KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA HÓA CHẤT PHẦN ƯỚT LÊN TÍNH CHẤT GIẤY CARTON TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN GIẤY AN BÌNH

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 HÓA CHẤT PHẦN ƯỚT LÊN
TÍNH CHẤT GIẤY CARTON TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN GIẤY
AN BÌNH

Họ và tên sinh viên: LƯƠNG THU HÀ
Ngành: CÔNG NGHỆ BỘT GIẤY VÀ GIẤY
Niên khoá: 2006 – 2010

Tháng 07/2010


KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA HÓA CHẤT PHẦN ƯỚT LÊN TÍNH
CHẤT GIẤY CARTON TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN GIẤY AN BÌNH

Tác giả

LƯƠNG THU HÀ

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:
Thầy HOÀNG VĂN HÒA

Tháng 07 năm 2010

i


LỜI CẢM ƠN
Xin chân thành cảm ơn:
 Gia đình tôi đã giúp đỡ động viên tôi suốt quá trình học tập, cũng như trong
thời gian thực hiện đề tài.
 Quý thầy cô Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, đặc biệt
là cô giáo, thầy giáo Khoa Lâm Nghiệp trong suốt thời gian vừa qua đã giảng dạy,
hướng dẫn và truyền đạt kiến thức cho tôi.
 Thầy Hoàng Văn Hòa đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn
tốt nghiệp.
 Ban giám đốc và anh chị công nhân viên Công ty CP Giấy An Bình đã tận
tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài.
 Trung tâm nghiên cứu Chế Biến Lâm Sản Giấy Và Bột Giấy trường Đại Học
Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh đã tạo cho tôi điều kiện để hoàn thành tốt khóa
luận này.
TPHCM, tháng 07/2010
Sinh viên thực hiện
Lương Thu Hà

ii


TÓM TẮT
Đề tài: “ Khảo sát ảnh hưởng của hóa chất phần ướt lên tính chất của giấy
carton tại công ty An Bình” đã được thực hiện tại công ty Cổ phần giấy An Bình, thời
gian từ tháng 3/2010 đến tháng 7/2010. Đề tài được thực hiện dựa trên cơ sở khảo sát
hóa chất sử dụng, phân tích, thu thập và xử lý số liệu thu được.
Qua đó giúp tôi hiểu khái quát về những loại hóa chất được sử dụng trong sản

xuất giấy carton, ngoài ra còn hiểu thêm về dây chuyền xeo phần ướt.
Từ cơ sở thực tế khảo sát tôi đã vào phòng thí nghiệm của bộ môn Công nghệ
giấy trường Đại học Nông Lâm tp.HCM để kiểm chứng lại thực tế qua những thí
nghiệm dựa trên định mức chuẩn của công ty.
Kết quả khảo sát cho thấy lượng hóa chất sử dụng thực tế tại công ty thường
thấp hơn định mức do công ty đề ra và những tính chất của giấy carton thực tế đo được
thường cao hơn chỉ tiêu chất lượng do công ty đưa ra.

iii


MỤC LỤC
Trang
Trang tựa..........................................................................................................................i
Lời cảm ơn..................................................................................................................... ii
Tóm tắt.......................................................................................................................... iii
Mục lục ..........................................................................................................................iv
Danh sách chữ viết tắt ...................................................................................................vi
Danh sách các hình ...................................................................................................... vii
Danh sách các bảng .................................................................................................... viii
Chương 1. MỞ ĐẦU.....................................................................................................1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài...........................................................................................1
1.2. Mục đích đề tài ........................................................................................................2
1.3. Mục tiêu đề tài .........................................................................................................2
1.4. Giới hạn đề tài .........................................................................................................2
Chương 2. TỔNG QUAN.............................................................................................3
2.1. Tổng quan về công ty cổ phần giấy An Bình ..........................................................3
2.1.1 Quá trình thành lập ................................................................................................3
2.1.2 Lịch sử hình thành và phát triển ............................................................................3
2.1.3 Thành Tựu 2000-2009 ...........................................................................................4

2.2. Tổng quan về tính chất cơ bản của giấy và carton ..................................................5
2.3. Tổng quan về hóa chất sử dụng trong ngành giấy carton........................................6
2.3.1 Chất keo chống thấm .............................................................................................6
2.3.2 Chất trợ bảo lưu ...................................................................................................11
2.3.3 Chất keo bền khô .................................................................................................14
2.3.4 Chất tạo màu........................................................................................................17
Chương 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..............................18
3.1. Nội dung nghiên cứu .............................................................................................18
3.2. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................18
3.3. Các thiết bị sử dụng trong quá trình nghiên cứu ...................................................19
3.4. Cách tiến hành thí nghiệm.....................................................................................19
iv


3.5. Chuẩn bị hóa chất ..................................................................................................21
Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.................................................................23
4.1. Sơ đồ quy trình xeo giấy........................................................................................23
4.2. Giải thích dây chuyền xeo .....................................................................................24
4.3. Các công đoạn trong xeo giấy ...............................................................................24
4.4. Khảo sát hóa chất phần ướt thường dùng trong công ty........................................24
4.5. Kết quả khảo sát hóa chất dùng cho giấy carton lớp mặt tại máy xeo 1 ...............30
4.5.1 Keo hi-pHase .......................................................................................................30
4.5.2 Phèn nhôm ...........................................................................................................31
4.5.3 Chất trợ bảo lưu ...................................................................................................31
4.5.4 Tinh bột................................................................................................................32
4.5.5 Màu......................................................................................................................33
4.6. Kết quả khảo sát tính chất cơ lý của carton tại xeo 1 ............................................35
4.6.1 Kết quả khảo sát định lượng giấy trong thực tế ..................................................35
4.6.2 Kết quả khảo sát độ bục giấy trong thực tế .........................................................35
4.6.3 Kết quả khảo sát độ nén vòng của giấy trong thực tế..........................................36

