Nghiên cứu chế tạo vật liệu tráng phủ zno pcl ứng dụng làm vật liệu tráng phủ trên giấy in

PCL cũng là một vật liệu phân hủy sinh học thân thiện với môi trường, nó còn có tính chất cơ học tốt thích hợp ứng dụng trong sản xuất bao bì, PCL kết hợp ZnO để làm dung dịch tráng ph

TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ZnO VÀ POLYCAPROLACTONE

Giới thiệu vật liệu nano ZnO

Kẽm Oxit (ZnO) là một loại hợp chất chất bán dẫn II-VI, màu trắng không mùi, chất bột sau khi ngưng tụ kẽm ở trạng thái hơi có công thức hóa học là ZnO Nhờ những tính chất như trong suốt với ánh sáng nhìn thấy do có độ rộng vùng cấm rộng (cỡ 3,3 eV ở nhiệt độ phòng), hiệu quả hơn các loại bán dẫn khác do chuyển mức thẳng, exciton có năng lượng liên kết lớn (60meV) và bền ở nhiệt độ phòng Trong thời gian gần đây, các tài liệu và ấn phẩm khoa học về ZnO ngày càng tăng thể hiện một sự quan tâm đáng kể, do những triển vọng và các ứng dụng hữu ích có thể áp dụng trong thực tế của ZnO Đặc biệt là vật liệu ZnO có cấu trúc nano Oxit nano ZnO được chú ý trong nhiều nghiên cứu bởi những tính chất điện và quang điện độc đáo cũng như việc ứng dụng tiềm tàng của nó đến lĩnh vực huỳnh quang, quang xúc tác, cảm biến khí, điện hoá và tế bào mặt trời ZnO có ba dạng cấu trúc: Hexagonal wurtzite, Zin blende, Rocksalt

Hình 1 2: Các cấu trúc tinh thể khác nhau của ZnO

Tính chất của vật liệu nano ZnO

Oxit Kẽm là một chất dạng bột, màu trắng, không màu không mùi Kẽm Oxit sẽ không bị biến màu tuy nhiên chúng sẽ chuyển sang màu vàng khi bị đun nóng Khối lượng mol là 81.408 g/mol Khối lượng riêng là 5.606 g/cm3 Điểm nóng chảy là 1975 °C Điểm sôi ở 2360 °C Độ hòa tan trong nước 0.16 mg/100 mL (30 °C) Mạng tinh thể, Mạng ion, độ cứng xấp xỉ 4.5 trên thang đo Mohs

1.2.2 Tính chất hóa học Ở điều kiện thường kẽm oxit có dạng bột trắng mịn, do bản chất bên trong nó có chứa nguyên tố mangan trộn lẫn một số tạp chất khác, kèm theo ZnO là vật liệu tính nhiệt nên bình thường nó có màu vàng hoặc đỏ (sau khi làm lạnh thì trở lại màu trắng), khối lượng riêng 5,606 g/cm3, không mùi

Kẽm oxit là một oxit lưỡng tính Nó gần như không hòa tan trong nước và rượu, nhưng nó lại hòa tan trong hầu hết các axit như axit hydrochloric:

ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O Kẽm Oxit là một chất lưỡng tính, nên tan trong kìm tạo muối zincat tan:

ZnO + 2NaOH + H2O → NA2[Zn(OH)4]

Kẽm oxit phản ứng chậm với các axit béo trong dầu để sản xuất các cacboxylat tương ứng, chẳng hạn như oleate hoặc stearat Kẽm oxit phản ứng mạnh với bột nhôm và magie khi nung nóng

ZnO + Mg → MgO + Zn Ở nhiệt độ cao khoảng 1975 độ C, ZnO bị khử bởi C:

ZnO + C → Zn + CO Kẽm oxit phản ứng với hydrogen sulfide để cung cấp cho kẽm sulfua

Tính chất quang của vật liệu ZnO được xác định thông qua các phép đo huỳnh quang, kích thích huỳnh quang và phép đo tán xạ Raman Ở nhiệt độ phòng, phổ huỳnh quang của của vật liệu ZnO điển hình bao gồm hai đỉnh phát xạ: Một đỉnh trong vùng tử ngoại

5 và một đỉnh trong vùng nhìn thấy Đỉnh phát xạ trong vùng nhìn thấy có thể xuất hiện ở vùng xanh, da cam hoặc đỏ.

Ứng dụng của vật liệu nano ZnO

Có nhiều ứng dụng của bột ZnO, các ứng dụng thường gặp như sau:

1.3.1 Ứng dụng cho bao bì

Nano ZnO có thể ứng dụng trong việc bảo quản thực phẩm để sử dụng để dài hạn đối với sản phẩm tươi sống, vừa an toàn cho sức khỏe, bên cạnh đó còn góp phần bảo vệ môi trường

Ví dụ 1: Nano kẽm oxit (ZnO) được sử dụng để điều trị bệnh thối trái cây bưởi

Hình 1 3: Quá trình điều trị bệnh thối cho trái bưởi

(A) Ban đầu, các triệu chứng xuất hiện ở dạng đốm

(B) Tiến triển sâu hơn thành hoại tử hoàn toàn quả

(C) Nấm được phân lập từ quả bị bệnh trên môi trường SDA

(D) Sợi nấm được quan sát dưới kính hiển vi ở độ phóng đại 100 lần

(E) Sau khi cấy vào trái khỏe mạnh, các triệu chứng bệnh xuất hiện chậm ở tuần thứ 1 (F) Tiến triển nhanh ở tuần thứ 2 dẫn đến hoại tử cho đến tuần thứ 3

Ví dụ 2: Ứng dụng để bảo quản quả anh đào

Hình 1 4: Sơ đồ minh họa và quá trình chuẩn bị các màng sợi nano polyme sinh học đa chức năng polyme sinh học dựa trên protein được nạp các hạt nano polyphenol tự nhiên để bảo quản anh đào

ZnO là vật liệu tạo màng có hoạt tính chống oxi hóa cao hơn gấp 5 và 9 lần tương ứng Hơn nữa, màng ZnO thể hiện hoạt tính ức chế tốt trong việc bảo quản trái cây Vào ngày thứ mười một của thử nghiệm đóng gói quả anh đào, so với những quả anh đào không được bao bọc, tổn thất về trọng lượng và độ cứng của quả được bọc đã giảm hơn 20% và 60% tương ứng Thời gian hô hấp bị chậm lại 5 ngày và đỉnh giải phóng ethylene giảm gần một nửa Tóm lại, hai màng sợi nano này là những vật liệu đóng gói khả thi đáp ứng các chiến lược toàn cầu về phát triển xanh Biện pháp chính để kéo dài thời hạn sử dụng là duy trì nhiệt độ thấp hơn để ngăn chặn quá trình hô hấp và tốc độ trao đổi chất của quả anh đào

1.3.2 Ứng dụng cho mực in

Việc xử lý ZnO trước khi thông qua hệ thống đóng rắn bằng tia cực tím không những giúp tăng cường khả năng đóng rắn của mực in mà còn giúp sản phẩm in được khô nhanh hơn, tiết kiệm thời gian và chi phí Ngoài ra, còn làm trắng mực màu (chủ yếu đối với các mực in nền)

Hình 1 5: Ứng dụng cho mực in

1.3.3 Ứng dụng trong ngành công nghiệp sơn

Kẽm Oxit được sử dụng như một chất màu trong sơn đặc biệt sử dụng trong sơn cho giấy Kẽm Oxit trong sơn được sử dụng làm lớp phủ chống ăn mòn kim loại đặc biệt hiệu quả đối với sắt mạ kẽm

Hình 1 6: Ứng dụng trong ngành công nghiệp sơn

Mặc dù ZnO có một màu trắng đẹp nhưng nó không còn giữ vai trò chủ đạo nữa Người ta dùng nó để làm chất bảo quản giấy, gỗ

Hình 1 7: Ứng dụng trong hội họa

1.3.5 Trong lĩnh vực sản xuất thủy tinh, men, đồ gốm

Kẽm oxit có khả năng làm giảm sự giãn nở vì nhiệt, hạ nhiệt độ nóng chảy, tăng độ bền hóa học cho sản phẩm Nó được dùng để tạo độ bóng hoặc độ mờ

Hình 1 8: Ứng dụng trong lĩnh vực sản xuất thủy tinh, men, đồ gốm

1.3.6 Ứng dụng trong thực phẩm

Ngoài ra, kèm oxit là nguyên liệu để sản xuất các chất các muối stearat, photphat, cromat, bromat, dithiophotphat Nó là nguồn cung cấp kèm trong thức ăn động vật và công nghiệp xi mạ Người ta còn dùng nó để xử lý sự cố rò rỉ khí sunfuro Kẽm oxit, kết hợp với các oxit khác, là chất xúc tác trong các phản ứng hữu cơ

Hình 1 9: Ứng dụng trong thực phẩm

1.3.7 Ứng dụng cho sức khỏe

Các hạt nano oxit kim loại đại diện cho một loại vật liệu quan trọng mới đang ngày càng được phát triển để sử dụng trong nghiên cứu và các ứng dụng liên quan đến sức khỏe Mặc dù hoạt tính kháng khuẩn trong ống nghiệm của oxit kẽm và một số hợp chất kẽm khác đã được biết đến từ khá lâu, nhưng chỉ trong vài năm gần đây, các hạt nano

9 của ZnO mới được nghiên cứu về hoạt tính kháng khuẩn của chúng, kiến thức về nó vẫn còn thiếu Hoạt tính kháng khuẩn của các hạt nano ZnO bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi một số yếu tố như kích thước và sự hiện diện của ánh sáng Các ứng dụng tiềm năng bao gồm, nhưng không giới hạn ở thuốc chủ đề, mỹ phẩm hoặc thành phần cho các tác nhân kiểm soát sự lây lan của các chủng vi khuẩn (sơn kháng khuẩn trong bệnh viện, lớp phủ kháng khuẩn cho vải, bao bì kháng khuẩn cho thực phẩm, v.v.)

1.3.8 Ứng dụng trong mỹ phẩm

Kẽm oxit (ZnO) gần như không có ảnh hưởng đối với sức khỏe con người khi tiếp xúc bên ngoài cơ thể Do ZnO hấp thụ tia cực tím và có tính kháng khuẩn nên nó là một trong những nguyên liệu để làm kem chống nắng, làm chất chống khuẩn trong các thuốc dạng mỡ, thoa lên cơ thể ZnO là một vật liệu thân thiện môi trường, tỉ lệ độc hại thấp và có tính kháng khuẩn cao Ngoài ra còn dùng để tạo ra dầu gội trị gàu và nấm da đầu hoặc các loại phấn rôm cho em bé để tránh tình trạng bé bị rôm sẩy

Hình 1 10: Ứng dụng trong mỹ phẩm

1.3.9 Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất cao su

Khoảng một nửa lượng ZnO trên thế giới được dùng để làm chất hoạt hóa trong quá trình lưu hóa cao su tự nhiên và tăng độ đàn hồi và sức chịu nhiệt của cao su Lượng kém nhân tạo Kẽm oxit làm trong cao su từ 2 – 5%

1.3.10 Một số ứng dụng trong ngành công nghiệp khác

- Kẽm oxit có thể khử mùi và kháng khuẩn nên được thêm vào các vật liệu khác nhau bao gồm vải bông, cao su, bao bì thực phẩm

- Là chất phụ gia thực phẩm, được thêm vào nhiều sản phẩm thực phẩm, bao gồm ngũ cốc ăn sáng, như là một nguồn chất dinh dưỡng cần thiết

- Oxit kẽm thêm vào làm gia tăng giá trị độ bóng trên bề mặt cho sản phẩm in Ngoài ra còn dùng làm lớp phủ để bảo vệ các chi tiết in và nâng cáo chât lượng sản phẩm in

- Mặt khác bán dẫn ZnO còn là môi trường tốt để pha thêm các ion quang tích cực Vì thế pha thêm các ion kim loại chuyển tiếp vào bán dẫn ZnO tạo thành bán dẫn từ pha loãng(DMSs) có khả năng mang đẩy đủ các tính chất: điện, quang, được ứng dụng sản xuất các thiết bị điện tử, linh kiện điện tử nền spin, xúc tác.

Tổng quan về Polycaprolactone

- Tên gọi theo IUPAC: (1, 7)- Polyoxepan- 2-one; Poly(hexano-6-lactone)

- Tên khác: 2-Oxepanone homopolymer; 6-Caprolactone polymer

Hình 1 11: Công thức hóa học của Polycaprolactone

Polycaprolactone (PCL) là một polyester nhiệt dẻo, bán tinh thể, gồm các đơn vị lặp lại hexanoate và là một polyester aliphatic PCL thường được tổng hợp bằng cách trùng hợp mở vòng ε-caprolactone có mặt chất xúc tác thích hợp, phổ biến là chất xúc tác Sn(Oct) 2 Có mặt trong quá trình tổng hợp có thể có chất khơi mào thường là các chất chứa nhiều nhóm hydroxyl như diol (ethylen glycol, 1,4-butandiol, ), dẫn đến tạo ra các polymer có mạch kết thúc bằng nhóm hdroxyl và quyết định cấu trúc, dạng mạch của sản phẩm polycaprolactone cuối cùng

PCL đã được nghiên cứu kỹ lưỡng về các tính chất cơ học đặc biệt của nó, khả năng trộn lẫn với nhiều loại polyme khác và khả năng phân hủy sinh học tốt Tuy nhiên do tính kỵ nước nên thời gian phân hủy sinh học của polycaprolactone lâu hơn so với các polymer phân hủy sinh học khác như Polylactic acid (PLA) khoảng từ 3 – 4 năm Do trong mạch có tồn tại các liên kết ester nên sẽ xảy ra phản ứng thủy phân làm giảm mạch phân tử Ở các vùng vô định hình, quá trình phân hủy xảy ra nhanh hơn do sự sắp xếp các phân tử không trật tự như vùng tinh thể Sự phân hủy có thể tự xúc bởi các acid cacboxylic được hình thành do quá trình thủy phân, hoặc nó cũng có thể được xúc tác bởi các enzyme [8]

Các tính chất vật lý của PCL chủ yếu phụ thuộc vào trọng lượng phân tử và mức độ kết tinh của nó, điều này cũng góp phần vào khả năng phân hủy – bằng cách thủy phân các liên kết este của nó – trong điều kiện sản xuất Giá trị thuộc tính của PCL [8]

- Mức độ kết tinh: có thể đạt tới 69%

- Khối lượng phân tử: 530 – 630 000 g/mol

- Nhiệt độ hóa thủy tinh: (-65) – (-60) ℃

- Độ giãn dài khi đứt: 20% - 1000%

Polycaprolactone có nhiệt độ nóng chảy thấp khoảng 60℃, nhiệt độ này vừa là ưu điểm cũng vừa là hạn chế của PCL Về ưu điểm, do có nhiệt độ nóng chảy thấp nên dễ dàng trong việc xử lý hay gia công nhựa bằng các kỹ thuật nấu chảy thông thường Nhưng mặt khác, nó lại không được ứng dụng trong các ứng dụng ở nhiệt độ cao

