụng cao của các tác chất hóa học
trong phần ướt.
8
FPR =
ms
m0
• Bảo lưu máy (MR): MR cao là yếu tố quan trọng để duy trì chất lượng
nước tốt và có thể tái sử dụng để pha loãng bột mới.
MR =
mm
(m0 − m1 )
• Bảo lưu hệ thống (SR): SR cao là yếu tố quan trọng để đảm bảo điều
kiện sử dụng nguyên vật liệu và nguồn tài chính tốt nhất cho việc xử lý nước
và chất thải.
SR =
mp
mf
Trong đó:
m: khối lượng dòng của thành phần bất kỳ và chỉ số của m xác định vị trí trong hệ
thống.
m0: khối lượng (hay nồng độ) của một thành phần nào đó (như sơ xợi hay chất độn)
nạp từ thùng đầu vào lưới xeo.
ms: khối lượng (hay nồng độ) khi bắt đầu vào phần hút chân không.
mm: khối lượng (hay nồng độ) cuối lưới xeo, chỗ trục bụng khi bắt đầu qua trục ép.
mp: khối lượng (hay nồng độ) sau trục ép.
m1: dòng tuần hoàn.
mf: khối lượng (hay nồng độ) dòng bột nạp vào hệ.
2.2.2. Chất độn
Chất độn là những chất bột mịn màu trắng, không tan trong nước. Các loại hóa
chất được sử dụng là những chất khoáng có sẵn trong tự nhiên như bột đá vôi
(CaCO3), đất sét (cao lanh ), bột talc, hoặc bột nhân tạo như dioxit titan…
Ưu điểm của chất độn
-
Lấp đầy các khoảng trống giữa các xơ sợi bột, làm tăng độ trắng, độ đục và độ
nhẵn cho tờ giấy, giảm sự biến dạng của tờ giấy nếu gặp nước. Những tính chất này là
quan trọng đối với giấy viết, giấy in.
9
-
Làm giảm giá thành của tờ giấy vì hầu hết các chất độn (trừ titan dioxit) đều rẻ
hơn bột giấy.
Nhược điểm của chất độn
-
Làm giảm sự liên kết giữa các xơ sợi dẫn đến giảm độ bền cơ lý, giảm độ cứng
của tờ giấy làm giấy dễ bị bong sơ trong quá trình in hay photo.
-
Làm tăng tính hai mặt của tờ giấy.
-
Làm tiêu tốn thêm các chất phụ gia (keo chống thấm, chất bảo lưu…).
-
Gây ra sự mài mòn thiết bị, nhất là trên lưới xeo.
Những tính chất quan trọng của chất độn
-
Tính chất quang học (độ trắng, màu, độ tán xạ ánh sáng, độ bong).
-
Kích thước và hình dạng hạt, điện tích bề mặt riêng.
-
Độ mài mòn, phần hạt thô.
-
Tính tan.
-
pH.
-
Hóa học bề mặt.
-
Độ tinh khiết.
Ảnh hưởng của chất độn lên các tính chất của tờ giấy
¾ Ảnh hưởng của chất độn lên xơ sợi và độ bền cơ lý của giấy:
-
Khi tăng tỷ lệ sử dụng chất độn thì số lượng liên kết giữa các xơ sợi giảm dẫn
đến giảm độ bền cơ lý của tờ giấy (độ chịu kéo, độ chịu gấp, độ cứng). Độ giảm này
phụ thuộc vào hình dáng và kích thước của hạt chất độn.
-
Chất độn làm tăng độ xốp của tờ giấy, chất độn có hạt càng dày càng tăng độ
xốp nhiều hơn các hạt dạng bẹt.
-
Tỷ lệ chất độn càng cao càng làm giấy ổn định kích thước khi độ ẩm thay đổi.
¾ Ảnh hưởng của chất độn lên hiệu quả của keo chống thấm
-
Sự có mặt của chất độn làm tăng lượng keo chống thấm cần sử dụng.
-
Việc sử dụng keo chống thấm AKD với chất độn PCC dễ gây hiện tượng hồi
keo giấy sau thời gian sử dụng.
¾ Sự phân bố chất độn trong giấy
-
Tỷ lệ sử dụng chất độn tăng sẽ làm tăng hiện tượng hai mặt của tờ giấy.
10
-
Khi dùng máy xeo dài, chất độn tập trung ở phần mặt giấy tiếp xúc với lưới
xeo.
-
Khi dùng máy xeo lưới đôi, chất độn ở hai bề mặt giấy nhiều hơn ở giữa.