4.6.4 Kết quả khảo sát độ chống thấm của giấy trong thực tế......................................36
4.7. Kết quả thí nghiệm ................................................................................................37
4.8. Thảo luận ...............................................................................................................37
Chương 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................41
5.1. Kết luận..................................................................................................................41
5.2. Kiến nghị ...............................................................................................................43
TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................44
PHỤ LỤC ....................................................................................................................45

v


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CP

Cổ phần

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

Ab-

Anion abietate

Hab

Resin axit

PAM

Polyacrylamid

CMC

Carboxy Methyl Xenlulo

KTĐ

Khô tuyệt đối

s

Giây

C

Nồng độ dung dịch

TP

Thành phố

TB

Trung bình

vi

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1: Hình ảnh công ty ...........................................................................................3
Hình 2.2: Sản lượng trong vòng 09 năm .......................................................................4
Hình 2.3: Doanh thu trong vòng 09 năm .......................................................................4
Hình 2.4: Cấu tạo các đồng phân của axit piramic và axit abietic ................................7
Hình 2.5: Vẽ minh hoạ cơ chế kết bông của trợ bảo lưu.............................................12
Hình 2.6: Sự biến đổi độ nhớt theo nhiệt độ trong quá trình hồ hóa tinh bột .............15
Hình 2.7: Phản ứng điều chế tinh bột cation từ tinh bột tự nhiên ...............................16
Hình 3.1: Sơ đồ khối chung tiến hành thí nghiệm.......................................................19
Hình 3.2: Máy đo độ bục .............................................................................................20
Hình 3.3: Máy đo độ nén vòng ....................................................................................20
Hình 3.4: Dao cắt giấy .................................................................................................21
Hình 3.5: Máy khuấy que ............................................................................................21
Hình 4.1: Sơ đồ khối quy trình xeo giấy .....................................................................23
Hình 4.2: Keo hi-phase................................................................................................25
Hình 4.3: Trợ bảo lưu ..................................................................................................26
Hình 4.4: Phèn nhôm ...................................................................................................27
Hình 4.5: Bể chứa màu ................................................................................................28
Hình 4.6: Tinh bột cation.............................................................................................30
Hình 4.7: Biểu đồ ảnh hưởng của hóa chất lên độ nén vòng giấy carton....................38
Hình 4.8: Biểu đồ ảnh hưởng của hóa chất lên độ bục giấy........................................39

vii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1: Các thông số kỹ thuật được thực hiện theo Bộ Tiêu chuẩn Việt Nam 24TCN
72-99 (đối với giấy carton lớp mặt) và 24TCN 73-99 (đối với sản phẩm giấy carton lớp

sóng) ...............................................................................................................................5
Bảng 2.2: Các thành phần hóa học của nguyên liệu tinh bột.......................................14
Bảng 2.3: Thông số cơ bản của một số loại tinh bột ...................................................14
Bảng 3.1: Pha hóa chất dùng cho giấy carton mặt chống thấm 15 giây......................21
Bảng 4.1: Các thông số cơ bản của keo Hi-pHase dùng trong công ty .......................25
Bảng 4.2: Các thông số cơ bản của win- floc dùng trong công ty..............................26
Bảng 4.3: Các thông số cơ bản của phèn nhôm dùng trong công ty ..........................27
Bảng 4.4: Các thông số cơ bản của tinh bột cation TAP-GD......................................29
Bảng 4.5: Bảng kết quả khảo sát lượng keo hi-phase dùng cho giấy carton lớp mặt
định lượng 150g/m2 ......................................................................................................30
Bảng 4.6: Bảng kết quả khảo sát lượng phèn nhôm dùng cho giấy carton lớp mặt định
lượng 150g/m2 ..............................................................................................................31
Bảng 4.7: Bảng kết quả khảo sát lượng chất bảo lưu dùng cho giấy carton lớp mặt
định lượng 150g/m2 ......................................................................................................32
Bảng 4.8: Bảng kết quả khảo sát lượng tinh bột dùng cho giấy carton lớp mặt định
lượng 150g/m2 ..............................................................................................................32
Bảng 4.9: Bảng kết quả khảo sát lượng màu cam 2GL dùng cho giấy carton lớp mặt
định lượng 150g/m2 ......................................................................................................33
Bảng 4.10: Bảng kết quả khảo sát lượng màu vàng nghệ dùng cho giấy carton lớp mặt
định lượng 150g/m2 ......................................................................................................33
Bảng 4.11: Bảng kết quả khảo sát lượng màu nâu đỏ dùng cho giấy carton lớp mặt
định lượng 150g/m2 ......................................................................................................34
Bảng 4.12: Bảng tổng hợp lượng các hóa chất được dùng trong nhà máy cho giấy
carton lớp mặt định lượng 150g/m2 ............................................................................. 34
Bảng 4.13: Kết quả khảo sát định lượng thực tế..........................................................35
Bảng 4.14: Kết quả khảo sát độ bục giấy trong thực tế ...............................................35
viii


Bảng 4.15: Kết quả khảo sát độ nén vòng của giấy trong thực tế ...............................36

Bảng 4.16: Kết quả khảo sát độ chống thấm của giấy.................................................36
Bảng 4.17: Bảng tổng hợp tính chất giấy carton chịu ảnh hưởng của hóa chất phần ướt
......................................................................................................................................37
Bảng 4.18: Giá trị trung bình của 4 thí nghiệm ...........................................................37