Năm 2014, V Speranza và các cộng sự đã tiến hành nghiên cứu các đặc điểm của quá trình kết tinh nóng chảy của Polycaprolactone (PCL) Phép đo nhiệt quét vi sai (DSC) được nhóm ông sử dụng để phân tích các kết quả tỏa nhiệt của PCL Máy đo nhiệt quét vi sai DSC 822 của Mettler Toledo Inc đã được sử dụng để xác định và đo lường hoạt động đo nhiệt lượng của PCL Việc hiệu chỉnh nhiệt độ được thực hiện với nhiệt độ bắt đầu ngoại suy của quá trình chuyển pha Các mẫu có khối lượng khoảng 10 mg được cho vào chảo nhôm Tất cả các thí nghiệm được tiến hành trong nitơ (tốc độ dòng chảy 50 ml/phút), để ngăn chặn sự suy giảm oxy hóa [16]

Một thử nghiệm đo nhiệt lượng sơ bộ đã được thực hiện để xác định nhiệt độ thích hợp cho hiện tượng kết tinh của PCL Mẫu được gia nhiệt đến 120°C ở tốc độ 30 C/phút, giữ ở nhiệt độ này trong 15 phút, sau đó làm lạnh xuống 60°C ở -10 C/phút và từ 60 đến 25°C ở -0,5 C/phút Biểu đồ đo nhiệt lượng chứng minh đỉnh tỏa nhiệt do sự kết tinh của PCL, bắt đầu ở 44°C, đạt cực đại ở 39°C và kết thúc ở 34°C

Hình 1 12: Sơ đồ nhiệt độ và nhiệt lượng trong quá trình thử nghiệm DSC sơ bộ

Do đó, một loạt các thử nghiệm kết tinh đẳng nhiệt đã được thực hiện ở nhiệt độ từ 50°C đến 43°C Các đỉnh tỏa nhiệt tương ứng được báo cáo trong hình dưới như một hàm của thời gian của bước đẳng nhiệt Đúng như dự đoán, bằng cách tăng nhiệt độ kết tinh, các đỉnh giảm chiều cao và lan rộng dọc theo trục thời gian Khu vực được giới hạn bởi các đỉnh, đặc trưng cho nhiệt tỏa ra trong quá trình kết tinh, gần như không đổi trong tất cả các thí nghiệm

Hình 1 13: Sơ đồ DSC thử nghiệm

Nhiệt kết tinh, thu được bằng phép đo diện tích dưới đỉnh tỏa nhiệt, có thể được chuyển đổi thành mức độ kết tinh tương đối (αDSC (t)) bằng cách phân chia nhiệt sinh ra ở mỗi

13 thời điểm kết tinh t (Δ ht) bằng tổng diện tích dưới đỉnh tỏa nhiệt, nghĩa là tổng nhiệt (Δh0) được tạo ra cho đến khi kết tinh hoàn toàn:

Hình dưới hiển thị sự phát triển của αDSC như là một hàm của thời gian đẳng nhiệt ở một số nhiệt độ kết tinh Có thể thấy sự dịch chuyển của các đường cong về phía thời gian thấp hơn và sự gia tăng độ dốc của phần tuyến tính của chúng khi nhiệt độ kết tinh trở nên thấp hơn Điều này ngụ ý rằng mức độ làm lạnh thấp hơn dẫn đến tốc độ kết tinh cao hơn

Hình 1 14: Sự phát triển của độ kết tinh tương đối (α DSC (t) được xác định bởi quá trình kết tinh đẳng nhiệt

Tốc độ kết tinh gần đúng có thể được thực hiện bằng tốc độ kết tinh chung (1/ t0.5), trong đó t0.5 (một nửa thời gian kết tinh) là thời điểm mà α DSC (t) đạt giá trị 50% Tham số này tỷ lệ thuận với cả tốc độ tạo mầm sơ cấp và sự phát triển của tinh thể/spherulite Thời gian cảm ứng (t0), nghĩa là thời điểm mà α DSC (t) bắt đầu tăng, cũng rõ ràng Đúng như dự đoán, t0 tăng theo cấp số nhân với nhiệt độ kết tinh

1.4.1.2 Tính chất hóa học Ở nhiệt độ bình thường, PCL có thể hòa tan trong cloroform, diclometan, cacbon tetraclorua, benzen, toluen, xyclohexanone và 2-nitropropan; ít tan trong axeton, 2

14 butanone, etyl axetat, dimetylformamit và axetonitril, không hòa tan trong rượu, ete dầu hỏa, ete dietyl và nước [8]

1.4.1.3 Khả năng phân hủy sinh học

Một trong những yếu tố chính đã góp phần vào việc sử dụng rộng rãi PCL trong các ứng dụng khác nhau là khả năng phân hủy sinh học của nó PCL có thể bị phân hủy sinh học bởi các sinh vật sống như một số vi khuẩn và nấm, do đó dễ bị phân hủy sinh học trong các môi trường sinh học khác nhau Liên quan đến các ứng dụng y sinh, trong cơ thể sốngsự phân hủy sinh học của PCL đã được chứng minh rộng rãi Sự phân hủy PCL do enzym cũng có thể xảy ra, vì đã có báo cáo rằng esterase và các loại lipase khác có thể phân hủy polyme

Thời gian phân hủy của PCL phụ thuộc vào trọng lượng phân tử, mức độ kết tinh và hình thái của nó Sự xuống cấp nhanh hơn đã được quan sát thấy trong các pha vô định hình Đặc biệt, sự phân hủy PCL bắt đầu bằng sự khuếch tán nước vào các vùng vô định hình, tiếp theo là sự phân cắt thủy phân của các liên kết este đầu tiên trong pha vô định hình và sau đó là trong các miền kết tinh Sự phân hủy được tự xúc tác bởi các axit cacboxylic được hình thành từ quá trình thủy phân, nhưng, như đã đề cập ở trên, nó cũng có thể được xúc tác bởi các enzym Sự phân hủy sinh học của PCL tiến hành thông qua các con đường phân hủy bề mặt Sự khác biệt giữa hai cơ chế này rất phù hợp, đặc biệt đối với các ứng dụng trong y học, vì chúng ảnh hưởng mạnh đến tính chất của chúng

Vì có khả năng trộn lẫn với nhiều loại polyme khác và khả năng phân hủy sinh học tốt nên PCL được ứng dụng rộng rãi ở nhiều lĩnh vực khác nhau, nổi bật nhất là vẫn là y học

1.4.2.1 Kỹ thuật mô xương (Bone tissue engineering)

Trong những năm gần đây, tỷ lệ gãy xương và dị tật xương phân đoạn ngày càng tăng do chấn thương, rối loạn bẩm sinh hoặc cắt bỏ xương liên quan đến ung thư đã trở thành mối quan tâm đáng kể trong các hệ thống chăm sóc sức khỏe Trên thực tế, các tổn thương hay khuyết tật trong xương không thể tự chữa lành và cần rất nhiều thời gian trong để cố định, tự hồi phục của cơ thể Trong quá trình hồi phục, khả năng chịu lực của xương rất kém Và kỹ thuật mô xương (Bone tissue engineering) đã ra đời để giải quyết vấn đề đó Kỹ thuật này ứng dụng các tế bào gốc được nuôi cấy trên các khung (scaffolds), sau đó cấy ghép vào các mô và các vùng cụ thể Do đó bộ khung (scaffolds) đóng vai trò rất quan trọng, vì thế chúng phải có khả năng liên kết cao, độ xốp cao, khả năng tương thích sinh học tốt, cũng như đủ độ bền cơ học đáng tin cậy Các nhà khoa

15 học đã nỗ lực nghiên cứu và chế tạo ra loại vật liệu sinh học lý tưởng đó và các loại polyme dẻo như polycaprolactone (PCL) là vật liệu phù hợp

Ba nhà khoa học Anton Früh, Bernd Rolauffs và Michael Seidenstuecker thuộc khoa

Tổng hợp vật liệu

1.5.1 Tổng hợp vật liệu nano ZnO

Vật liệu nano ZnO được tổng hợp bằng nhiều phương pháp khác nhau, mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm cho riêng nó Nhưng trong đề tài lần này chúng em xin đề xuất vài phương pháp phù hợp gồm: phương pháp thủy nhiệt, phương pháp bốc bay nhiệt, phương pháp Sol – gel

Việc tổng hợp các tinh thể ZnO chất lượng cao quan trọng không chỉ đối với các nghiên cứu cơ bản mà còn cho việc ứng dụng vật liệu này trên thực tế Các cấu trúc khác nhau của ZnO được tổng hợp bằng nhiều kỹ thuật khác nhau như lắng đọng xung laser, lắng đọng hóa hơi chất hữu cơ kim loại và epitaxy chùm phân tử Trong các phương pháp này, thì phương pháp sol-gel được sử dụng thông dụng hơn cả vì có nhiều ưu điểm như chi phí thấp, quy trình đơn giản, việc lắng đọng và kiểm soát thành phần dễ dàng hơn, nhiệt độ xử lý thấp Phương pháp sol-gel dựa trên sự pha trộn các chất ở dạng dung dịch nên cho phép hòa trộn đồng đều các chất ở cấp độ phân tử, đây là phương pháp tốt để tạo ra các mẫu có chất lượng cao Tổng quan, quá trình sol-gel về cơ bản là sự chuyển đổi của vật liệu từ pha lỏng (sol) sang pha rắn (gel) theo đó “Sol” là trạng thái ổn định của các kim loại hoặc polymer ở dạng lỏng và “Gel” là trạng thái rắn của vật liệu bên trong môi trường chất lỏng Vật liệu sử dụng để chuẩn bị cho dạng sol thường là kim loại alkoxide và muối kim loại (ví dụ như chloride, nitrate, acetate) được trải qua các quá trình phản ứng hydro hóa hoặc polymer hóa để hình thành thể gel Thể gel với vật liệu có cấu trúc mong muốn có thể được lắng đọng trên bề mặt đế để hình thành màng mỏng, hoặc rửa sạch để loại bỏ tạp chất và bảo quản [10]

Quy trình để tổng hợp ZnO gồm các bước:

- Bước 1: Cho 1.1g bột Zinc acetat hydrate vào 50mldung dịch diethylene glycol chứa trong bình cầu Sau đó khuấy liên tục hỗn hợp dung dịch này trong thời gian 1 giờ ở nhiệt độ 80 o C

- Bước 2: Thêm 50ml dung dịch Liti hidroxit 0.1M vào bình cầu

- Bước 3: Đun nóng hỗn hợp ở 80 o C trong 1.5 giờ và thu được dung dịch màu trắng sữa

- Bước 4: Ly tâm để tách hạt trắng sữavà rửa với 3 lần bằng nước cất và 3 lần bằng cồn tuyệt đối để loại bỏ dung môi và tạp chất

- Bước 5: Sấy sản phẩm thu được trong 12 giờ ở 50 o C và bảo quản trong cồn tuyệt đối ở nhiệt độ 4 o C

Hình 1 18: Quy trình tổng hợp ZnO bằng phương pháp Sol-gel

Theo đó các phản ứng hóa học xảy ra trong quy trình tổng hợp này sẽ là:

- 4Zn(CH3COO)2 + HO-R-OH ↔ Zn4O(CH3COO)6 + CH3COO-R-OOCCH3 + H2O

- Zn4O(CH3COO)6 → 3Zn(CH3COO)2 + ZnO (2)

- Zn(CH3COO)2 + 2LiOH → ZnO + 2CH3COOLi + H2O (3)

Các bước thực nghiệm tổng hợp hạt nano ZnO:

- Bước 1: trộn bột zinc acetat hydrate vào dung dịch diethylene glycol trong bình cầu và khuấy liên tục hỗn hợp dung dịch trong 1 giờ ở nhiệt độ 80 o C Sau đó thêm dung dịch Liti hidroxit 0.1M vào trong bình cầu và đun nóng hỗn hợp cho đến khi dung dịch có màu trắng sữa

- Bước 2: dùng phương pháp ly tâm để thu bột màu trắng sữa lắng dưới đáy ống nghiệm

- Bước 3: sử dụng nước cất và cồn tuyệt đối để rửa bột trắng sữa này nhằm loại bỏ tạp chất bằng cách ly tâm và lấy bột màu trắng lắng đọng bên dưới ống nghiệm

- Bước 4: sấy khô mẫu trong tủ sấy để thu được sản phẩm là bột hạt nano ZnO

Hình 1 19: Các bước thực nghiệm tổng hợp nano ZnO

ZnO được tổng hợp theo phương pháp thủy nhiệt được thể hiện ở sơ đồ sau [10]:

Hình 1 20: Sơ đồ quy trình tổng hợp nano ZnO bằng phương pháp thủy nhiệt

Các bước thí nghiệm cụ thể:

- Hòa tan 1,36g P123 trong 100 ml H2O trong khoảng thời gian 2h tại nhiệt độ 70 o C được dung dịch 1

- Hòa tan 1,36g ZnCl2 trong 100 ml H2O được dung dịch 2

- Sau khi thu được 2 dung dịch trên, nhỏ từ từ dung dịch muối ZnCl2 vào dung dịch P123 và tiếp tục khuấy đều trong 1 – 2h để được một dung dịch hỗn hợp đồng nhất

- Nhỏ từ từ NH4OH vào dung dịch hỗn hợp trên, trong quá trình nhỏ thì tốc độ khuấy không đổi Ngoài ra, độ pH của hỗn hợp dung dịch được đo đạc trong suốt quá trình nhỏ NH4OH

- Sau khi khuấy đều dung dịch, cho hỗn hợp dung dịch vào bình bằng Teflon và đặt vào trong lò ủ Thiết lập nhiệt độ lò trong quá trình thủy nhiệt tăng từ nhiệt độ phòng lên đến 160 o C trong 6h, giữ nhiệt độ đó trong 12h tiếp theo và sau đó hệ nguội tự nhiên về nhiệt độ phòng

- Sản phẩm kết tủa sau quá trình thủy nhiệt được rửa bằng nước cất, rung siêu âm và lọc bằng máy ly tâm Kết tủa ZnO thu được vẫn có thể còn dư các hợp chất hữu cơ (như P123) nên sản phẩm được ủ nhiệt 500 o C trong vòng 6h trong không khí để loại bỏ các hợp chất hữu cơ dư thừa này

- Để đạt được cấu trúc nano ZnO mong muốn, nhóm giữ nguyên các điều kiện chế tạo nhưng thay đổi giá trị pH của hỗn hợp dung dịch phản ứng Các giá trị pH lần lượt là

8, 9, 10 và 11 đã được nhóm sử dụng để chế tạo vật liệu

1.5.1.3 Phương pháp bốc bay nhiệt

Phương pháp bốc bay nhiệt có khả năng tạo ra dây nano ZnO có chiều dài lớn, đường kính nhỏ và độ đồng đều cao Hơn nữa, phương pháp bốc bay nhiệt có thể chếtạo được dây nano ZnO có tính tinh thể tốt, từ đó chúng được mong chờ làm tăng độ ổn định khi hoạt động nhạy khí [11]