¾ Ảnh hưởng của chất độn đến tính chất quang học của tờ giấy
-
Các chất độn đều làm tăng độ trắng, độ đục, độ nhẵn của tờ giấy.
-
TiO2 sử dụng hiệu quả đối với các loại giấy mỏng cần độ đục cao.
-
Giấy in cán láng cao cấp, người ta thường sử dụng phương pháp xeo axit, bột
cơ nhằm làm tăng độ mịn, độ đục của tờ giấy và chất độn sử dụng là cao lanh và TiO2
để tăng độ trắng.
-
Các loại giấy viết và giấy in không cần có độ láng cao, sử dụng phương pháp
xeo bazơ, bột hóa, chất độn là PCC hay GCC cho tờ giấy có độ bền và độ bền màu
cao.
-
Sự có mặt của chất độn làm giảm sự hồi màu của giấy do sự ngăn chặn ánh
sáng mặt trời tác động vào nó.
-
Bột caolanh cho tờ giấy có độ láng cao hơn so với bột đá vôi do đó thuận tiện
cho quá trình in. Tuy nhiên trong phương pháp in offset, tờ giấy dễ bị bong sơ do tính
kị nước của bột caolanh.
¾ Ảnh hưởng của chất độn lên độ thoát nước khi xeo
-
Các chất độn đều làm tăng khả năng thoát nước của dòng bột trên máy xeo.
¾ Việc sử dụng chất độn làm tăng tính mài mòn trên máy xeo
-
Mức độ mài mòn phụ thuộc vào: độ bảo lưu, kích thước hạt, độ cứng của chất
độn.
Bảo lưu chất độn trong quá trình sản xuất giấy
Các chất độn có mặt trong huyền phù bột, việc giữ chúng trong lớp đệm sợi
trên lưới xeo là bước quan trọng nhất trong sản xuất giấy. Các chất độn có thể được
bẫy vào băng giấy theo tác động cơ học hoặc theo cơ chế hóa học bằng cách thêm các
chất phụ gia ( các polymer vào huyền phù bột).
Chất độn bảo lưu càng nhiều càng tốt nhưng tránh sự keo tụ quá mạnh vì sẽ dẫn
đến tạo hình không đồng đều.
11
Bảo lưu kém khi sử dụng chất độn kém hiệu quả sẽ làm tăng hàm lượng chất
rắn trong nước thải và nước tuần hoàn.
Có nhiều thông số ảnh hưởng lên sự bảo lưu chất độn trong sản xuất như:
-
Thành phần huyền phù bột.
-
Định lượng giấy.
-
Cách bố trí các bộ phận thoát nước.
-
Quá trình vận hành máy xeo ( tốc độ chạy máy, mức độ hỗn loạn…).
Hiệu quả bảo lưu chất độn khác nhau theo kích thước hạt đối với những loại
chất độn có hình dạng hạt khác nhau ( bột đá phấn hình cầu, Talc và cao lanh hình
đĩa).
Hình 2.6: Sự bảo lưu hạt mịn khi kích thước hạt thay đổi
12
2.2.3. Chất keo chống thấm
Khái niêm về sự thấm ướt:
Sự thấm ướt là quá trình diễn tả sự tương tác giữa chất lỏng và bề mặt chất rắn
tiếp xúc với nó.
Không có hiện tượng thấm ướt
Có hiện tượng thấm ướt
Hình 2.7: Sức căng bề mặt của một giọt chất lỏng lên bề mặt chất rắn
Khi góc tiếp xúc nhỏ hơn 900C ( hình A ) xảy ra hiện tượng thấm ướt. Khi góc
thấm ướt lớn hơn 900C ( hình B ) không xảy ra hiện tượng thấm ướt.
Độ lớn của góc tuân theo phương trình Young:
⎛ γ − γ sl
Cosθ = ⎜⎜ s
⎝ γl
⎞
⎟⎟
⎠
Trong đó:
γ là sức căng bề mặt;
s, l và sl chỉ chất rắn, chất lỏng và tương quan rắn lỏng của sức căng bề mặt.
Sự thấm ướt của nước vào tờ giấy diễn ra theo những con đường sau đây:
-
Điền vào những phần hổng và những chỗ thô ráp của bề mặt.
-
Thẩm thấu vào những mao mạch lỗ hổng trong tờ giấy.
-
Di chuyển vào những phần dọc xơ sợi do liên kết giữa các xơ sợi.
-
Thấm vào bên trong xơ sợi.