ix


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngành giấy Việt Nam trong 20 năm qua đã đạt tốc độ tăng trưởng hàng năm
15%-16%, sản lượng từ 80.000 tấn/năm đã tăng lên tới 824.000 tấn/năm. Nhưng chủng
loại giấy sản xuất trong nước vẫn rất nghèo nàn, chỉ có giấy in báo, giấy in và viết,
giấy bao gói (không tráng phủ), giấy lụa. Dù đã đầu tư tới 112.000 tấn /năm cho sản
xuất giấy tráng phủ, nhưng đến nay hầu như chỉ sản xuất giấy không tráng phủ.
Năm 2005, mức tăng trưởng của sản xuất giấy chỉ đạt 9,32%, nguyên nhân là
do giấy bao bì sản xuất ra không đáp ứng được yêu cầu về chất lượng. Xét các yếu tố
kinh doanh, ngành giấy vẫn thua thiệt nhiều mặc dù chí phí về lao động rẻ, nhưng
năng suất lao động lại thấp. Một lao động trong ngành giấy của Nhật Bản một năm sản
xuất gần 806 tấn giấy thì của Việt Nam chỉ đạt 140 tấn. Chỉ những cơ sở lớn, công
nhân mới được đào tạo bài bản, còn phần lớn là rời "tay cấy" ra đứng máy và trưởng
thành trong thực tiễn (theo nguồn_ />Tuy nhiên ngành công nghiệp giấy ở Việt Nam vẫn đang ngày mở rộng và phát
triển từng bước. Hiện nay, nhiều công ty đã sản xuất được các loại giấy dùng phổ biến
ở Việt Nam như: giấy viết, giấy vệ sinh, giấy carton, giấy bìa,….Mỗi loại giấy sẽ cần
những hóa chất khác nhau để làm cho giấy đáp ứng được yêu cầu đưa ra.
Trong đó, ngành sản xuất giấy carton là quan trọng nhất vì trong cuộc sống gần
như mọi loại thực phẩm khô đều được đóng gói bằng giấy carton. Các công ty đã và
đang phát triển công nghệ để có thể sản xuất ra loại giấy carton tính chất ngày càng tốt
hơn và giá thành giảm, đạt hiệu quả kinh tế cao nhất.

Trong dây chuyền sản xuất giấy thì có nhiều khâu xử lý bột giấy với hóa chất.
Mỗi khâu đều ảnh hưởng tới tính chất tấm giấy hình thành. Đối với giấy carton thì
khâu ảnh hưởng tới tính chất giấy nhiều nhất là khâu ướt máy xeo. Những hóa chất
thêm vào trong giai đoạn này sẽ tác động trực tiếp đến tính chất giấy thành phẩm.
1


Trong quá trình vận hành xeo ướt nếu hiểu biết tường tận về cách pha chế cũng như
liều lượng hóa chất phần ướt dùng thế nào là thích hợp sẽ giúp sản xuất sản phẩm giấy
carton chất lượng tốt và không làm thất thoát lượng hóa chất không cần thiết.
Vì vậy, được sự phân công của Bộ môn công nghệ giấy và sản xuất giấy khoa
Lâm Nghiêp, cùng với sự đồng ý của công ty cổ phần giấy An Bình, tôi thực hiện đề
tài: “ Khảo sát ảnh hưởng của hóa chất phần ướt lên tính chất của giấy carton tại An
Bình”.
1.2. Mục đích của đề tài
Tìm hiểu các loại hóa chất chất keo bền khô, chất trợ bảo lưu, chất keo chống
thấm, màu được sử dụng trong phần ướt và ảnh hưởng của các loại hoá chất dùng
trong phần ướt lên tính chất cơ bản giấy carton. Đồng thời qua đó rút ra được kinh
nghiệm sử dụng hóa chất phần ướt như thế nào đem lại hiệu quả kinh tế.
1.3. Mục tiêu của đề tài
Để đạt được mục đích đã đề ra. Trong quá trình thực hiện khảo sát chúng tôi tập
trung vào các mục tiêu sau:
 Khảo sát dây chuyền công nghệ phần ướt sản xuất giấy carton.
 Xác định loại hóa chất, tỉ lệ sử dụng hóa chất phần ướt tại công ty cổ
phần giấy An Bình.
 Tìm hiểu đặc điểm, công dụng, ảnh hưởng của hóa chất phần ứơt lên tính
chất giấy carton.
 Nhận xét và đưa ra đề xuất sử dụng loại hóa chất nào cần thiết với loại
giấy carton tại công ty.
1.4 Giới thiệu đề tài

Do thời gian thực hiện đề tài có giới hạn nên tôi chỉ khảo sát tập trung vào hóa
chất phần ướt được sử dụng nhiều nhất tại công ty để sản xuất giấy carton lớp mặt định
lượng 150 g/m2 tại máy xeo số 1.
Các số liệu thu thập theo dạng ghi chép lấy số liệu tại phòng thí nghiệm ở công
ty cổ phần giấy An Bình

2


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Tổng quan về công ty cổ phần giấy An Bình
2.1.1 Quá trình thành lập
Thành lập vào ngày 20 tháng 8 năm 1992 sản xuất chủ yếu là bột giấy. Đến
năm 1994 phát triển thêm xưởng sản xuất giấy bao bì công nghiệp, giấy kraf…
Tên công ty: CÔNG TY CỔ PHẦN GIẤY AN BÌNH
Tên giao dịch: AN BÌNH PAPER COMPANY CORPORRATION
Địa chỉ văn phòng và nhà máy: 27/5A Kha Vạn Cân, Dĩ An, Bình Dương
2.1.2 Lịch sử hình thành và thành tựu

Hình 2.1: Hình ảnh công ty
Từ đầu thập niên 90, công ty đã khởi sự những bước đầu tiên với một công ty
gia đình chuyên sản xuất bột tre bán hóa cung cấp cho các nhà máy giấy lớn trong
nước như Tân Mai, Cogido, Linh Xuân, Xuân Đức, Vĩnh Huê, Mai Lan, Thủ Đức…
với sản lượng 800 tấn/tháng, doanh thu năm đầu tiên là 5 tỷ đồng.
Sau đó, nhận thức được xu hướng tích cực của nền công nghệ tái chế trong việc
bảo vệ môi trường, công ty quyết định chuyển hướng hoạt động sang lĩnh vực sản xuất
giấy carton làm bao bì, sử dụng 100% nguồn nguyên liệu từ giấy đã qua sử dụng, giấy
3

thải…thay vì sử dụng nguồn nguyên liệu khai thác từ thiên nhiên lồ ô, tre nứa… như
trước kia. Sản phẩm sử dụng nguồn nguyên liệu thu hồi của công ty giúp giảm thiểu
nạn phá rừng và xử lý hoá chất từ nguyên liệu gỗ, bảo vệ nguồn tài nguyên và môi
trường.
2.1.3 Thành Tựu 2000-2009
Công ty CP Giấy An Bình là một trong những doanh nghiệp tái chế giấy hàng
đầu ở VN. Nhờ sớm nhận thức được giá trị môi trường và kinh tế to lớn của tái chế mà
An Bình đã đạt được sự tăng trưởng ngọan mục, liên tục trong 09 năm qua như sau:

Hình 2.2: Sản lượng trong vòng 09 năm

Hình 2.3: Doanh thu trong vòng 09 năm
Công ty CP Giấy An Bình hiện đang triển khai hai dự án lớn:
1.