Sơ đồ nguyên lý của hệ bốc bay phục vụ chế tạo dây nano ZnO được thể hiện ở hình dưới Các thiết bị được sử dụng trong thí nghiệm cụ thể như sau:

1 Khí nén: khí N2 độ sạch 99,99%, không khí được làm sạch 99%

2 MFC: Mass Flow Control (USA) là thiết bị dùng để điều khiển lưu lượng khí trong hệ Trong thí nghiệm này, chúng em sử dụng 2 loại MFC ứng với 2 khoảng lưu lượng điều khiển khác nhau MFC 1 có khoảng lưu lượng 0 – 3000 sccm dùng để điều khiển lưu lượng khí N2 vào buồng phản ứng MFC 2 có khoảng lưu lượng

0 – 500 sccm dùng để điều khiển không khí vào buồng phản ứng

3 Bộ trộn khí: sau khi các khí đi qua các MFC thì được qua bộ trộn trước khi đi vào hệ lò

4 Van khí: dùng để đóng ngắt khí vào trong lò

5 Ống thạch anh: là ống có đường kính 27 mm và chiều dài là 800 mm được đặt trong lò

Hình 1 21: Sơ đồ chế tạo ZnO bằng phương pháp bốc bay nhiệt

6 Lò nhiệt: nhiệt độ của lò đạt 1100 o C sai số ± 1 o C, được điều khiển lập trình theo phương pháp PID, công suất của lò là 2 kW Lò có nhiều chu trình nhiệt có sẵn để thuận tiện trong quá trình điều khiển nhiệt

7 Thuyền chứa vật liệu nguồn: chứa hỗn hợp bột ZnO và C

8 Thiết bị thu sản phẩm: 1 cốc thủy tinh có dung tích 500 ml được đặt ngay đầu ra của ống thạch anh để thu các sản phẩm nano ZnO được tạo thành

Tổng quan về giấy in

Ngành in ấn đóng vai trò quan trọng không thể thiếu đối với thời đại công nghiệp ngày này Các sản phẩm in ngày càng đa dạng để đáp ứng nhu cầu của thị trường Nhiều vật liệu in khác nhau ra như: giấy, carton gợn sóng, vải, màng polymer, … ra đời để đáp ứng lại nhu cầu đó Trong đó giấy vẫn đóng vai trò quan trọng nhất trong ngành công nghiệp

24 in Ngoài việc giấy được sử dụng để in thì nó còn được sử dụng để thành phẩm (giấy gói, bọc bìa)

1.6.1 Khái niệm chung giấy in

Giấy là nguyên liệu có dạng lá (tấm) mỏng, được cấu tạo chủ yếu nhờ các sợi thực vật đan kết lại với nhau

1.6.2 Thành phần chính của giấy

Thành phần chính của giấy in bao gồm:

- Xenlulô: Đây là thành phần chính và quan trọng nhất trong giấy Tỉ lệ Xenlulô rất khác nhau tùy theo các nguồn gỗ đầu vào khác nhau

Hình 1 23: cấu trúc của Xenlulo a) Phần kết tinh (rắn) b) Phần không định hình

2 Liên kết giữa các đại phân tử Xenlulô

2a: Liên kết Hydro 2b: Liên kết –O-

- Hemi Xenlulô: tương tự như Xenlulô nhưng có mức độ polymer hóa nhỏ hơn Ngoài glucoza còn có pentoza và hectoza Khác với Xenlulô, Hemi Xenlulô hoà tan trong kiềm, trương nở mạnh trong nước và làm cho các sợi liên kết với nhau chặt chẽ hơn trong thành phần giấy

- Lignin: là polymer thiên nhiên có trong thành phần tế bào gỗ cùng với Xenlulô và Hemi Xenlulô Xenlulô tạo ra thành tế bào còn Hemi Xenlulô liên kết các tế bào Khác với Xenlulô, lignin có dạng không gian nên cứng và khó hòa tan Theo thời gian lignin sẽ bị ngả vàng Sợi chứa nhiều lignin thì sẽ cứng và khó đan kết Do vậy, giấy làm từ

25 sợi này sẽ rỗng, không phẳng và có độ trắng thấp, kém bền (Đây là thành phần luôn có trong giấy nhưng là thành phần không mong muốn Vì người ta thường không thấy loại bỏ hết lignin trong quá trình làm giấy)

- Các chất phụ gia: Chất tạo màu; Khoáng chất vô cơ Có tác dụng làm tăng định lượng, tăng độ trắng, giảm độ xuyên thấu, giảm độ thấm hút nước của giấy

 Chiều dày: Là thông số quan trọng của giấy Với sự gia tăng độ dày của giấy thì độ bền và khả năng chịu biến dạng sẽ được cải thiện

 Định lượng: Là trọng lượng của giấy so với thể tích của nó (g/cm3) Giấy càng dày thì càng chặt do các sợi ràng buộc chặt chẽ với nhau Bề mặt phủ keo và được cán láng có khuynh hướng làm tăng tỷ trọng Đối với giấy xốp hơn, rỗng hơn, mềm hơn do các bó sợi có thể nở ra hoặc co lại mà không thay đổi nhiều trong toàn bộ kích thước của tấm giấy Những loại giấy dày hơn sẽ có độ rỗng thấp, việc thay đổi kích cỡ một cách đột ngột dẫn đến sự thay đổi lượng hơi ẩm có trong giấy Vì vậy, sự ổn định kích thước của giấy có quan hệ rất nhiều với tỷ trọng Một cuộn giấy (hay tờ giấy) có tỷ trọng không đều có thể dẫn đến độ co giãn khác nhau Bảng phân loại một số định lượng của giấy thường gặp trong ngành in

Giấy copy và viết thư 25 - 40

Giấy in tranh ảnh và bao bì giấy 55 - 400

Giấy viết và giấy đánh máy 60 - 90

Giấy in Offset không tráng phủ và bao bì giấy

Giấy in ảnh nghệ thuật 90 – 350

Giấy in bao bì hộp 200 - 500

Bảng 1 1: Định lượng của một số loại giấy thông dụng

 Tính không đồng nhất của cấu trúc giấy:

Giấy không đồng nhất có thể theo những thông số sau:

- Không đồng nhất theo hướng: hướng song song và hướng vuông góc Giấy in luôn có hai hướng Độ bền của hướng song song cao hơn hướng vuông góc; Độ trương nở khi tiếp xúc với nước của hướng song song thấp hơn hướng vuông góc Sự lựa chọn hướng giấy ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng và tính mỹ thuật của sản phẩm in

- Không đồng nhất theo thể tích: Sự không đồng nhất này sẽ gây những biến dạng khó lường khi giấy tương tác với các chất lỏng (mực in, keo dán…)

- Không đồng nhất theo hai mặt giấy: Sự không đồng nhất của giấy gây nên những khó khăn trong quá trình in (nhất là với những máy in tốc độ cao) và quá trình thành phẩm Thường thì những sự không đồng nhất này là những tính chất luôn có của giấy Người ta có thể làm giảm sự không đồng nhất theo hai mặt giấy bằng cách tráng phủ cả 2 mặt

1.6.4.1 Mối liên hệ giữa các tính chất giấy

Hình 1 24: Sơ đồ mối liên hệ giữa các tính chất giấy Tính chất công nghệ: tính chất giấy cần có khi in và làm thành phẩm

Tính chất tiêu dùng: tính chất giấy cần có khi đem vào sử dụng (đến tay khách hàng)

 Sơ đồ trên cho thấy mối liên hệ giữa các tính chất giấy Các tính chất này sẽ được trình bày cụ thể sau đây Nhưng điều cần lưu ý là cho dù các tính chất được trình bày theo kiểu liệt kê thì giữa các tính chất luôn có những mối liên hệ khá chặt chẽ (tùy vào dạng sản phẩm in) Việc hiểu được mối liên hệ giữa các tính chất sẽ giúp chọn lựa giấy phù hợp với đặc điểm sản phẩm Trong trường hợp không thể thay đổi loại giấy thì cũng chọn được cách phù hợp nhất để tối ưu những đặc tính tốt của giấy và giảm thiểu những nhược điểm của giấy

- Đối với tờ in thì việc đánh giá chất lượng tái tạo hình ảnh thì độ trắng giấy không ảnh hưởng khi in Chất lượng tái tạo hình ảnh chỉ phụ thuộc hạt tram được tái tạo như thế nào, mức độ gia tăng tầng thứ, sự khô của mực in, mật độ quang học của từng mực… Độ trắng giấy chỉ ảnh hưởng độ tương phản hình ảnh Do vậy, sẽ ảnh hưởng đến thị hiếu của khách hàng (tức là chỉ liên quan đến tính chất tiêu dùng mà thôi)

- Đối với các loại sách bỏ túi, nhiều trang: nên chọn giấy có độ dày nhỏ, định lượng thấp Thực tế cho thấy tính chất về cấu trúc giấy sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến sự ổn định của quá trình công nghệ in và thành phẩm Ví dụ giấy thường không đồng nhất về cấu trúc dẫn đến khả năng chịu lực kéo sẽ khác nhau khi in Giấy có thể bị đứt Máy in phải ngừng Chi phí cho vật tư sẽ tăng lên

1.6.4.2 Tính chất bề mặt của giấy

- Các loại bề mặt của vật liệu:

Hình 1 25: Bề mặt của vật liệu a Phẳng – Không láng b Không phẳng – Láng c Không phẳng – Không láng d Phẳng - Láng

- Giấy in được xếp vào dạng vật liệu phẳng nhưng không láng Hình nhìn qua kính hiển vi về bề mặt các loại giấy

Hình 1 26: Hình minh họa độ láng bề mặt giấy Hàng trên: giấy không tráng phủ

Hàng dưới: giấy tráng phủ

- Bề mặt của giấy ảnh hưởng rất lớn đến khả năng nhận mực in của giấy và sự đồng đều của lớp mực được tái tạo Như vậy, để in được hình ảnh có độ phân giải cao thì đòi hỏi giấy phải thật phẳng và láng

Hình 1 27: Sự tiếp xúc của khuôn in với bề mặt giấy trong phương pháp in

Typô a Chưa có áp lực in b Có áp lực in nhưng không có mực in c Có áp lực in và có mực in

1.6.4.3 Tính chất cơ học của giấy

Tính chất cơ học của giấy trong trường hợp riêng là độ bền đảm bảo tuổi thọ và sự chịu mài mòn cơ học cho sách hoặc sản phẩm in Độ bền giấy cần thiết để giấy không bị rách trong quá trình công nghệ: áp lực khi in, độ căng khi vận chuyển giấy qua các đơn vị in, quá trình gấp giấy…

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

Tình hình nghiên cứu trong nước

Năm 2022, nhóm sinh viên Mai Thị Thanh Diễm và cộng sự, thuộc trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật, Thành Phố Hồ Chí Minh đã có nghiên cứu thành công về đề tài “Nghiên cứu chế tạo các hạt nano ZnO ứng dụng làm vật liệu tráng phủ trên giấy in” Mục đích của việc nghiên cứu này nhằm để khảo sát ảnh hưởng của bột nano ZnO đến dung dịch tráng phủ về các thông số mật độ, màu sắc và độ bóng của tờ in Trong nghiên cứu này, họ chế tạo ra vật liệu bột nano ZnO bằng hai phương pháp hóa học là Sol-gel và thủy nhiệt Cụ thể, họ sử dụng các dụng cụ (2 lọ, cốc thủy tinh, ống hút hóa chất 25ml, bình thủy nhiệt, đũa thủy tinh và tất cả phải được rửa sạch và sấy khô trước khi sử dụng) Các thiết bị (cân tiểu ly điện tử, máy khuấy từ, tủ sấy) Các hóa chất (Zinc chloride (ZnCl2), Sodium hydroxide (NaOH), Ethanol (C2H5OH), nước cất) để tạo ra bột nano ZnO ở những nhiệt độ sấy khác nhau Sau đó sử dụng bột nano ZnO đã chế tạo được phân tán vào hỗn hợp dung dịch có polycaprolactone (PCL) và Ethyl acetate (C4H8O2) để làm dung dịch tráng phủ Sử dụng dung dịch tráng phủ có phân tán nano ZnO và không có nano ZnO tráng phủ lên các mẫu in 4 màu CMYK trên giấy tráng phủ và không tráng phủ với các lượng dung dịch khác nhau (0,15ml và 0.2ml) Sau khi tráng phủ tiến hành sấy UV tất cả các mẫu với thời gian lần lượt là 24 giờ, 48 giờ và 72 giờ và thu được kết quả Sau đó thực hiện khảo sát, phân tích kết quả trước và sau khi sấy để so sánh độ bền màu, độ bóng, độ bằng phẳng của bề mặt tờ in, độ bền kéo căng cũng như các thông số liên quan về màu sắc và mật độ giữa tờ in không tráng phủ, tờ in tráng phủ dung dịch không phân tán nano ZnO, tờ in tráng phủ dung dịch có phân tán nano ZnO tổng hợp bằng phương pháp Sol-gel và thủy nhiệt Từ đó đưa ra dung dịch tráng phủ tối ưu nhất và lượng dung dịch cần sử dụng để tráng phủ lên một mẫu in tối ưu nhất giúp hạn chế độ sai biệt màu nhưng vẫn đảm bảo được độ bền màu, các thông số liên quan về màu sắc và mật độ cũng như các tính chất bề mặt của tờ in dưới ánh sáng UV [14]

Hình 2 1: Thực nghiệm tráng phủ a b

42 a) Lấy dung dịch tráng phủ b) Tráng phủ nano ZnO lên tờ in

Hình 2 2: Mẫu sau khi tráng và sấy UV a) Các mẫu in dưới ánh sáng UV b) Các mẫu in sau khi sấy

Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Năm 2020, tác giả Mohit Singh và các đồng nghiệp đến từ các trường đại học ở Ấn Độ đã nghiên cứu về việc thêm nano ZnO vào polymer Polylactic Acid (PLA) nhằm ứng dụng trong kỹ thuật in 3D (Fused deposition modeling) Mục đích của việc nghiên cứu này nhằm cải thiện các tính chất cơ học cũng như khả năng chịu nhiệt của các sản phẩm in 3D bằng polymer PLA Trong nghiên cứu này, sợi nguyên liệu thô được chuẩn bị cho FDM bằng cách gia cố hạt nano ZnO (2,0% trọng lượng) trong PLA bằng cách sử dụng máy ép đùn trục vít đôi TSE (ở nhiệt độ ép đùn 170-C, mô-men xoắn 0,2 Nm và tải trọng 10kg) ở giai đoạn đầu tiên, sau đó là in 3D mẫu vật để kiểm tra độ bền kéo Để nghiên cứu các đặc tính kéo (như độ bền tại đỉnh, độ bền tại điểm đứt, độ giãn dài cực đại, độ giãn dài khi đứt, phần trăm độ giãn dài khi đứt, mô đun độ bền và mô đun Young), máy thử vạn năng (Shata Engineering, Pune, Ấn Độ) của Công suất 5000 N đã được sử dụng Việc in 3D các mẫu thử độ bền kéo được thực hiện bằng cách thay đổi các thông số in khác nhau Để đánh giá chất lượng sản phẩm dựa trên ba tiêu chí: giới hạn bền kéo, đặc tính về nhiệt và hiệu ứng nhớ hình Có tổng cộng mẫu thử được thiết kế và in để kiểm tra giới hạn độ bền Người ta đã quan sát thấy rằng cường độ tối đa ở đỉnh (14,32 MPa) và cường độ tối đa khi đứt (12,89 MPa) trong trường hợp mẫu thứ năm được in với mật độ thấm 80%, bốn chu vi có hoa văn hình tam giác Mô đun Young tối đa (233,68 MPa) đã được quan sát trong trường hợp mẫu vật thứ tư, được in với mật độ infill 80% và ba chu vi có dạng tổ ong Ngoài ra, mô đun độ bền tối đa (0,883 MPa) đã được quan sát thấy trong trường hợp mẫu được in ở mật độ infill 80%, năm chu vi với hoa văn thẳng a b

(mẫu thứ sáu) Do đó, hiệu ứng kết hợp của mẫu, mật độ và số lượng chu vi chịu trách nhiệm cho các đặc tính kéo của mẫu vật [20]

Hình 2 3: Các mẫu được thiết kế bằng CAD cho thí nghiệm

Hình 2 4: Các mẫu sau khi thí nghiệm

Phân tích nhiệt sâu hơn đã được tiến hành đối với các mẫu tốt nhất và xấu nhất được quan sát thấy trong thử nghiệm độ bền kéo, để nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số quy trình FDM trong quá trình in 3D Các nhà nghiên cứu đã kết luận răng khi tiếp xúc với nhiệt với PLA được gia công hạt nano ZnO cho thấy phản ứng nhiệt tốt Về hiệu ứng

44 nhớ hình, Người ta đã quan sát thấy rằng các giá trị độ xốp tăng lên sau 30 phút ngâm trong các chất kích thích (nước) ở 70°C và sau 30 phút tiếp xúc với nhiệt độ khí quyển Các giá trị độ xốp giảm khi ngâm 30 phút trong kích thích (nước) ở 10°C và sau 30 phút tiếp xúc với nhiệt độ khí quyển Một số ảnh hưởng đến trọng lượng và khối lượng của các bộ phận chức năng đã được nhận thấy Những quan sát này rất quan trọng để chọn ma trận nhựa nhiệt dẻo, đặc biệt là cho các ứng dụng cấu trúc khác nhau tiếp xúc với nước trong các điều kiện nhiệt độ khác nhau

Hình 2 5: Hiệu ứng ghi nhớ hình dạng khi kích thích ở nước 10 °C (trái) và 70 °C (phải)

Năm 2020, nhóm tác giả Tomislav Cigula và các cộng sự thuộc khoa in của trường đại học Zagreb, Croatia đã nghiên cứu về những ảnh hưởng của thành phần lớp phủ PCL- ZnO trong lớp tráng phủ tờ in các tông Offset Trong nghiên cứu này, một lớp phủ bao gồm Polycaprolactone (PCL) và nano ZnO được sử dụng để phủ lên tờ in các tông Offset Các lớp phủ được chuẩn bị bằng cách thêm các lượng khác nhau của hạt nano ZnO (tỷ trọng là 0,1, 0,5 và 1%) vào hỗn hợp PCL và etyl-axetat Các tiêu chí đánh giá tờ in trước và sau khi phủ bao gồm độ bóng, tốc độ truyền hơi nước và kiểm tra sự sai biệt màu (ΔE) Vật liệu nền được chuẩn bị giấy gồm Offset không tráng phủ Tauro 300g/m2 và giấy tráng phủ UMP Finesse Mực được sử dụng là loại mực thông dụng (Novavit Supreme Bio, Flintgroup) Quy trình in được thực hiện tuân thủ theo ISO 12647 – 2:2013 trên máy in KBA Rapida 105 PRO Máy đo màu Techkon SpectroDens (Techkon, 2020) được sử dụng để đo đạc các đặc tính của mẫu in Độ bóng in được xác định trước và sau khi phủ bằng Elcometer 407, một máy đo độ bóng thống kê theo TAPPI/ANSI T 480 om-15 ở 60° (Elcometer, 2010) Cường độ ánh sáng phụ thuộc vào mẫu được đo và góc chiếu sáng Góc được đo bắt chước góc của mắt người và mẫu được xem Phần còn lại của ánh sáng xuyên qua mẫu và được hấp thụ hoặc khuếch tán (Van Der Walle et al,

1999) Ở góc 60°, độ bóng bề mặt có thể được chia thành thấp (70 GU) (Hunter, 2008) [21]

Về sai biệt màu trên các tờ in không tráng phủ, các nhà nghiên cứu kết luận rằng ∆E của 3 màu Cyan, Yellow, Black giảm so với mẫu, đặc biệt là màu Black trong khi màu Magenta thay đổi không đáng kể Các giá trị ∆E đều nằm trong ngưỡng cho phép nên có thể khẳng định rằng việc thêm nồng độ nano ZnO không làm thay đổi đáng kể đến giá trị màu sắc ở giấy không tráng phủ

Hình 2 6: Sự sai biệt về màu sắc của giấy không tráng phủ

Ngược lại ở giấy tráng phủ thì giá trị ∆E không thay đổi đáng kể nhưng đối với màu Magenta thì khoảng ∆E tương đối lớn khi thêm nano ZnO Qua đó họ kết luận rằng việc gia tăng tỉ trọng nano ZnO ảnh hưởng đến sự sai biệt màu vượt ngưỡng cho phép đối với màu Magenta Đánh giá trong tọa độ màu L*a*b thì có thể xác định rằng màu Magenta thay đổi trong tọa độ b*

Hình 2 7: Sự sai biệt về màu sắc của giấy tráng phủ

Các nhà nghiên cứu đã kết luận việc thêm lớp phủ PCL – ZnO không làm thay đổi độ bóng trên giấy không tráng phủ nhưng làm tăng độ bóng trên giấy tráng phủ (đặc biệt là tăng mạnh ở màu Magenta) Điều này có thể là do bề mặt vốn đã bóng và độ bão hòa của ma trận polymer với sự gia tăng tỷ trọng hạt nano

Hình 2 8: ự thay đổi độ bóng khi thêm nano ZnO vào giấy tráng phủ (phải) và giấy không tráng phủ (trái)

Về khả tốc độ truyền hơi nước, tác giả khẳng định việc thêm gia tăng tỷ trọng nano ZnO vào lớp phủ làm giảm khả năng thấm nước trên cả hai loại giấy

Hình 2 9: Tốc độ truyền hơi nước giảm khi thêm nano ZnO vào giấy tráng phủ

(phải) và giấy không tráng phủ (trái)

Năm 2020, tác giả Tomislav Hudika và các đồng nghiệp đã tiến hành nghiên cứu những ảnh hưởng đến tính chất tờ in Offset đối với màu Cyan và Magenta sau khi phủ một lớp lót nền Polycaprolactone với các hạt nano kẽm oxit và silicon dioxit lên chất nền giấy Trong nghiên cứu này, khả năng ứng dụng của lớp phủ polycaprolactone-silicon dioxide và polycaprolactone-kẽm oxit được sử dụng làm lớp lót trên giấy in offset đã được phân tích Polycaprolactone với nồng độ hạt nano khác nhau đã được điều chế và phủ lên ba loại giấy: không tráng phủ, tráng phủ thấp và bóng Mục đích chính là để phân tích ảnh hưởng của nồng độ hạt nano đến các đặc tính quang học và đo màu của các mẫu in offset màu Cyan và Magenta Để đánh giá thêm khả năng ứng dụng của lớp lót nền, độ bền kéo của các mẫu và tính chất bề mặt của chúng đã được phân tích Kết quả thí nghiệm và phân tích cho thấy lớp lót đã chuẩn bị có thể làm tăng độ bền kéo của giấy với nồng độ nano silicon dioxit hoặc kẽm oxit nhỏ hơn 1% Hơn nữa, năng lượng bề mặt tăng lên của giấy lót nền cho phép độ bám dính tối ưu của mực lên giấy và tăng khả năng chống chà xát của các mẫu in Các loại giấy không tráng phủ và ít tráng phủ được hưởng lợi nhiều nhất từ các đặc tính bề mặt bị thay đổi của lớp lót nền Kết quả cũng chứng minh rằng các lớp sơn lót đã chuẩn bị có thể được sử dụng để tăng độ bóng của giấy có độ phủ thấp và do đó cải thiện sự hấp dẫn trực quan của bản in Tùy thuộc vào sự tương tác giữa giấy đã được sơn lót và lớp mực, nồng độ của các hạt nano silicon dioxit và kẽm oxit dẫn đến ΔE tối thiểu trên bản in có thể chấp nhận được Việc bổ sung các hạt nano vào polycaprolactone ở các nồng độ cụ thể đã được chứng minh là làm giảm hiện tượng lốm đốm trên các mẫu in màu Magenta trên giấy không tráng phủ và có lớp sơn lót có độ phủ thấp so với hiện tượng lốm đốm trên giấy không sơn lót, đây là yếu tố then chốt đối với các loại giấy hiếm khi đạt được chất lượng in cao Xem xét tất cả các đặc tính của các mẫu in được sản xuất trên giấy đã sơn lót, không nên sử dụng polycaprolactone – kẽm oxit/silicon dioxit cho giấy tráng bóng Mặt khác, một gợi ý là sử dụng vật liệu tổng hợp nano polycaprolactone với việc bổ sung kẽm oxit nồng độ thấp (0,1%) hoặc silicon dioxide (0,5%) cho giấy không tráng phủ hoặc tráng phủ thấp [22]

Hình 2 10: Hình ảnh xuất hiện những vết đốm trước và sau khi thêm nano

Năm 2020, hai tác giả là Ali Naji Obaid và Nadia Abbas Ali đến từ Khoa Vật lý, Đại học Baghdad, Iraq đã tiến hành nghiên cứu việc sử dụng nano ZnO và Polycaprolactone trong bao bì Có thể nói Polycaprolactone là một trong những polyme tự nhiên có khả năng phân hủy sinh học chủ yếu được sử dụng trong sản xuất nhựa sinh học để đóng gói

Nó thường bao gồm các hợp chất phân hủy sinh học không độc hại Mục đích của công việc là kiểm tra vai trò của bột nano oxit kẽm (ZnO) đối với khả năng thấm ướt, ổn định nhiệt và đặc tính kháng khuẩn đối với hai loại vi khuẩn là E Coli và Staphylococcus aureus bacteria Vật liệu tổng hợp bao gồm Polycaprolactone tinh khiết và nano ZnO với các tỷ trọng khác nhau (0,5%, 1%, 3% và 5%) được điều chế bằng phương pháp đúc dung dịch (solving casting method) Kết luận từ nghiên cứu hiện tại là quang phổ FTIR cho thấy tất cả các nhóm carboxylate và hydroxyl của vật liệu nano composite PCL/ZnO Việc cải thiện khả năng thấm ướt và điểm góc tiếp xúc giữa (55,77°-60,14°) được cho là do bề mặt kỵ nước mở rộng của các thử nghiệm vật liệu tổng hợp Các đặc tính Phân tích Nhiệt cho thấy PCL và PCL/ZnO nanocomposite nằm trong khoảng (200°C- 500°C) và nhiệt độ nóng chảy giảm từ 65°C xuống 62°C Ngoài ra, hoạt động chống vi khuẩn của vật liệu tổng hợp phân hủy sinh học chứa đầy ZnO là đáng chú ý đối với vi khuẩn E Coli và S Aureus [23]

Hình 2 11: Hình ảnh kiểm tra góc tiếp xúc của PCL tinh khiết và PCL /ZnO ở các nồng độ khác nhau

Vào năm 2022, một nhóm các nhà khoa học thuộc khoa in và truyền thông, trường Đại học Zagreb, Croatia bao gồm Marina Vukoje và các cộng sự đã tiến hành thử nghiệm việc dùng nanocompozit PCL như một lớp tráng phủ nhằm cải thiện độ ổn định khi in offset UV Ý tưởng này dựa trên việc mực in nhiệt sắc (Thermochromic - TC) thay đổi màu sắc khi phản ứng với sự thay đổi nhiệt độ Khả năng này khiến chúng trở nên hấp dẫn đối với nhiều ứng dụng khác nhau như bao bì thông minh, in bảo mật, … nhưng ứng dụng của chúng bị hạn chế do độ ổn định tia cực tím thấp, tức là mất hiệu ứng nhiệt sắc khi tiếp xúc với bức xạ UV Để cải thiện độ ổn định tia cực tím của các tờ in nhiệt sắc, một loại mực in nhiệt sắc đã được in và phủ một lớp phủ polycaprolactone (PCL) biến đổi nano Lớp phủ được chuẩn bị với sự kết hợp của các tỷ lệ khối lượng 1%, 2% và 3% của ZnO và TiO2 hạt nano trong polymer PCL Các lớp phủ nanocompozit đã chuẩn bị được phủ lên tờ in TC và tiếp xúc với bức xạ UV; sau đó, chúng được đặc trưng bởi các thuộc tính màu của bản in, kính hiển vi SEM, FTIR và quang phổ huỳnh quang Kết quả của kính hiển vi SEM, FTIR và quang phổ huỳnh quang cho thấy tỷ lệ phân hủy polymer cao hơn và kết quả về độ ổn định màu cho thấy 3% TiO2 trong polymer PCL mang lại sự ổn định và bảo vệ bản in TC tốt nhất bằng tia cực tím Nghiên cứu này cho thấy khả năng sử dụng lớp phủ PCL biến đổi nano thân thiện với môi trường để bảo vệ hiệu ứng nhiệt sắc của bản in offset TC khỏi tác động của bức xạ UV và mở ra khả năng nghiên cứu mới trong lĩnh vực này Nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa TiO2 trong dung dịch PCL Hơn nữa, nghiên cứu cho thấy khả năng mở rộng các ứng dụng của bản in TC vốn bị hạn chế do khả năng chống tia UV kém Ví dụ, mực TC có thể được sử dụng trong quá trình phát triển bao bì thông minh, nhưng ứng dụng này bị

50 hạn chế do màu sắc xuống cấp nhanh khi tiếp xúc với bức xạ UV Các lớp phủ PCL được biến đổi nano là một vật liệu đầy hứa hẹn trong quá trình phát triển và là lớp bảo vệ cơ học cho các sản phẩm bao bì làm từ giấy khác nhau Do đó, sự kết hợp giữa bản in TC và lớp phủ biến đổi nano PCL là một cấu trúc đầy hứa hẹn trong việc phát triển bao bì thông minh với các ứng dụng mở rộng [24]

Hình 2 12: Ảnh hiển vi điện tử cấu trúc bề mặt của tờ in nhiệt sắc

THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH

Máy khuấy từ VELP ARE

Hình 3 2: Máy khuấy từ VELP ARE

Cân tiểu li điện tử dùng để đo khối lượng với độ chính xác cao Thường dùng trong các phòng thí nghiệm, xưởng in (để pha mực), …

Khả năng cân tối đa Từ 0,01g đến 600g Độ chính xác 10 - 3g (0,001g) Đơn vị cân g, Tlt, pcs, %, …

Màn hình hiển thị LCD (segment)

Thời gian ổn định cân 3 giây

Chuẩn cân Chuẩn ngoài bằng quả cân chuẩn cấp chính xác F1 Kích thước đĩa cân Ɵ180mm

Tủ sấy Shel lab

Hình 3 3: Tủ sấy Shel lab

Thường được sử dụng để làm khô các cốc thủy tinh, ống dung dịch sau khi được rửa sạch Ngoài ra còn được dùng để sấy hóa chất

Dung tích 85 lít (3 cu.ft.)