-
Di chuyển của luồng khí do sự bốc hơi và ngưng tụ.
-
Thẩm thấu và thẩm thấu ngược trở lại.
13
Sự gia keo nội bộ:
Chất keo chống thấm là chất làm giảm độ thấm nước hay tăng tính chống thấm
cho sản phẩm giấy.
• Mục tiêu của chất chống thấm ướt là:
-
Điều chỉnh tỷ lệ thẩm thấu của chất lỏng trong quá trình vận hành như là gia
keo bề mặt hay tráng phủ.
-
Điều chỉnh độ thẩm thấu của mực khi in.
-
Tạo ra được những sản phẩm với những yêu cầu về độ chống thấm khác nhau
như bìa carton, giấy gói, giấy dán tường…
• Các yếu tố ảnh hưởng đến sự thấm ướt:
-
Mức độ chất phụ gia chống thấm nước được cho vào.
-
Cấu trúc bên trong tờ giấy như lỗ hổng, khoảng trống.
-
Cấu trúc của bề mặt tờ giấy.
2.2.4. Chất keo bền khô
Chất keo bền khô là những hóa chất gia vào bột giấy trong quá trình sản xuất để
làm tăng mức độ liên kết giữa những xơ sợi, tăng độ bền cơ lý của tờ giấy ở trạng thái
khô.
Những chất thường đựơc dùng làm keo bền khô trong sản xuất giấy:
-
Tinh bột: tinh bột nguyên trạng hoặc tinh bột cation.
-
Chất keo dính có nguồn gốc thực vật.
-
Carboxyl metyl celluloz (CMC).
-
Một số keo bền khô là polimer tổng hợp.
Mục đích của việc dùng chất keo bền khô trong quá trình xeo giấy:
Nhằm làm tăng độ bền cơ lý của tờ giấy.
•
-
Độ bền cơ lý của tờ giấy phụ thuộc vào hai yếu tố chính sau:
Độ bền của bản thân xơ sợi dùng để làm ra tờ giấy đó. Xơ sợi làm từ bột hóa thì
bền hơn xơ sợi bột cơ.
-
Mức độ liên kết giữa các xơ sợi.
•
-
Độ bền cơ lý của tờ giấy được biểu thị qua các chỉ số sau:
Độ chịu kéo: Khả năng chịu lực kéo của tờ giấy trên máy đo chuyên dùng.
14
-
Độ chịu gấp: Khả năng chịu bao nhiêu lần gấp qua gấp lại của tờ giấy trên máy
đo chuyên dùng.
-
Độ chịu xé: Khả năng chịu lực bằng bao nhiêu khi tờ giấy bị xé trên máy đo
chuyên dùng.
-
Độ chịu bục: Khả năng của giấy chịu được áp lực tối đa bằng bao nhiêu cho tới
khi bị thủng khi mẫu giấy được đo trên máy đo chuyên dùng.
2.2.5. Chất tăng trắng và phẩm màu
Tờ giấy được làm tăng độ trắng quang học bằng cách chuyển đổi ánh sáng tử
ngoại hấp thụ thành ánh sáng xanh phát ra. Mục đích của chất phụ gia là giúp giảm sự
hấp thụ của ánh sáng xanh trên tờ giấy.
Bảng 2.2. Tương quan giữa màu sắc của ánh sáng được hấp thụ và màu sắc ánh sáng
phát ra khi có ánh sáng trắng chiếu vào.
Bước sóng
400 – 435
435 – 480
480 - 490
490 – 500
500 – 560
560 – 580
580 – 595
Màu sắc ánh sáng hấp thụ
Tím
Xanh
Xanh lá -xanh
Xanh-xanh lá
Xanh lá
Vàng – xanh lá
Vàng
595 – 605
605 – 750
Cam
Đỏ
Xanh lá – xanh
Xanh – xanh lá
Nguồn: Phụ gia giấy- Lê Tiểu Anh Thư
Những loại phẩm màu được sử dụng:
-
Bột màu phân tán.
-
Phẩm nhuộm axit.
-
Phẩm nhuộm bazơ.
-
Phẩm nhuộm trực tiếp.
-
Phẩm nhuộm huỳnh quang.
Màu sắc ánh sáng phát ra
Vàng – xanh lá
Vàng
Cam
Đỏ
Hoa cà
Tím
Xanh
Sự bảo lưu của màu:
Sự bảo lưu màu có quan hệ khá chặt chẽ với sự bảo lưu các thành phần mịn và các
chất độn.
15