Dự án Nhà Máy Giấy Phú Mỹ: sản xuất giấy carton lớp mặt (testliner) làm bao bì

từ nguyên liệu thô là giấy phế thải, thu hồi các loại. Công suất thiết kế giai đọan I
325.000 tấn/năm, dự kiến đến khi hoàn thành (06/2013) sẽ đạt tổng công suất 650.000
tấn/năm. Nhà máy này được đặt tại Cụm Khu Công nghiệp ngành giấy Mỹ Xuân do
Công Ty CP Giấy An Bình là chủ đầu tư.

4


2.

Dự án Cụm Khu Công nghiệp ngành giấy Mỹ Xuân: rộng 74 ha, tọa lạc tại huyện

Tân Thành, vốn là trung tâm thương mại kinh tế của tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu.


Sản phẩm của Công ty CP Giấy An Bình gồm có:

Giấy carton trắng (white top)
Giấy carton lớp mặt (testliner)
Giấy carton lớp giữa (medium corrugating)
Bảng 2.1: Các thông số kỹ thuật được thực hiện theo Bộ Tiêu chuẩn Việt Nam
24TCN 72-99 (đối với giấy carton lớp mặt) và 24TCN 73-99 (đối với sản phẩm giấy
carton lớp sóng) như sau:
Loại sản phẩm Định lượng

Độ

Paper Grade

Grammage

Bursting strength Moisture

(g/m2)

(kgf/cm2)

chịu

bục Độ ẩm

Màu sắc

Colours

(%)

Giấy cactông
White 160 - 250

trắng

3.2 – 6.0

7±2
Following

top
Giấy lớp mặt
Testliner

130 - 250

3.0- 5.0

7±2

90 - 160

1.5 - 4.0

7±2

customers’
requirements

Giấy lớp sóng
Corrugating
medium


Đặc điểm sản phẩm giấy của An Bình

- Luôn đạt được độ bền cơ lý cao do được sản xuất từ nguyên liệu thô là giấy thu hồi
ngoại nhập và nội địa chất lượng cao với lượng xơ sợi nguyên thủy và xơ sợi loại dài
nhiều, được xử lý bằng kỹ thuật tiên tiến với hóa chất phụ gia thích hợp.
- Luôn có định lượng ổn định trên suốt chiều dài và chiều rộng cuộn giấy.
- Luôn được kiểm soát chặt chẽ về màu sắc nên có độ bền màu trong một thời gian dài.
2.2 Tổng quan về tính chất cơ bản của giấy, giấy carton
2.2.1 Định lượng (basis weight): Trọng lượng của một đơn vị diện tích của giấy và
carton được xác định theo phương pháp tiêu chuẩn. Đơn vị biểu thị kết quả là g/m2.

5


2.2.2 Tính ổn định kích thước (dimensional stability): Khả năng giữ được hình
dạng và kích thước của giấy và carton khi độ ẩm thay đổi, hoặc dưới các tác động khác
như: sự thay đổi của môi trường xung quanh, các ứng suất vật lý, cơ học trong quá
trình in và các thao tác khi gia công hoặc khi sử dụng.
2.2.3 Độ ẩm (moisture content): Lượng nước có trong vật liệu. Thực tế đó là tỷ số
của tổng lượng mất đi của mẫu thử, khi sấy trong điều kiện tiêu chuẩn của phương
pháp thử và trọng lượng của mẫu thử tại thời điểm lấy mẫu, đơn vị biểu thị là %.
2.2.4 Độ chịu gấp: là khả năng chịu được bao nhiêu lần gấp qua gấp lại của tờ giấy

trên máy đo chuyên dụng
2.2.5 Độ chịu bục (bursting strenght): là khả năng 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.
2.2.6 Độ nén vòng: là khả năng giấy bìa carton dùng để tạo các hộp chứa hàng hóa thì
một trong những tính chất quan trọng của nó là khả năng chống lại lực nén. Nó quyết
định cái thùng hay hộp carton đó khi chất chồng lên nhau cùng với khối lượng hàng
hóa thì đảm bảo nó không bị xẹp mà ảnh hưởng đến hàng hóa bên trong
2.3 Tổng quan về hóa chất sử dụng trong sản xuất giấy carton
2.3.1 Chất keo chống thấm
2.3.1.1 Khái niệm
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. Bản chất của hiện tượng chống thấm của giấy
dựa trên 2 nguyên tắc: hoặc là làm cho giấy mang tính kị nước, hoặc những lỗ nhỏ trên
bề mặt giấy được lấp kín không cho nước thấm vào bên trong. Để truyền cho giấy tính
chống thấm người ta thường áp dụng hai cách sau:
Hoặc là dùng những chất có tính kị nước như keo nhựa thông, keo AKD, keo
ASA,….trộn chung với bột giấy trước khi xeo, phương pháp gia keo như vậy gọi là gia
keo nội bộ
Hoặc dùng những chất có tính tạo màng như keo tinh bột, keo polyvinylalcol,
CMC,… để tráng phủ lên bề mặt tờ giấy. Phương pháp này gọi là gia keo bề mặt
2.3.1.2 Gia keo chống thấm nội bộ (phương pháp thường dùng cho giấy carton)
Hầu hết các loại giấy và bìa carton, trừ những giấy lụa như giấy vệ sinh và các
loại giấy đặc biệt khác, đều cần có khả năng chống thấm chất lỏng. Gia keo được định
6