Kích thước trong (WxDxH) 42 x 49.5 x 42 cm

Kích thước ngoài (WxDxH) 64.8 x 68 x 85 cm

Nhiệt độ 15°C đến 225°C Độ đẳng nhiệt ± 1.75°C tại 150°C

Thời gian hồi nhiệt 6 phút tại 150°C

Thời gian gia nhiệt 24 phút đạt 150°C

Số lượng khay 2 kèm theo (tối đa :8)

Timer digital 1 đến 99 giờ 59 phút

Thiết bị đánh siêu âm SONICATORS

Hình 3 4: Thiết bị đánh siêu âm SONICATORS hãng QSONICA

Thiết bị dùng để phân tán các hạt nano, tạo nhũ tương, phân tán các tế bào và đồng nhất hóa bằng sóng siêu âm cực kì mạnh mẽ Thời gian có thể tự điều chỉnh, tối đa 10 giờ Một thiết bị rất phù hợp với môi trường thí nghiệm phục vụ cho các nghiên cứu Tuy nhiên lại không thân thiện với môi trường và người sử dụng

Hẹn giờ chương trình 10 giờ

Bật / Tắt điều chỉnh xung 1 giây đến 1 phút

Kích thước 8 "W x 15,25" L x 8,5 "H Điện áp 110v, 50 / 60Hz

Dụng cụ đo độ mịn mực elcometer

Hình 3 5: Dụng cụ đo độ mịn của mực

- Thiết bị này dùng để xác định kích thước hạt và độ mịn hạt nghiền trong sơn mực in Thước NPIRI và bộ gạt đều được làm bằng thép không gỉ và có hai rãnh đo với độ nghiêng đồng đều Độ rộng của rãnh là 25mm (0.98”) với chiều dài là 165mm (6.5”) Thước NPIRI hiển thị thang đo theo thang microns Thước được làm từ thép không gỉ cực kì bền bỉ nên có độ bền tốt cùng với thiết kế với độ chính xác cao

- Trong ngành in, thiết bị này không chỉ dùng để đo độ mịn của mực mà còn dùng để tráng phủ thử các mẫu trong phòng thí nghiệm vì cơ bản tính chất của các dung dịch tráng phủ là mau khô và dễ dính nên không phù hợp để sử dụng trên máy in thử khi tráng phủ

Kiểu Máy đo áp suất 2070

Máy đo độ bóng elcometer 406 L

Hình 3 6: Máy đo độ bóng elcometer 406 L

- Thiết bị đo độ bóng Elcometer 406L cho phép đo trên nhiều bề mặt khác nhau từ vật liệu có độ bóng cao hay bề mặt không bóng Đồng thời các giá trị đo được còn được lưu lại trên máy (có thể ghi nhớ tối đa 200 giá trị)

- Máy đo độ bóng bằng chùm tia sáng chiếu liên tục ở 1 góc nghiêng đến bề mặt cần đo và tiếp nhận lại tia sáng phản xạ đó Các bề mặt khác nhau có góc phản xạ khác nhau

- Thiết bị đo độ bóng Elcometer 406L gồm 2 phiên bản: loại góc 60° và loại góc kép 20°/60° kèm với phần mềm Elcometer Novo-Soft

Sai số ±0.5 GU (đơn vị Độ bóng) Độ phân giải 0.1 GU

Phạm vi đo 0 - 1,000 GU cho 60° 0 - 2,000 GU cho 20°

Bộ nhớ 200 thông số / góc

3.7 Máy đo màu quang phổ TECHKON

Hình 3 7: Máy đo màu quang phổ Techkon

- Máy đo Techkon SpectroDens là thiết bị đo lường hiện đại, đa mục đích của bạn cho mọi ứng dụng từ trước khi bấm để in Cho dù nó được in sẵn để xác minh bằng chứng, để kiểm soát chất lượng liên tục tại máy in, trong quá trình kiểm tra phân phối giấy và các sản phẩm in hoặc trong phòng thí nghiệm màu, SpectroDens đặc biệt phù hợp, bất kể ứng dụng nào

- Nó kết hợp những phẩm chất của một máy quang phổ chính xác cao và một máy đo mật độ dễ sử dụng Đo lường là phổ, tức là toàn bộ thông tin màu - dấu vân tay phổ của màu sắc - được đăng ký chính xác Dữ liệu được chuyển đổi thành dữ liệu đo lường để phân tích và hiển thị mô tả

- Thiết bị hoạt động theo đúng các tiêu chuẩn hợp lệ cho ngành công nghiệp đồ họa Nó đặc biệt tốt trong việc đánh giá các nêm Ugra / FOGRA - phương

3.8 Thiết bị đo bề mặt kính hiển vi phóng đại 1600 lần

Hình 3 8: Thiết bị đo bề mặt

Kính hiển vi phóng đại 1600 lần kết nối với laptop, smartphone thông minh cao cấp tích hợp đèn 8 led trắng cho phép bạn trải nghiệm cảm giác thú vị và khám phá ra một thế giới siêu nhỏ mới hoàn toàn ẩn lấp dưới mắt kính thường Kính sử dụng cổng cắm USB cho máy tính, cổng MicroUSB, cổng Type C cho điện thoại để truyền tải hình ảnh trực tiếp Có thể lưu ảnh, xem video, chia sẻ cho bạn bè cùng xem

❖ Các tính năng của kính hiển vi phóng đại 1600 lần tiện truyền thông bởi vì nó chuyển đổi giữa đo lường colorimetric mà không có bộ lọc phân cực và đo mật độ với bộ lọc tại một nút nhấn

- Phần mềm TECHKON Spectro Connect của Windows cung cấp kết nối giữa SpectroDens và PC thông qua đầu nối micro-USB hoặc qua mô đun WLAN tùy chọn có sẵn Do đó, dữ liệu đo lường có thể được xem và xử lý thoải mái trên PC

Kỹ thuật đo Sử dụng hệ thống quang học cực kì chính xác

Vật liệu đo Bản in offset CTP hoặc PS | Film | Giấy in Độ phân giải tram AM 75-380lpi | FM: 10-70 microns

Thời gian đo khoảng 1 giây

- Con lăn lấy nét màu bạc, thao tác bằng một tay cho cảm giác nhanh gọn và tiện lợi

- Đế xoay đa năng quan sát góc nhìn 360 độ ngang, dọc, lên xuống không góc chết

- Công tắc đèn LED/ ảnh: Độ sáng đèn LED có thể được điều chỉnh, biểu tượng ánh sáng có thể điều chỉnh

Kích thước 112 x 33 x 80 mm Độ phóng đại 1600 lần, nguồn sáng: 8 đèn

LED trắng Định dạng lưu ảnh BMP, JPG

Hỗ trợ hệ điều hành Win7/8/10, Mac 10.13 trở lên Độ phân giải hình ảnh ≥ 640 × 480

Nguồn điện Cổng MicroUSB, cổng USB, cổng type C (tùy chọn)

3.9 Máy đo độ bền kéo

Hình 3 9: Máy đo độ bền kéo SHIMADZU

- Dòng máy kéo nén kiểm tra độ bền, sản phẩm ngôn ngữ nổi tiếng của Shimadzu Japan, dễ dàng vận hành, phù hợp trong lĩnh vực nhựa thiết bị, kim loại

- Máy đo được trên nhiều loại vật liệu khác nhau như: sắt và thép (theo ISO 6892, JIS Z2241), nhựa và resin (theo ISO 527, ISO 178, JIS K7171), …

- Các tiêu chuẩn đo đa dạng: ASTM, DIN, FINAT, ISO, PSTC, TAPPI, WSP tùy thuộc vào vật liệu và phương pháp đo

Công suất tải khung thử nghiệm Tối đa 20 kN (4.400 lbs)

Cân nặng Xấp xỉ 235 kg

Phạm vi tốc độ đầu chéo 0,001 đến 1600 mm/phút (0,0004 đến 62 inch/phút) Tốc độ quay trở lại tối đa 2200 mm/phút (86 inch/phút) Độ chính xác tốc độ đầu kéo Trong phạm vi ± 0,1% của tốc độ kiểm tra Độ chính xác vị trí đầu kéo ±0,1% giá trị được chỉ định hoặc ±0,01mm, tùy giá trị nào lớn hơn Chiều rộng hiệu quả 425mm (16.5 inch)

Cảm biến tải trọng với độ chính xác cao

Trong phạm vi ± 0,5% lực thử được chỉ định (đối với 1/1 đến 1/500 công suất định mức của cảm biến tải trọng)

Tuân thủ theo ISO 7500-1 Class 0.5, ASTM E4,

JIS B7721 Class 0.5, EN 10002-2 Grade 0.5, BS1610 Class 0.5 và DIN51221 Class 0.5

Cảm biến tải trọng với độ chính xác tiêu chuẩn

Trong phạm vi ± 1% lực kiểm tra được chỉ định (đối với 1/1 đến 1/500 công suất định mức của cảm biến tải trọng)

Tuân thủ theo ISO 7500-1 Class 1, ASTM E4, JIS

B7721 Class 1, EN 10002-2 Grade 1, BS1610 Class 1 và DIN51221 Class 1

Tỷ lệ thu thập dữ liệu 1000 Hz

Môi trường hoạt động Nhiệt độ: 5° C đến 50° C (41° F đến 122° F) Độ ẩm: 20% đến 80%

Rung động sàn: tần số tối đa 10 Hz, biên độ tối đa

5 àm (0,0002 in) Yêu cầu năng lượng Một pha 200-230 V, 50/60 Hz

Thiết bị đo bề mặt kính hiển vi phóng đại 1600 lần

Hình 3 8: Thiết bị đo bề mặt

Kính hiển vi phóng đại 1600 lần kết nối với laptop, smartphone thông minh cao cấp tích hợp đèn 8 led trắng cho phép bạn trải nghiệm cảm giác thú vị và khám phá ra một thế giới siêu nhỏ mới hoàn toàn ẩn lấp dưới mắt kính thường Kính sử dụng cổng cắm USB cho máy tính, cổng MicroUSB, cổng Type C cho điện thoại để truyền tải hình ảnh trực tiếp Có thể lưu ảnh, xem video, chia sẻ cho bạn bè cùng xem

❖ Các tính năng của kính hiển vi phóng đại 1600 lần tiện truyền thông bởi vì nó chuyển đổi giữa đo lường colorimetric mà không có bộ lọc phân cực và đo mật độ với bộ lọc tại một nút nhấn

- Phần mềm TECHKON Spectro Connect của Windows cung cấp kết nối giữa SpectroDens và PC thông qua đầu nối micro-USB hoặc qua mô đun WLAN tùy chọn có sẵn Do đó, dữ liệu đo lường có thể được xem và xử lý thoải mái trên PC

Kỹ thuật đo Sử dụng hệ thống quang học cực kì chính xác

Vật liệu đo Bản in offset CTP hoặc PS | Film | Giấy in Độ phân giải tram AM 75-380lpi | FM: 10-70 microns

Thời gian đo khoảng 1 giây

- Con lăn lấy nét màu bạc, thao tác bằng một tay cho cảm giác nhanh gọn và tiện lợi

- Đế xoay đa năng quan sát góc nhìn 360 độ ngang, dọc, lên xuống không góc chết

- Công tắc đèn LED/ ảnh: Độ sáng đèn LED có thể được điều chỉnh, biểu tượng ánh sáng có thể điều chỉnh

Kích thước 112 x 33 x 80 mm Độ phóng đại 1600 lần, nguồn sáng: 8 đèn

LED trắng Định dạng lưu ảnh BMP, JPG

Hỗ trợ hệ điều hành Win7/8/10, Mac 10.13 trở lên Độ phân giải hình ảnh ≥ 640 × 480

Nguồn điện Cổng MicroUSB, cổng USB, cổng type C (tùy chọn)

Máy đo độ bền kéo

Hình 3 9: Máy đo độ bền kéo SHIMADZU

- Dòng máy kéo nén kiểm tra độ bền, sản phẩm ngôn ngữ nổi tiếng của Shimadzu Japan, dễ dàng vận hành, phù hợp trong lĩnh vực nhựa thiết bị, kim loại

- Máy đo được trên nhiều loại vật liệu khác nhau như: sắt và thép (theo ISO 6892, JIS Z2241), nhựa và resin (theo ISO 527, ISO 178, JIS K7171), …

- Các tiêu chuẩn đo đa dạng: ASTM, DIN, FINAT, ISO, PSTC, TAPPI, WSP tùy thuộc vào vật liệu và phương pháp đo

Công suất tải khung thử nghiệm Tối đa 20 kN (4.400 lbs)

Cân nặng Xấp xỉ 235 kg

Phạm vi tốc độ đầu chéo 0,001 đến 1600 mm/phút (0,0004 đến 62 inch/phút) Tốc độ quay trở lại tối đa 2200 mm/phút (86 inch/phút) Độ chính xác tốc độ đầu kéo Trong phạm vi ± 0,1% của tốc độ kiểm tra Độ chính xác vị trí đầu kéo ±0,1% giá trị được chỉ định hoặc ±0,01mm, tùy giá trị nào lớn hơn Chiều rộng hiệu quả 425mm (16.5 inch)

Cảm biến tải trọng với độ chính xác cao

Trong phạm vi ± 0,5% lực thử được chỉ định (đối với 1/1 đến 1/500 công suất định mức của cảm biến tải trọng)

Tuân thủ theo ISO 7500-1 Class 0.5, ASTM E4,

JIS B7721 Class 0.5, EN 10002-2 Grade 0.5, BS1610 Class 0.5 và DIN51221 Class 0.5

Cảm biến tải trọng với độ chính xác tiêu chuẩn

Trong phạm vi ± 1% lực kiểm tra được chỉ định (đối với 1/1 đến 1/500 công suất định mức của cảm biến tải trọng)

Tuân thủ theo ISO 7500-1 Class 1, ASTM E4, JIS

B7721 Class 1, EN 10002-2 Grade 1, BS1610 Class 1 và DIN51221 Class 1

Tỷ lệ thu thập dữ liệu 1000 Hz

Môi trường hoạt động Nhiệt độ: 5° C đến 50° C (41° F đến 122° F) Độ ẩm: 20% đến 80%

Rung động sàn: tần số tối đa 10 Hz, biên độ tối đa

5 àm (0,0002 in) Yêu cầu năng lượng Một pha 200-230 V, 50/60 Hz

KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ BIỆN LUẬN

Hóa chất sử dụng

Các hóa chất được sử dụng trong quá trình thực nghiệm được liệt kê như bảng 4.1

Bảng 4 1: Các hóa chất được sử dụng trong quá trình thực nghiệm

Phân tán nano ZnO và thực hiện tráng phủ

- Dụng cụ: Cốc thủy tinh 500ml, cốc thủy tinh 100ml, ống hút hóa chất 20ml, Kim tiêm để hút dung dịch tráng phủ, thước kéo độ mịn

- Thiết bị: Tủ sấy, cân tiểu ly điện tử, máy khuấy từ, máy đánh siêu âm

- Hóa chất: Bột nano ZnO, hạt polycaprolactone (PCL), Ethyl acetate (C4H8O2)

- Vật liệu: Giấy không tráng phủ, giấy Ivory để lót nền khi tráng, băng keo

Hình 4 1: Quy trình thực hiện chế tạo dung dịch tráng phủ nền trắng

- Bước 1: Dùng cân tiểu ly điện tử đo định lượng các chất: Dùng cân tiểu ly điện tử để xác định đúng định lượng dung dịch: 100ml ethyl acetate, 40g PCL và các tỷ trọng khác nhau của hạt nano ZnO gồm 5.5g, 7g và 14g

- Bước 2: Tiến hành khuấy từ trên máy: Sau khi đo định lượng các chất Hỗn hợp sẽ được khuấy để hòa tan dung dịch Ethyl acetate, polycaprolactone (PCL) và nano ZnO bằng máy khuấy từ ở nhiệt độ 50 o C cho đến khi dung dịch được khuấy đều thành dạng lỏng và bịt kín bề mặt bằng màng bọc thực phẩm để tránh ethyl acetate bay hơi Trong quá trình khuấy hỗn hợp có thể sẽ khó tan nên có thể hỗ trợ thêm bằng cách khuấy đều bằng tay Thời gian khuấy được xác định trong khoảng từ 2 giờ - 3 giờ

Hình 4 2: Quá trình chế tạo dung dịch tráng phủ ZnO/PCL a Khuấy hòa tan dung dịch Ethyl acetate, PCL và ZnO b Hòa tan dung dịch bằng máy đánh siêu âm c Đo độ nhớt của dung dịch ZnO/PCL bằng cốc Zahn số 4

- Bước 3: Tiến hành đánh siêu âm: Sau khi hỗn hợp dung dịch được khuấy đều, ta có thể tiến hành đánh siêu âm để giúp cho các hạt nano được phân tán đều hơn tạo một dung dịch đồng nhất Dung dịch sau khi đánh siêu âm là sản phẩm hoàn chỉnh nhất

- Bước 4: Tiến hành đo độ nhớt của dung dịch pha được: Để đảm bảo dung dịch sau khi pha xong không quá loãng để tráng phủ trắng lên giấy và màng ta cần tiến hành kiểm tra giá trị độ nhớt của nó Có rất nhiều phương pháp để tiến hành đo độ nhớt khác nhau nhưng sử dụng phương pháp đo bằng cốc Zahn số 4 là dễ tiếp cận và phù hợp với dung dịch đặc có độ nhớt cao

• Bước 1: Rửa và dùng khăn lau sạch bề mặt trong và ngoài cốc Zahn trước khi sử dụng

• Bước 2: Dùng tay bịt kín lỗ dưới cốc không cho dung dịch chảy qua Lúc này đổ dung dịch vào cốc cho tới khi đầy cốc

• Bước 3: Tiến hành bấm thời gian và để dung dịch chảy xuống từ từ Khi dung dịch không còn chảy xuống được nữa thì bấm đồng hồ dừng và xác định thời gian chảy

• Bước 4: Sau khi đã xác định được thời gian thì chuyển đổi nó thành đơn vị đo độ nhớt động học centistoke (cSt) bằng công thức:

- V: độ nhớt động học (cSt)

- K, C: hằng số quy đổi của cốc Zahn

- T: thời gian đo được trên cốc (giây)

Thời gian mà nhóm xác định được sau khi bấm là 3 phút 22 giây, tức là 202 giây Dựa trên hệ số quy đổi của cốc Zahn số 4 với hai giá trị K là 14.8 và C là 5 thì dựa vào công thức có thể xác định được giá trị độ nhớt động học là 2915.6 (cSt) Đây là giá trị độ nhớt của dung dịch ZnO/PCL với nồng độ 7g ZnO mà nhóm đo đạc được sau khi sử dụng cốc Zahn số 4

Trong quá trình chế tạo ra dung dịch tráng phủ ZnO/PCL nhóm đã phát hiện ra được là hai chất ethyl acetate và PCL có tác động đến giá trị độ nhớt của dung dịch Dẫn chứng cụ thể cho việc đó là trong giai đoạn khuấy từ nhóm chỉ khuấy một nữa số lượng PCL (20g thay vì như yêu cầu là 40g) để dung dịch loãng và dễ khuấy từ hơn Khi PCL tan đều trên máy khuấy từ nhóm sẽ bỏ thêm 20g PCL còn lại vào, lúc này dung dịch sẽ cô đặc lại Việc đặc lại này chứng tỏ độ nhớt của dung dịch đã tăng lên đáng kể Lý do của việc này là vì đặc tính hóa dẻo của PCL khi bị nấu chảy hòa vào trong dung dịch Ngoài ra còn một trường hợp khác ảnh hưởng tới độ nhớt của dung dịch là khi để dung dịch qua ngày nó sẽ tự cô đặc lại Nguyên nhân chính của việc này là do tính chất hóa học của ethyl acetate khi tiếp xúc với không khí thì dễ bị bay hơi Giá trị độ nhớt của dung dịch ảnh hưởng rất nhiều tới quá trình tráng phủ và lớp phủ Cụ thể là dung dịch sau khi đánh siêu âm và có được dung dịch hoàn chỉnh thì khi này dung dịch còn chưa được đặc và nếu tráng phủ trắng liền lên vật liệu thì lúc này lớp phủ không thể duy trì được độ dày như mong muốn và việc thực hiện kiểm soát độ dày khi tráng phủ sẽ rất khó khăn Hoàn hảo nhất là khi để dung dịch sau khi pha để qua một ngày và tự cô đặc, đây cũng chính lúc mà nhóm sẽ thực hiện công đoạn tráng phủ lên hai vật liệu là giấy không tráng phủ và màng PET

 Bước 5: Tiến hành tráng phủ lên giấy và màng: Việc tráng phủ trắng được thực hiện bằng cách sử dụng thước đo độ mịn mực elcometer cùng với hai tấm lót hai bên để xác định độ dày lớp tráng phủ cần tráng Ba độ dày mà nhóm sử dụng là 0.38mm, 0.43mm và 0.48mm

Hình 4 3: Cách xác định độ dày lớp phủ bằng hai tấm lót hai bên Đây chính là công đoạn quan trọng nhất để xác định chất lượng sản phẩm sau khi tráng phủ trắng Để tráng được ba độ dày khác nhau một cách chính xác thì cần phải xác định được độ dày của hai tấm lót hai bên Độ dày của giấy cần tráng là 0.31mm và hai tấm lót hai bên phải có độ dày cao hơn 0.31mm Khoảng cao hơn này chính là độ dày lớp phủ trắng Lấy ví dụ cụ thể là để tráng được mẫu 0.38mm thì độ dày hai tấm lót hai bên phải đạt được 0.38mm Nhưng vì nhóm tráng phủ bằng tay nên có khả năng độ dày sẽ không đạt được như lý thuyết nên sẽ có bù hao như tăng độ dày lớp lót thêm 0.03 – 0.04 mm để đảm bảo độ dày của mẫu sẽ đạt được 0.38mm Ngoài ra còn phải chắc chắn rằng không có bất kì vật thể lạ nào xuất hiện và cản trở quá quá trình tráng, khi đó độ dày sẽ không đạt được như mong muốn.

Kết quả thu được

Hình 4 4: Kết quả thu được sau khi tráng phủ

Sau khi tiến hành phân tán nano ZnO vào hỗn hợp PCL/Ac và tráng lên mẫu với 3 nồng độ và độ dày khác nhau ta thu được kết quả sau:

▪ Ở nồng độ 2.75g ZnO: 15 mẫu giấy đã tráng (ở độ dày lần lượt là 0.38mm, 0.43mm và 0.48mm), 15 mẫu màng đã tráng (ở độ dày lần lượt là 0.38mm, 0.43mm và 0.48mm)

▪ Ở nồng độ 3.5g ZnO: 15 mẫu giấy đã tráng (ở độ dày lần lượt là 0.38mm, 0.43mm và 0.48mm), 15 mẫu màng đã tráng (ở độ dày lần lượt là 0.38mm, 0.43mm và 0.48mm)

▪ Ở nồng độ 7g ZnO: 9 mẫu giấy đã tráng (ở độ dày lần lượt là 0.38mm, 0.43mm và 0.48mm), 9 mẫu màng đã tráng (ở độ dày lần lượt là 0.38mm, 0.43mm và 0.48mm).

Khảo sát dung dịch ZnO/PCL thu được sau khi chế tạo

Hình 4 5: Cấu trúc hình thái của dung dịch ZnO/PCL trên màng Đây là sơ đồ mô tả sự tương tác của các chất trong dung dịch ZnO/PCL lên bề mặt màng Những đỉnh với các ký hiệu màu đỏ là của nano ZnO và các đỉnh còn lại là của PCL và ethyl acetate Qua sơ đồ trên ta có thể thấy được rằng các chất trong dung dịch đã tạo được sự liên kết Ở những vị trí từ 30 – 40 thì giá trị ZnO có liên kết tốt nhất

Hình 4 6: Cấu trúc hình thái của dung dịch ZnO/PCL trên giấy

64 Đây là sơ đồ mô tả sự tương tác của các chất trong dung dịch ZnO/PCL lên bề mặt giấy Cũng tương tự với màng, giấy cũng thể hiện được sự liên kết của các chất trong dung dịch Ở vị trí 20 – 30 mối liên kết đạt được lớn nhất Khác với màng lượng ZnO được tráng trên bề mặt giấy thấp hơn nhiều

Kết luận: Từ việc khảo sát cấu trúc của dung dịch tráng phủ ZnO/PCL ta có thể nhận biết được là hạt ZnO đã thành công phân tán, tạo liên kết chặt chẽ trong dung dịch và được tráng phủ lên bề mặt vật liệu giấy và màng Các đỉnh nhô lên trên đồ thị là minh chứng rõ cho việc đó.

Khảo sát sự ảnh hưởng của dung dịch tráng phủ đến tính chất quang học

Trong phần thực nghiệm này chúng em tiến hành phân tích và so sánh dung dịch tráng phủ gồm các thành phần Ac, ZnO, PCL với 3 nồng độ (2.75g, 3.5g, 7g) và 3 độ dày khác nhau lần lượt là 0.38mm, 0.43mm, 0.48mm Mỗi loại vật liệu, nồng độ và độ dày được tiến hành đo 5 lần và mỗi mẫu đo trên 6 vị trí khác nhau, sau đó tính toán được kết quả trung bình để tiến hành khảo sát và đánh giá số liệu Từ đó rút ra được kết luận về các tính chất bề mặt bị ảnh hưởng bởi yếu tố nào

Là khả năng phản xạ tập trung về một hướng của giấy Độ bóng được đo bằng máy đo độ bóng Elcometer 406L Mật độ ánh sáng phụ thuộc vào vật liệu và góc chiếu sáng Phần còn lại của ánh sáng xuyên qua vật liệu và được hấp thụ hoặc khuếch tán Do chất nền là giấy có độ bóng thấp (giấy không tráng phủ) nên phép đo được điều chỉnh với góc

60 O và đo theo tiêu chuẩn ISO 2812:2014 Độ bóng được đo dựa trên sự khác nhau về độ dày lớp tráng phủ, nồng độ nano ZnO Giữ bề mặt màng thật sạch và phẳng Sau đó đo lần lượt 5 mẫu, trên mỗi mẫu đo 6 vị trí khác nhau và lấy kết quả trung bình ta được kết quả như sau:

(mm) Độ bóng (GU) Nồng độ 2.75 (g)

Bảng 4 2: Giá trị độ bóng của màng và giấy o Giá trị của độ bóng được tạo nên dựa trên sự thay đổi độ dày lớp tráng phủ của giấy và màng được thể hiện qua biểu đồ cột như sau:

Hình 4 7: So sánh sự thay đổi độ dày của giấy và màng

Qua biểu đồ cột thể hiện sự thay đổi độ dày của giấy và màng cho ta thấy được khi thay đổi độ dày lớp dung dịch đối với trường hợp giấy thì giá trị độ bóng có sự thay đổi Cụ thể, đối với giấy ở nồng độ 2.75g ZnO, khi tăng độ dày dung dịch từ 0.38 lên 0.43 thì độ bóng giảm 4 GU nhưng từ độ dày 0.43 lên 0.48 thì độ bóng tăng nhẹ 0.5

GU Còn ở nồng độ 3.5g và 7g ZnO khi tăng độ dày dung dịch thì giá trị độ bóng giảm nhẹ Ngược lại với giấy, đối với màng trong trường hợp thay đổi độ dày lớp dung dịch thì giá trị độ bóng ở cả 2 nồng độ đều thay đổi giống nhau Từ độ dày 0.38 lên 0.43 thì giá trị độ bóng giảm sâu nhưng khi tăng từ 0.43 lên 0.48 thì giá trị độ bóng tăng nhẹ Riêng trường hợp của nồng độ 7g ZnO nhìn chung sau khi tăng độ dày lớp tráng các giá trị đều giảm o Giá trị của độ bóng được tạo nên dựa trên sự thay đổi nồng độ ZnO trong dung dịch tráng phủ của cả giấy và màng được thể hiện qua biểu đồ cột như sau:

Hình 4 8: Sự thay đổi nồng độ của giấy và màng

Qua biểu đồ cột thể hiện sự thay đổi độ bóng của giấy và màng khi thay đổi nồng độ ZnO trong dung dịch tráng phủ cho ta thấy sự thay đổi rõ rệt Cụ thể đối với giấy, khi

66 tăng nồng độ ZnO lên 2.75g và 3.5g thì cả 2 độ dày là 0.38 và 0.43 có giá trị độ bóng tăng Tăng cao nhất là ở độ dày 0.43 (9.4 GU) Tuy nhiên ở độ dày 0.48 thì giá trị độ bóng giảm nhẹ Và khi tăng nồng độ lên 7g ZnO thì có sự thay đổi đáng kể, cụ thể là giá trị độ bóng giảm đi rất nhiều so với 2 độ dày trước đó Thể hiện cao nhất ở độ dày 0.43 khi nó giảm tới 18.9 GU Trong trường hợp thay đổi nồng độ ZnO trong dung dịch tráng phủ cho màng màng thì giá trị độ bóng ở cả 3 độ dày đều tăng Tăng cao nhất vẫn ở độ dày 0.43 (10.7 GU) Cũng như giấy, giá trị độ bóng khi tăng nồng độ lên 7g ZnO đều giảm Giảm cao nhất ở độ dày 0.48 lên đến 7.4 GU