nghĩa là sử dụng các loại hóa chất để cung cấp cho giấy tính năng chống thấm này.
Cho đến nay, gia keo nội bộ vẫn là cách gia keo phổ biến nhất. Nó đã được bắt đầu từ
2 thế kỉ nay và cho đến trước năm 1980 gia keo nội bộ được thực hiện chủ yếu nhờ
nhựa thông và phèn nhôm. Gia keo nội bộ là một phần quan trọng trong phần vận hành

phần ướt của máy xeo giấy hay bìa carton. Mục đích là biến tính bề mặt xơ sợi để có
thể kiểm soát được quá trình thấm của chất lỏng vào bề mặt giấy.


Phèn nhôm dùng trong gia keo nhựa thông

a. Thành phần phèn nhôm:
Trong sản xuất giấy, nhôm được dùng dưới dạng muối nhôm sunfat
(Al2(SO4)3). Hàm lượng được tính theo hàm lượng Al2O3 hay hàm lượng hydrate
Al2O3.14H2O. Nhôm thường được dùng dưới dạng dung dịch, hàm lượng chất rắn
8.3% với Al2O3 hay khoảng 50% như hydrate Al2O3.14 H2O.
b. Vai trò của phèn nhôm trong quá trình gia keo bằng nhựa thông
Trong quá trình gia keo, phèn nhôm được sử dụng để kết tủa keo nhựa thông
lên bề mặt xơ sợi (trợ bảo lưu keo nhựa thông). Ngoài ra, còn điều chỉnh pH, kết tủa
các chất bẩn, tăng cường thoát nước và ổn định môi trường gia keo (axit). Điều chỉnh
quá trình phèn nhôm tốt sẽ làm tăng hiệu quả gia keo và chất lượng giấy trong gia keo
nhựa thông phèn.


Keo nhựa thông và nhựa thông biến tính (cường tính)
CTHH: C19H29COOH

 Nhựa thông là nguyên liệu được dùng phổ biến nhất để tăng tính chống thấm nước
cho giấy; là dẫn xuất axit hữu cơ loại không bão hòa có nguồn gốc thiên nhiên.
Thành phần hóa học của nhựa thông bao gồm: 87÷90% là hỗn hợp của axit
Diterpene hay còn gọi là axit nhựa, 10% là các chất trung tính và 3÷5% là các axit
béo
 Về công thức cấu tạo: Axit Diterpene là các đồng phân của axit abietic (có 7 đồng
phân) và d-Pimaric (có 3 đồng phân). Các đồng phân này được tạo nên do sự phân
bố cặp liên kết đôi trong cấu trúc vòng tạo nên. Các đồng phân của hai axit được

đưa ra ở hình 2.4_Phụ lục 1
Nhựa thông được coi là những phần tử lưỡng cực vì có nhóm phân cực ưa nước
COOH gắn với phần hydrocacbon không ưa nước. Ngày nay để cải thiện hiệu quả gia
7


keo, nhựa thông sẽ được phản ứng với fumaric anhydric hay axit fumaric để sinh ra
một sản phẩm cộng có 3 nhóm axit, được gọi là nhựa thông biến tính.
Sử dụng keo nhựa thông làm chất chống thấm có những ưu điểm là keo rẻ tiền,
dễ kiếm, hiệu quả chống thấm tốt, không gặp những rắc rối nhiều do hiện tượng kết
tủa hoặc tích đọng của keo trên máy xeo, giấy đứt trên máy xeo dễ phân tán và dễ xử
lý lại để thu hồi bột.
 Cơ chế bảo lưu keo nhựa thông trong phương pháp xeo axit
Trong phương pháp xeo axit thì chất chống thấm chính là keo nhựa thông. Có
hai loại keo nhựa thông được chuẩn bị sẵn để phối trộn với bột giấy trước khi xeo là
:keo nhựa thông xà phòng hoá và keo nhựa thông phân tán. Mỗi loại keo này có các cơ
chế bảo lưu khác nhau, điều kiện và hiệu quả sử dụng cũng khác nhau.
a. Cách sử dụng keo nhựa thông xà phòng hoá
Cơ chế bảo lưu: Thành phần chính của nhựa thông chưa xà phòng hoá là các
axit nhựa Abietic. Sau khi xà phòng hoá các axit nhựa đều tan dưới dạng các anion
abietate (Ab-). Khi pH của môi trường là 4.5-5.5 các anion nhôm tan ra từ phèn nhôm
tồn tại ở dạng cation Al3+ sẽ tác dụng với anion Abietic để tạo thành Al-monoresinate
mang điện dương là chủ yếu và một lượng nhỏ các axit nhựa (resin axit):
[Al(H2O)6] 3 + Ab- => [Al(OH)(H2O)5]2 + Hab
(resin axit)
[Al(OH)(H2O)5]2 + Ab- => [AlAb(OH)(H2O)] + H2O
(Al-monoresinate)
Các chất Al-monoresinate và resin axit mang tính kỵ nước, không tan sẽ bám
trên bề mặt xơ sợi nhờ lực hút tĩnh điện hoặc kết tủa do xơ sợi tích điện âm. Chính nhờ
cơ chế này keo nhựa thông được bảo lưu trên tấm giấy. Điều này cũng giải thích vì sao

keo xà phòng hoá chỉ đạt hiệu quả chống thấm cao nhất khi pH của dòng bột có giá trị
là 4.5-5.5. Nếu pH của môi trường lớn hơn 5.5 thì các ion nhôm sẽ chuyển thành các
hydroxit phức hợp của nhôm không tan. Các chất này sẽ kết tủa trên bề mặt xơ sợi chứ
không có tác dụng tạo thành các cation với keo nhựa thông. Kết quả nghiên cứu của
các nhà khoa học cho thấy rằng khi pH= 4.6 tỷ lệ bảo lưu của Al-monoresinate là 70%,
khi pH=5.8 thì tỷ lệ này chỉ còn 20%.
8