Tổng quan sau khi so sánh độ bóng trên 2 vật liệu là giấy và màng cho ta thấy được ở

2 độ dày 0.38 và 0.48 ở 2 nồng độ ZnO (2.75g, 3.5g) thì rõ ràng màng sẽ có độ bóng cao hơn giấy Còn ở độ dày 0.43 với 2 nồng độ 2.75g và 3.5g ZnO thì độ bóng của màng lại thấp hơn giấy

Kết luận: Qua sự khảo sát độ bóng của giấy và màng trên 3 nồng độ và độ dày khác nhau ta nhận xét như sau Đối với giấy, giá trị độ bóng cao nhất là 55.5 GU ở nồng độ 3.5g ZnO và độ dày 0.43 Còn đối với màng thì giá trị độ bóng cao nhất là 61.2 GU ở nồng độ 3.5g ZnO và độ dày 0.43 Ta có thể nói 0.43 là độ dày hoàn hảo khi tăng nồng độ ZnO vì ở độ dày 0.43 với cả 2 vật liệu khác nhau khi tăng nồng độ ZnO giá trị độ bóng tăng cao nhất Cụ thể là ở giấy tăng 9.4 GU và ở màng tăng 10.7 GU Tuy giá trị độ bóng ở 2 loại vật liệu có nhiều biến động nhưng nhìn chung thì giá trị độ bóng ở màng cao và ổn định hơn so với giấy Vì sao nói giá trị độ bóng ở màng ổn định hơn ở giấy Thứ nhất, do opacity của màng khi tráng chưa phải là giá trị tuyệt đối nên khi đo độ bóng một phần độ bóng của màng phản xạ lại với thiết bị đo Thứ 2, do tính chất bề mặt của màng khá nhẵn và đồng đều Còn với giấy không tráng phủ thì do các mao dẫn rộng dẫn tới việc một phần lớp tráng bị thấm hút xuống cấu trúc bên trong của giấy dẫn tới độ dày không đồng nhất, khi đó sẽ khó xác định vị trí khi đo và kết quả đo sẽ có những sai số nhất định

Sau khi khảo sát và phân tích bảng số liệu và biểu đồ thể hiện sự thay đổi của độ bóng, ta đúc kết về giá trị độ bóng như sau Khi tăng từ giá trị nồng độ ZnO từ 2.75g lên 3.5g thì giá trị độ bóng có xu hướng tăng nhưng khi lên tới nồng độ 7g ZnO thì lại giảm Điều này đã chứng tỏ một điều nồng độ ZnO có tác động đến giá trị độ bóng khi tráng phủ

Cụ thể là nếu tăng nhẹ giá trị nồng độ ZnO thì độ bóng sẽ tăng nhưng đến một ngưỡng nào đó thì nó sẽ dần bão hòa và có xu hướng giảm mạnh Điều này cũng khá trùng hợp với bài báo cáo khoa học của Tomislav Cigula và cộng sự khi họ tiến hành thực nghiệm tráng phủ dung dịch lên tờ in Theo nhận định của họ thì khi nồng độ ZnO tăng sẽ ảnh hưởng tới sự phản xạ ánh sáng do giảm độ mịn dẫn đến xu hướng độ bóng giảm

 So sánh độ bóng của mẫu giấy tráng phủ với chuẩn ISO 12647 – 2: Đặc điểm Loại giấy và bề mặt

Loại bề mặt Tráng phủ cao

Giấy tráng phủ mờ Độ bóng 10-80 25-65 60-80 7-35

(mm) Độ bóng (GU) Nồng độ 2.75 (g)

Bảng 4 3: So sánh độ bóng của các mẫu với các loại giấy trong ISO 12647 – 2

Từ bảng số liệu trên ta có thể nhận định được với 3 độ dày khác nhau và 3 nồng độ khác nhau thì giá trị độ bóng nằm trong khoảng từ 36.3 GU đến 56.8 GU So sánh với chuẩn ISO 12347-2 để thấy được giá trị độ bóng nằm trong khoảng cho phép của 2 loại giấy PS1 (10 -80 GU) và PS2 (25-65 GU) Từ đó có thể nhận xét rằng chất lượng tráng phủ trắng trên bề mặt giấy khá tốt

4.5.2 Độ trắng Độ trắng là một tính chất quan trọng trong số các tính chất bề mặt vật liệu, nó bị ảnh hưởng bởi sự phân tán quang phổ của ánh sáng do các chất làm trắng quang học (ZnO) có trong vật liệu Trước khi khảo sát độ trắng ta cần biết độ trắng có ảnh hưởng rất lớn đến tính chất bề mặt vật liệu Độ trắng có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng in và việc tái tạo màu cho tờ in Tiến hành khảo sát để biết được ảnh hưởng của độ trắng đối với bề mặt vật liệu Độ trắng được đo bằng thiết bị đo Techkon SpectroDens với điều kiện đo E313/CIE /2 o Sau đó đo lần lượt trên 3 nồng độ (2.75g, 3.5g và 7g nano ZnO) và 3 độ dày khác nhau của lớp tráng phủ (0.38mm, 0.43mm, 0.48mm) Đo lần lượt 5 mẫu, trên mỗi mẫu đo 6 vị trí khác nhau và lấy kết quả trung bình ta được kết quả như sau:

(mm) Độ trắng Nồng độ 2.75 (g)

Bảng 4 4: Giá trị độ trắng của màng và giấy

68 o Giá trị của độ trắng được tạo nên dựa trên sự thay đổi độ dày lớp tráng phủ của giấy và màng được thể hiện qua biểu đồ cột như sau:

Hình 4 9: So sánh sự thay đổi độ dày của giấy (bên trái) và màng (bên phải)

Khảo sát sự ảnh hưởng của dung dịch tráng phủ đến độ bền kéo căng

Độ bền là một trong những tiêu chí quan trọng để đánh giá chất lượng của một sản phẩm nào đó Trong phạm vi nghiên cứu này, nhóm sẽ tiến hành đánh giá độ bền của vật liệu là giấy, màng trước và sau khi tráng phủ dung dịch ZnO/PCL Các tiêu chí đánh giá của nhóm bao gồm ứng suất kéo, độ biến dạng và giới hạn đàn hồi Để tiến hành đo độ bền kéo đứt của mẫu ta sẽ sử dụng máy SHIMADZU Các mẫu sẽ được đo theo tiêu chuẩn ASTM D638 Đầu tiên ta sẽ chuẩn bị tổng cộng 8 mẫu gồm: 1 mẫu giấy không tráng phủ, 3 mẫu giấy đã tráng ở các nồng độ ZnO khác nhau (0.38, 0.43 và 0.48), 1 mẫu màng PET không tráng phủ, 3 mẫu màng PET đã tráng phủ ở các nồng độ ZnO khác nhau (0.38, 0.43 và 0.48) và các mẫu đã tráng phủ có cùng một độ dày là 0.48 mm Các mẫu được chuẩn bị với kích thước là 12.7mm x 80mm Ta sẽ gắn các mẫu vào 2 ngàm

74 kẹp với khoảng cách giữa 2 ngàm là 50mm Tốc độ kéo được hiệu chỉnh là 5mm/ phút, lúc này máy sẽ tác động một lực kéo lên mẫu cho tới khi mẫu bị đứt gãy Sau khi có số liệu nhóm sẽ tiến hành đánh giá để so sánh các mẫu với nhau, giữa vật liệu không tráng phủ và vật liệu đã tráng phủ ZnO/PCL, giữa các nồng độ ZnO khác nhau

Hình 4 14: Máy đo độ bền kéo của giấy và màng Đây là biểu đồ thu được từ các số liệu đã được xử lý giữa giấy không tráng phủ và giấy đã tráng phủ ZnO/PCL ở các nồng độ khác nhau:

Hình 4 15: So sánh độ bền kéo của giấy TP và giấy KTP

Từ đồ thị khảo sát thể hiện sự so sánh độ bền kéo giữa giấy TP và giấy KTP với 3 nồng độ khác nhau cho thấy các giá trị thay đổi riêng biệt Cụ thể, giá trị ứng suất của giấy khi

75 chưa tráng phủ đạt ngưỡng cao nhất là 30.17 N/m 2 Đồng thời độ biến dạng đạt 2.5% Còn giá trị ứng suất khi ở nồng độ 2.75g ZnO là 22.48 N/m 2 thấp hơn so với giấy khi chưa tráng phủ là 7.69 N/m 2 Độ biến dạng được đánh giá là thấp nhất khi chỉ đạt 2.4% Sau đó khi tăng giá trị ứng suất lên nồng độ 3.5g ZnO có xu hướng tăng nhẹ khi đạt 24.19 N/m 2 Độ biến dạng thì tăng khi đạt giá trị 3% so với 2 mẫu trước Và cuối cùng khi tăng cao nồng độ ZnO lên 7g thì giá trị ứng suất giảm mạnh, có thể nói nó đạt giá trị thấp nhất trong các mẫu khi chỉ đạt 11.1 N/m 2 Nhưng lại có sự gia tăng mạnh mẽ ở độ biến dạng khi đạt ngưỡng 8.1% Đây chính là ngưỡng tăng cao nhất trong các mẫu đã được đo

- Từ đồ thị thể hiện sự so sánh độ bền kéo giữa giấy TP và giấy KTP với 3 nồng độ khác nhau ta có thể kết luận rằng nồng độ ZnO có tác động mạnh mẽ đến độ bền cơ học của giấy tráng phủ Khi tăng nồng độ ZnO thì giá trị ứng suất có xu hướng giảm dần Cụ thể là khi tráng nồng độ 3.5g ZnO thì giá trị ứng suất giảm nhẹ (giảm 5.98 N/m 2 ) và khi tăng cao nồng độ ZnO lên 7g thì ứng suất giảm một cách mạnh mẽ (giảm 19.07 N/m 2 ) Nhưng ngược lại thì khi tăng nồng độ ZnO dẫn tới việc giá trị đàn hồi tăng dần Cụ thể là khi tăng nồng độ ZnO lên 7g thì giá trị độ biến dạng tăng cao (tăng 5.6%) so với giấy chưa tráng phủ Ở nồng độ 7g ZnO thì có sự thay đổi khác biệt rất nhiều so với các nồng độ khác là do các hạt ZnO chưa phân tán hết và vẫn còn đọng lại nhiều trên bề mặt lớp tráng phủ Điều này đã vô tình ảnh hưởng đến các thông số khác về giá trị độ bền của vật liệu

- Một nguyên tắc được rút ra từ các số liệu và đồ thị trên là khi tăng nồng độ ZnO thì giá trị ứng suất sẽ giảm còn giá trị đàn hồi lại tăng lên Tuy nhiên đối với trường hợp của mẫu ở nồng độ 2.75g ZnO thì đi ngược lại với nguyên tắc đó Nếu chính xác thì giá trị ứng suất ở nồng độ 2.75g ZnO phải cao hơn so với nồng độ 3.5g ZnO (cao hơn 24.19 N/m 2 ) và độ biến dạng phải cao hơn so với giấy không tráng phủ (cao hơn 2.5%) Lý giải cho trường hợp này có thể là do ảnh hưởng bởi độ dày lớp phủ Các mẫu được chuẩn bị ở độ dày bằng nhau nhưng có thể ở mẫu 2.75g ZnO giá trị độ dày lớp phủ không còn chính xác Việc tráng phủ thủ công bằng tay đã tác động đến độ dày lớp phủ khiến nó không còn đồng đều, điều này ảnh hưởng tới số liệu đo đạc được

Tiếp đến nhóm sẽ tiến hành đánh giá độ bền cơ học của màng PET Đây là biểu đồ thu được từ các số liệu đã được xử lý giữa màng PET không tráng phủ và màng PET đã tráng phủ ZnO/PCL ở các nồng độ khác nhau:

Hình 4 16: So sánh độ bền kéo của màng PET TP và màng PET KTP

Từ đồ thị khảo sát thể hiện sự so sánh độ bền kéo giữa màng PET TP và màng PET KTP với 3 nồng độ khác nhau cho thấy sự biến thiên rõ rệt Cụ thể, giá trị ứng suất của màng khi chưa tráng phủ đạt ngưỡng cao nhất là 42.41 N/m2 Giới hạn đàn hồi ở vị trí ứng suất đạt 37.27 N/m 2 Độ biến dạng đạt 14.1%, ở giá trị này mẫu bị đứt hoàn toàn Còn giá trị ứng suất khi ở nồng độ 2.75g ZnO là 29.07 N/m2 thấp hơn so với giấy khi chưa tráng phủ là 13.34 N/m2 Độ biến dạng được đánh giá là thấp nhất khi chỉ đạt 12.1% Giới hạn đàn hồi ở vị trí ứng suất 26.2 N/m 2 Kế tiếp, giá trị ứng suất khi tăng lên nồng độ 3.5g ZnO có xu hướng tăng nhẹ khi đạt 31.97 N/m 2 Độ biến dạng thì tăng cao nhất khi đạt giá trị 35% Giới hạn đàn hồi rơi vào giá trị ứng suất 26.12 N/m 2 Cuối cùng, khi tăng cao nồng độ ZnO lên 7g thì giá trị ứng suất giảm nhẹ, đạt 24 N/m 2 và là giá trị ứng suất nhỏ nhất trong các mẫu Độ biến dạng cũng đạt 20% cho tới khi đứt gãy hoàn toàn Giới hạn đàn hồi rơi vào vị trí ứng suất 24 N/m 2

- Qua khảo sát so sánh độ bền kéo giữa màng PET TP và màng PET KTP với 3 nồng độ khác nhau ta có thể kết luận rằng việc đánh giá độ bền cơ học của màng PET khó hơn nhiều so với giấy Không giống giấy khi đạt giá trị ứng suất tối đa thì vật liệu sẽ bị đứt gãy hoàn toàn thì bản thân màng PET phải trải qua thêm một giai đoạn kéo giãn ngay cả khi chưa tráng phủ Bởi bản thân màng PET khi được kéo giãn đã có tính đàn hồi trong đó Cũng như nguyên tắc của giấy khi tăng nồng độ ZnO thì giá trị ứng suất có xu hướng giảm đều ngay cả khi tăng cao nồng độ lên 7g ZnO thì vẫn không có dấu hiệu giảm mạnh như ở giấy Tuy nhiên, giá trị độ biến dạng lại bị biến thiên và không theo một nguyên tắc nào cả Nhìn trên đồ thị ta có thể xác định rằng màng được tráng phủ ở nồng độ 3.5g ZnO cho ra chất lượng độ bền tốt Tuy có giảm nhẹ ứng suất so với mẫu chưa tráng phủ nhưng nhìn chung mẫu lại đạt được độ biến dạng tốt và trên hết giới hạn đàn hồi cũng vượt trội hơn nhiều so với các mẫu khác

- Cũng giống trường hợp của giấy khi ở nồng độ 2.75g ZnO thì giá trị ứng suất lại thấp hơn so với nồng độ 3.5g ZnO (giảm 2.9 N/m 2 ) và có độ biến dạng thấp hơn cả mẫu chưa tráng phủ (thấp hơn 2%) Nguyên nhân cũng có thể xuất phát từ độ dày không đồng nhất của lớp tráng phủ khi phải thực hiện tráng thủ công bằng tay Tuy nhiên ở trường hợp của giấy cũng gặp điều tương tự nên cũng có thể ở nồng độ này là chưa phù hợp để nâng cao chất lượng độ bền cơ học của vật liệu.