Sự có mặt của các cation Ca2+, Mg2+ sẽ làm giảm tác dụng của cation Al3+ và do
đó làm giảm hiệu quả của sự bảo lưu keo nhựa thông. Như vậy là việc sử dụng chất
độn là Canxicarbonate sẽ không thích hợp khi dùng chất chống thấm là keo xà phòng
hoá.
Tỷ lệ sử dụng keo nhựa thông dạng xà phòng hoá khoảng 0.5-1.5% so với bột
giấy lượng phèn nhôm khoảng 1.0-3.0% (gấp đôi lượng nhựa) là thích hợp.
Từ trước đến nay keo nhựa thông xà phòng hóa thường được phối trộn vào bột
giấy trước khi gia phèn vì người ta nghĩ rằng nếu cho phèn trước khi gia keo nhựa
thông, keo sẽ bị kết tủa ngay khi gặp phèn do đó không phân bố đều được. Ngày nay
một số nơi người ta gia phèn trước khi gia nhựa xà phòng hoá mà vẫn đạt hiệu quả
chống thấm tốt. Nói chung là khi sử dụng nhựa thông xà phòng hoá thì hiệu quả chống
thấm không phụ thuộc vào thứ tự gia phèn hay nhựa.
Sự tăng nhiệt độ trong quá trình sấy cũng ảnh hưởng đến hiệu quả của keo
chống thấm. Nhiệt độ sấy cần phải tăng từ từ và không quá cao, nhiệt độ sấy cao nhất
khoảng 1200C đạt tới khi độ khô của giấy khoảng 60%, sau đó nhiệt độ giảm dần thì sẽ
cho hiệu quả sử dụng keo chống thấm cao nhất.
b. Cách sử dụng keo nhựa thông phân tán
Cơ chế bảo lưu: Các hạt nhựa trong keo nhựa phân tán là những hạt tích điện
âm có kích thước khoảng 0.2-0.5 μm, thành phần chính của mỗi hạt là các axit nhựa
chưa bị xà phòng hoá (>90%) nên không tan trong nước. Để các hạt nhựa (mang điện
tích âm) này có thể bảo lưu lại trên mặt xơ sợi (cũng tích điện âm) thì phải nhờ các hạt

mang điện dương_đó là các hạt cation nhôm từ phèn nhôm. Các cation nhôm sẽ làm
đông tụ các hạt mang điện âm là những hạt keo và những xơ sợi mịn thành từng chùm.
Những đám đông tụ này mang điện tích dương sẽ bám vào bề mặt các xơ sợi tích điện
âm nhờ lực hút tĩnh điện. Kết quả là các hạt nhựa thông được bảo lưu trong quá trình
xeo. Một số ion nhôm còn có thể tác dụng với phân tử axit nhựa tạo thành Almonoresinate không tan kết tủa trên mạt xơ sợi, nhưng lượng này rất ít.
Trước khi tấm giấy đi qua bộ phận sấy thì mỗi hạt nhựa phân tán tuy chứa nhiều
phân tử axit nhựa nhưng những phân tử này do chưa được định hướng tốt nên tính kỵ
nước chưa phát triển tốt. Khi đi qua bộ phận sấy, các hạt nhựa này bị chảy mềm làm
tăng diện tích phủ trên bề mặt xơ sợi, các phân tử nhựa dễ dàng định hướng lại để
9


những phần hydrocacbon mang tính kỵ nước thì chĩa ra ngoài. Do vậy tính kỵ nước
mới phát triển tối đa. Sự khác biệt giữa keo nhựa thông xà phòng hóa và keo phân tán
là nhiệt độ nóng chảy của các hạt keo phân tán thấp hơn, do vậy diện tích xơ sợi mà
keo có thể phủ được sẽ nhiều hơn. Điều này cũng giải thích vì sao hiệu quả chống
thấm của keo phân tán cao hơn so với khi dùng keo xà phòng hoá.
Độ bảo lưu của keo phân tán giảm khi mức độ khuấy trộn của dòng bột trước
khi lên máy xeo tăng hoặc độ hút chân không trên máy xeo tăng. Nguyên nhân là lực
khuấy trộn hoặc hút chân không tăng làm phá vỡ các đám keo tụ tạo thành giữa các
cation nhôm với các hạt keo và các xơ sợi.
Tỷ lệ dùng nhựa phân tán khoảng 0.4-0.6 % so với xơ sợi bột giấy (ít hơn so
với dùng keo xà phòng hoá). Tỷ lệ dùng phèn khoảng 0.6-1.0% (so với 1-3% khi dùng
nhựa keo xà phòng hoá). pH tối ưu của dòng bột khi dùng keo phân tán là 5.5-6.5. Như
vậy khi dùng keo phân tán thì tiêu tốn ít phèn hơn so với khi dùng keo keo xà phòng
hoá.
Khi gia nhiều phèn quá mà giá trị pH thấp hơn giá trị tối ưu trên sẽ xảy ra hiện
tượng keo nhựa dễ làm bít lưới xeo, chăn xeo, đóng cặn trên đường ống.
Khi các ion Ca2+, Mg2+ có mặt trong bột giấy thì chúng sẽ tác dụng với các axit
nhựa tạo thành các resinate canxi và resinate magie. Các resinate này là chất kết tủa

dạng giống như phô mai, tính kỵ nước yếu hơn Al-resinate và axit nhựa nên sẽ làm
giảm hiệu quả chống thấm.
Các chất độn có khả năng hấp thụ keo nhựa nhiều hơn cả xơ sợi do vậy khi sử
dụng chất độn thì làm tăng lượng keo cần sử dụng hoặc làm giảm độ chống thấm của
keo.
Ưu điểm của keo nhựa thông phân tán so với keo xà phòng hóa đó là hiệu quả
chống thấm đạt được cao hơn khi dùng cùng một tỷ lệ gia keo, giá trị pH tối ưu rộng
hơn nên nó có thể áp dụng trong cả phương pháp xeo axit và phương pháp xeo trung
tính(pH= 6.5), dễ chọn sử dụng nhiều loại chất độn chất phụ gia khác nhau, lượng
phèn cần sử dụng ít hơn, không cần sử dụng các thiết bị nhũ tương hóa và không cần
hòa loãng trước khi gia vào dòng bột giấy. Nhược điểm của loại keo này là khó điều
chế, có thể bị giảm hiệu quả bảo lưu dưới tác dụng khuấy mạnh, hút chân không, hoặc

10


tăng nhiệt độ. Chính vì vậy mà hệ keo nhựa thông phân tán có hiệu quả gia keo cao
hơn hệ keo xà phòng
2.3.2 Chất trợ bảo lưu
2.3.2.1 Khái niệm: 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, các chất trong hệ bảo lưu một thành
phần, hai thành phần và hệ bảo lưu vi hạt.
2.3.2.2 Cơ chế hoạt động của chất bảo lưu
Do kích thước của chất độn rất bé hơn so với mắt lưới và xơ sợi ngắn dễ bị lọt
qua lưới theo nước trắng cho nên trong quá trình sản xuất cần phải bảo lưu các xơ sợi
ngắn theo cơ chế keo tụ và kết bông các xơ sợi ngắn lại khi đó các chất độn cũng được
giữ lại.
Để nâng cao hiệu qủa của quá trình bảo lưu chất độn và sơ xợi mịn trong giấy,

thông thường các chất trợ bảo lưu hoá học được sử dụng. Nó cực kỳ cần thiết trong
công nghệ giấy hiện nay, nhất là những loại giấy dùng nhiều chất độn.
Để không tạo kết bông của xơ sợi dài (ảnh hưởng đến tính chất của giấy) thì ta
cho càng gần điểm bột lên lưới càng tốt.
 Cơ cấu keo tụ
Keo tụ là bước thứ nhất trong quá trình bảo lưu. Trong suốt quá trình keo tụ các
hạt mang điện tích tĩnh điện bao quanh những thành phần bột mịn và giữ chúng tách
biệt với nhau tốt, sẽ được trung hòa bằng nguồn cation. Việc giảm đáng kể lực đẩy cho
phép các phần tử tiến gần nhau hơn. Keo tụ đạt được hiệu quả khi khoảng cách tách
biệt các thành phần mịn đủ nhỏ để các polymer cao phân tử có thể nối các phần tử
thành cầu nối tạo ra kết tụ và nó có thể được giữ lại trên lưới khi hình thành tờ giấy
(Terrence M.Gallagher, 2007).
Với việc keo tụ tốt, khối cầu điện tích sẽ bị giảm đi, cho phép polymer khối
lượng phân tử cao nối những phần tử thành những khối kết tụ lớn hơn. (Terrence M.
Gallagher, 2007).
 Cơ cấu kết bông

11


- Kết bông bởi sự trung hoà điện tích: Do xơ sợi và chất độn đều mang điện tích âm,
nên chúng đẩy nhau chất độn không gắn lên bề mặt xơ sợi được. Để triệt tiêu lực đẩy
giữa chúng và tăng cường lực phân tán ta đưa phèn và tinh bột vào để trung hoà điện
tích. Tuy nhiên, sự kết bông này cũng có hạn chế vì lực gắn kết giữa chúng và xơ sợi
không đủ mạnh để giữ trên lưới đối với những máy xeo lưới đôi có tốc độ cao, độ
thoát nước mạnh.

Hình 2.5: Vẽ minh hoạ cơ chế kết bông của trợ bảo lưu
- Kết bông cầu nối:
Chính vì thế, Polyacrylamide có trọng lượng phân tử cao được đưa vào để tạo

mối liên kết cầu giữa hạt chất độn này với hạt chất độn khác và với xơ sợi trên cơ sở
hút bám tĩnh điện tạo thành kết bông rộng lớn giữa xơ sợi và chất độn nhỏ trên lưới.
Lượng trợ bảo lưu cho vào máy xeo phải được thử nghiệm trước ở phòng thí
nghiệm vì nếu cho ít, không có tác dụng, nếu cho nhiều quá gây khó thoát nước trên
lưới vì kết bông quá nhiều, thông thường lượng cho vào khoảng 0,03%/ tấn sản phẩm.
Độ thoát nước biểu thị mức độ thoát nước nhanh hay chậm của dòng bột khi đi
qua bộ phận lưới. Có một điều thú vị là khi độ bảo lưu các hạt mịn đạt giá trị cao thì
khả năng thoát nước của dòng bột đó cũng nhanh hơn. Điều này có thể giải thích là:
Độ bảo lưu các hạt mịn cao là do khi sử dụng chất bảo lưu chất này làm các hạt mịn
12


đông tụ lại với nhau để đạt kích thước lớn hơn nên được giữ lại nhiều hơn trên máy
xeo, đồng thời là: khi bớt các mịn riêng lẻ trong dòng bột thì độ thoát nước của các
dòng bột sẽ tốt hơn, tương tự như là bột giấy thô thì dễ thoát nước hơn là bột giấy đã
được nghiền mịn.
Khi dùng chất bảo lưu một cách thích hợp thì không những làm tăng được độ
bảo lưu của các hạt mịn còn tăng được khả năng thoát nước của tấm giấy ướt trong quá
trình xeo giấy. Cả hai quá trình này rất có ích trong quá trình xeo giấy. Vì vậy việc sử
dụng chất bảo lưu trong quá trình xeo giấy là rất quan trọng và cần thiết để đạt chất
lượng giấy cao, tiết kiệm các chất phụ gia và ô nhiễm môi trường.
2.3.2.3 Công thức xác định hiệu quả của trợ bảo lưu
•

Dựa vào độ bảo lưu tổng trước và sau khi sử dụng polymer:
Độ bảo lưu tổng (%)=(C1-C2)/C1
C1: Nồng độ thùng lưới (%)
C2: Nồng độ nước trắng (%)

•

Dựa vào độ đục của nước trắng

•

Tạo hình của tờ giấy

•

Hiệu qủa bảo lưu của các chất bảo lưu trên phụ thuộc vào khối lượng phân tử,
kích thước phân tử, mật độ điện dương của các phân tử các chất bảo lưu và cách
sử dụng chúng.

2.3.2.4 Ích lợi của việc sử dụng chất bảo lưu
Nếu quá trình sử dụng chất bảo lưu đạt hiệu quả tốt thì:
-

Tăng được sự bảo lưu các hạt chất độn, các hạt keo chống thấm, các sơ sợi
mịn trong tấm giấy.

-

Máy chạy ổn định

-

Tăng tình trạng sạch của máy

-

Giảm lượng tạp chất có trong nước thải, giảm tải quá trình xử lý nước thải

-

Kéo dài tuổi thọ của chăn lưới máy xeo do không bị ma sát nhiều bởi các hạt
chất độn trôi theo nước trắng

-

Tăng được độ thoát nước trên bộ phận lưới và bộ phận ép

-

Giảm được hiện tượng hai mặt của tấm giấy do chất độn và chất keo chống
thấm được bảo lưu tốt hơn
13


-

Giảm được lượng keo dùng ở khâu ép keo bề mặt, máy tráng bề mặt chạy
tốt hơn, chất lượng in của giấy cao hơn.

2.3.3 Chất keo bền khô
2.3.3.1 Khái niệm
Những hoá chất gia vào bột giấy trong quá trình xeo mà có khả năng làm tăng
liên kết giữa các sơ sợi, nghĩa là làm tăng độ bền cơ lý của tấm giấy ở trạng thái khô
thì được gọi là keo bền khô.
Những chất thường được dùng làm keo bền khô trong sản xuất giấy là :
- Tinh bột: tinh bột nguyên trạng, hoặc tinh bột cation (tinh bột đã được chế

biến hoá học để trở thành tinh bột tích điện dương)
- Chất keo dính có nguồn gốc thực vật.
- Carboxy Methyl Xenlulo (CMC)
- Một số keo bền khô là polymer tổng hợp.
Chất keo bền khô thông dụng là keo tinh bột cation.
2.3.3.2 Chất keo bền khô từ tinh bột
Tinh bột tự nhiên : Là tinh bột thu được từ các loại ngũ cốc trong sản xuất nông
nghiệp như : sắn (khoai mì = tapioca), khoai tây (potato), ngô (corn), gạo (rice), bột
mỳ (wheat).
Trong thành phần của tinh bột bao giờ cũng chứa : hàm ẩm, prôtêin, chất béo,
chất sơ, chất khoáng vô cơ. Các loại ngũ cốc khác nhau thì thành phần các chất trên và
tính chất khoáng vật lý của tinh bột chúng cũng khác nhau (table 2,p.271, papermaking
chemistry).
Bảng 2.2: Các thành phần hóa học của nguyên liệu tinh bột_Phụ lục 1
Bảng 2.3: Thông số cơ bản của một số loại tinh bột_Phụ lục 1
Tính chất kết dính của tinh bột đối với xơ sợi làm cho giấy tăng độ bền khô.
Tính kết dính của tinh bột có được là do: phân tử tinh bột chứa rất nhiều nhóm
hydroxyl (OH) cũng như phân tử xenlulo. Khi tinh bột, xơ sợi cùng ở trong nước
những nhóm OH của tinh bột sẽ tạo thành liên kết hydro với các nhóm OH của nước
và của xơ sợi. Trong quá trình sấy các phân tử nước bay hơi dần đi, còn lại liên kết
hydro giữa phân tử tinh bột – xơ sợi. Vì số lượng những liên kết này rất nhiều nên làm

14


tăng sự liên kết giữa các xơ sợi với nhau, kết quả là làm tăng độ bền cơ lý của giấy ở
trạng thái khô, và do vậy tinh bột được sử dụng làm chất keo bền khô cho giấy.
Quá trình hồ hóa tinh bột gelatin hóa
Tinh bột không tan trong nước lạnh, khi đun nóng tinh bột sẽ dần tan trong
nước. Tinh bột nếu chưa được nấu với nước ở nhiệt độ và thời gian nhất định thì các

phân tử của tinh bột cuộn tròn lại, diện tích bề mặt nhỏ, ít lộ những nhóm OH ra bên
ngoài, vì thế khả năng kết dính rất thấp. Khi tinh bột được đun trong nước ở nồng độ ,
nhiệt độ và thời gian thích hợp (còn gọi là quá trình hồ hóa tinh bột hay gelatin hóa)
thì các phân tử tinh bột sẽ duỗi ra, để lộ nhiều nhất những nhóm OH ra ngoài, khi đó
tính kết dính của tinh bột mới được phát huy tối đa.

Hình 2.6: Sự biến đổi độ nhớt theo nhiệt độ trong quá trình hồ hóa tinh bột
Trong quá trình nấu tinh bột các phân tử tinh bột tách rời nhau ra, vì vậy độ
nhớt của dung dịch sẽ tăng dần theo nhiệt độ và đạt giá trị cao nhất khi nhiệt độ lên
đến khoảng 70 – 80 oC, đó là khi các phân tử tinh bột tách rời nhau ra hết. Nếu tiếp tục
gia nhiệt thì do nhiệt độ tăng nên độ nhớt lại giảm dần. Khi đó kết thúc quá trình hồ
hóa tinh bột.
Khi dung dịch hồ tinh bột nguội dần: vị trí các mạch tinh bột ổn định hơn thì
các liên kết hydro giữa các mạch tinh bột tăng lên làm cho độ nhớt của dung dịch tăng.

15