Khảo sát sự ảnh hưởng của dung dịch tráng phủ đến đặc tính bề mặt

Sau khi đo các giá trị quang học như độ bóng, độ trắng thì nhóm sẽ tiến hành kiểm tra bề mặt lớp tráng phủ Kính soi 1600 lần sẽ được sử dụng để kiểm tra đặc tính bề mặt ở

3 nồng độ ZnO khác nhau: 2.75g, 3.5g và 7g Sau đó sẽ tiến hành đánh giá dựa trên các hình ảnh chụp được từ thiết bị

Hình 4 17: Bề mặt lớp tráng phủ trên Giấy khi chưa đánh siêu âm (trái) và đã đánh siêu âm (phải)

Hình 4 18: Bề mặt lớp tráng phủ trên màng PET khi chưa đánh siêu âm (trái) và đã đánh siêu âm (phải) Độ mịn là một trong những tính chất quan trọng nhất của giấy ảnh hưởng đến khả năng in của nó Một bề mặt nhẵn lý tưởng là bề mặt trong đó tất cả các phần tử bề mặt nằm trong một mặt phẳng Do đó, độ mịn của bề mặt vật liệu có thể hiểu một cách đơn giản

78 là độ gần của bề mặt của nó với bề mặt phẳng Độ mịn của bề mặt kiểm soát sự dễ dàng và tính đồng nhất mà mực truyền vào giấy và do đó xác định chất lượng in cuối cùng

Nó xác định bề mặt giấy tiếp xúc với màng mực tốt như thế nào để có thể in chất lượng cao

Kết luận: Qua hình ảnh thể hiện sự thay đổi của bề mặt lớp tráng phủ của vật liệu giấy và màng trước và sau khi đánh siêu âm (trái) và đã đánh siêu âm (phải) ở nồng độ 2.75g ZnO cho ta thấy được khi thay đổi của bề mặt dung dịch đối với lớp tráng phủ có sự thay đổi rõ rệt Cụ thể, trước khi đánh siêu âm để phân tán lượng nano ZnO vào dung dịch, bề mặt giấy còn những chấm li ti nhỏ màu trắng đục trên bề mặt do nồng độ ZnO chưa hòa tan được hết Ở trường hợp màng thì lớp phủ sau khi tráng tương đối mịn hơn nhiều so với giấy Ngoài ra ở giấy còn gặp nhiều trường hợp xuất hiện nhiều các lỗ nhỏ trên bề mặt, ngay cả khi đã đánh siêu âm cho dung dịch phân tán đều và mịn hơn thì các lỗ này vẫn còn nhưng kích thước nhỏ đi và khó nhận biết hơn

Hình 4 19: Bề mặt lớp tráng phủ trên giấy khi chưa đánh siêu âm (trái) và đã đánh siêu âm (phải)

Hình 4 20: Bề mặt lớp tráng phủ trên màng PET khi chưa đánh siêu âm (trái) và đã đánh siêu âm (phải)

Qua hình ảnh thể hiện sự thay đổi của bề mặt lớp tráng phủ của vật liệu giấy và màng trước và sau khi đánh siêu âm (trái) và đã đánh siêu âm (phải) ở nồng độ 3.5g Zno cho ta thấy được trong trường hợp dung dịch tráng phủ ở nồng độ 3.5g ZnO thì cũng giống với trường hợp của nồng độ 2.75g ZnO nhưng lần này các hạt ZnO chưa phân tán sẽ to hơn Ngay cả khi đã đánh siêu âm với thời gian bằng với lúc đánh siêu âm cho nồng độ 2.75g ZnO thì vẫn còn một số hạt li ti nhỏ nhưng tần suất thấp Điều này chứng tỏ rằng thời gian đánh siêu âm khá quan trọng khi tăng nồng độ ZnO lên

Kết luận: để khắc phục lỗi bề mặt trên, để ngăn chặn trường hợp xuất hiện các hiện tượng lỗ, bong bóng và các hạt li ti trên bề mặt giấy thì nồng độ của ZnO nên cho một lượng vừa đủ hoặc thấp hơn, tương ứng với lượng dung dịch PCL/Ac và cần có thời gian đánh siêu âm cho dung dịch đạt đến độ mịn nhất định Và tất nhiên ở màng PET bề mặt vẫn tốt hơn so với giấy Đồng thời cũng ít xuất hiện các hiện tượng lỗ trên bề mặt vật liệu tráng phủ

Hình 4 21: Bề mặt lớp tráng phủ trên giấy khi chưa đánh siêu âm (trái) và đã đánh siêu âm (phải)

Hình 4 22: Bề mặt lớp tráng phủ trên màng PET khi chưa đánh siêu âm (trái) và đã đánh siêu âm (phải)

Qua hình ảnh thể hiện sự thay đổi của bề mặt lớp tráng phủ của vật liệu giấy và màng trước và sau khi đánh siêu âm (trái) và đã đánh siêu âm (phải) ở nồng độ 7g Zno cho thấy rằng trước khi đánh siêu âm các hạt ZnO chưa phân tán xuất hiện trên bề mặt quá to, có thể dễ dàng nhận biết được bằng thị giác Và sau khi đánh siêu âm với thời gian gấp 2 lần so với các nồng độ 2.75g ZnO và 3.5g ZnO thì vẫn không cải thiện được việc phân tán đều các hạt ZnO vì nó vẫn xuất hiện đều trên bề mặt mặc dù đã nhỏ đi Điều này chứng tỏ là nồng độ ZnO ở 7g là quá nhiều để có thể phân tán trong dung dịch Và một lần nữa các hiện tượng lỗ, bong bóng và hạt vẫn xuất hiện trên bề mặt vật liệu đã tráng phủ Qua đó có thể nhận thấy rằng nồng độ ZnO càng nhiều thì tính chất bề mặt càng khó đảm bảo

- Sau khi tiến hành đo kiểm và khảo sát bề mặt vật liệu ở các nồng độ khác nhau (2.75g ZnO, 3.5g ZnO, 7g ZnO) ta có thể đánh giá rằng độ phẳng bề mặt bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi giá trị nồng độ ZnO sử dụng Cụ thể ở giá trị 2.75g ZnO và 3.5g ZnO thì các hạt ZnO vẫn có thể phân tán đều vào dung dịch tráng phủ được nhờ đánh siêu âm nhưng ở nồng độ cao hơn như 7g ZnO thì các hạt đã không thể phân tán hết và từ đó xuất hiện các chấm li ti trắng đục trên bề mặt Ngay cả khi đã đánh siêu âm với thời gian lâu hơn nhưng về cơ bản vẫn không thay đổi được, nó chứng tỏ một điều là nồng độ ZnO ở một giá trị nào đó sẽ trở nên bão hòa và không thể phân tán đều trong dung dịch Nồng độ 7g ZnO có thể là quá cao so với 50ml dung dịch ethyl acetate và 20g PCL Một lý do khác nữa là do hạt ZnO mà nhóm sử dụng là hàng công nghiệp nên không đảm bảo được kích thước các hạt đạt cấp độ nano Mặc dù việc thêm nồng độ ZnO phần nào cải thiện được giá trị độ trắng của bề mặt lớp tráng phủ nhưng nhìn chung thì nó lại ảnh hưởng tới đặc tính bề mặt của giấy khiến lớp phủ không còn bằng phẳng Điều này sẽ tác động đến khả năng nhận mực trong quá trình in dẫn tới sự sai biệt về màu sắc khá lớn

- Bên cạnh đó, việc xuất hiện các lỗ rỗng trên bề mặt lớp tráng dù ở mọi nồng độ cũng là một điểm trừ lớn, nguyên nhân của việc này xuất phát 3 yếu tố chính Thứ nhất là do cấu trúc của vật liệu làm nền để tráng phủ Điều này dễ biết nhất là khi nó xuất hiện nhiều trên bề mặt giấy được tráng phủ còn trên màng thì mặc dù vẫn có nhưng khá ít Lý giải cho việc này là do trên bề mặt của giấy không tráng phủ xuất hiện nhiều lỗ mao dẫn có kích thước không đồng đều nên khi tiến hành tráng phủ, một phần lớp phủ không khô kịp và bị thấm xuống bên trong giấy dẫn tới thiếu hụt dung dịch tráng phủ (trong khi đó lượng dung dịch xung quanh đã khô và không thể lan ra) và xuất hiện các lỗ rỗng trên bề mặt Đây cũng giải thích cho việc tại sao khi tráng phủ xong giấy lại bị cong vênh nhiều hơn so với màng PET Nguyên nhân thứ 2 là do đặc tính giá trị độ nhớt của dung dịch Dung dịch sau khi đánh siêu âm còn chưa đặc và có giá trị độ nhớt thấp Lúc này nếu tráng phủ liền thì khó đảm bảo giá trị độ dày của lớp tráng phủ và lâu khô Sau khi để qua một ngày, dung dịch trở nên đặc lại và giá trị độ nhớt tăng thì khi tráng phủ sẽ dễ dàng hơn và đảm bảo độ dày của nó Nhưng nếu để lâu hơn như 2, 3 ngày thì dung dịch lúc này quá đặc và khi tráng lên bề mặt thì sẽ xuất hiện khá nhiều lỗ rỗng Điều này ảnh hưởng cho cả giấy lần màng PET Và nguyên nhân cuối cùng xuất phát từ quá trình tráng phủ thủ công bằng tay Không giống như với máy móc khi tráng sẽ đảm bảo giá trị đồng đều thì tráng phủ thủ công bằng tay không được như thế Do dung dịch tương đối đặc nên khi bơm lên bằng ống tiêm thì một phần không khí đã lẻn vào và hình thành các bóng không khí nhỏ trên dung dịch phủ Khi đưa dung dịch lên bề mặt giấy để tráng thì các bóng không khí này vẫn còn lưu lại trên bề mặt lớp phủ ngay cả khi đã kéo thước đo độ mịn xuống Đó là các nguyên nhân dẫn đến xuất hiện các lỗ rỗng trên bề mặt ảnh hưởng tới độ phẳng của vật liệu tráng phủ

4.7.2 Năng lượng tự do bề mặt

Năng lượng tự do bề mặt là tính chất bề mặt quan trọng Năng lượng tự do bề mặt có ảnh hưởng quyết định đến khả năng thấm ướt của vật liệu rắn bởi chất lỏng Do đó, đây là một tham số quan trọng để tối ưu hóa trong quy trình tráng phủ, cũng như đối với bất kỳ loại tiếp xúc nào giữa các vật liệu rắn và lỏng khác

Xác định năng lượng tự do bề mặt bằng cách sử 3 chất lỏng là H2O, Ethylen Glycol, Glycerol với thành phần phân cực cao Các mẫu được chuẩn bị bao gồm giấy KTP, giấy

TP cùng độ dày nhưng ở các nồng độ ZnO khác nhau Ngoài ra nhóm còn tiến hành đo cho một loại giấy Couche để so sánh, từ đó có thể khẳng định là giấy với lớp dung dịch tráng phủ có thể in được hay không

 Bảng số liệu và biểu đồ về độ ảnh hưởng của năng lượng bề mặt của các mẫu đã tráng phủ và giấy Couche

Sức căng bề mặt của chất lỏng H2O

Năng lượng tự do bề mặt (mJ/m²)

Sức căng bề mặt của chất lỏng Ethylene Glycol

Năng lượng tự do bề mặt (mJ/m²)

Sức căng bề mặt của chất lỏng Glycerol

Năng lượng tự do bề mặt (mJ/m²)

Bảng 4 8: Bảng giá trị tính năng lượng bề mặt của mẫu TP, KTP và Couche

Sau khi khảo sát giá trị bảng số liệu nhìn chung có thể nhận thấy giá trị năng lượng tự do bề mặt của giấy KTP thấp hơn giấy đã TP dung dịch ZnO/PCL Thí nghiệm thay đổi nồng độ cho thấy rằng năng lượng tự do bề mặt có xu hướng tăng đều và giá trị tăng cao nhất nằm ở nồng độ 2.75g ZnO lên 3.5g ZnO Sau đó, từ 3.5g ZnO lên 7g ZnO thì giá trị tăng nhẹ và gần như không thay đổi đáng kể

Hình 4 23: Sự thay đổi nồng độ ZnO của giấy tráng phủ với giấy Couche

Qua đồ thị khảo sát thể hiện sự so sánh năng lượng tự do bề mặt giữa các mẫu giấy TP với giấy Couche thì ta thấy được khi so sánh với 2 chất lỏng là H2O và Ethylene Glycol với 3 nồng độ ZnO khác nhau thì năng lượng tự do bề mặt cao hơn Với trường hợp của chất lỏng Glyceron thì năng lượng tự do bề mặt thấp hơn nhưng không đáng kể

Kết luận: Sau khi thực hiện khảo sát và đánh giá năng lượng tự do bề mặt thông qua biểu đồ và bảng số liệu trên có thể rút ra kết luận rằng khi giấy đã được tráng phủ thì năng lượng tự do bề mặt sẽ tăng cao so với giấy chưa tráng phủ Mặc dù có xu hướng tăng nhưng nồng độ càng cao thì năng lượng tự do bề mặt sẽ tăng chậm dần cho đến khi bão hòa thì không thể tăng nữa Khi so sánh giấy TP với giấy couche thì ta thấy năng lượng tự do bề mặt của lớp phủ ở mọi nồng độ có giá trị lớn hơn hoặc gần bằng Từ đó kết luận rằng giấy TP với 3 nồng độ (2.75g ZnO, 3.5g ZnO, 7g ZnO) hoàn toàn in được như giấy Couche do giấy TP có giá trị năng lượng bề mặt tăng cao hơn so với giấy Couche Qua khảo sát trên thì cũng có thể nhận định rằng nồng độ ZnO không ảnh hưởng đáng kể đến giá trị năng lượng tự do bề mặt

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Kết luận

Với đề tài “Nghiên cứu chế tạo vật liệu tráng phủ ZnO/PCL ứng dụng làm vật liệu tráng phủ trên giấy in”, nhóm chúng tôi đã thành công trong việc tạo ra dung dịch tráng phủ mới ZnO/PCL cho giấy không tráng phủ và trên màng PET Kết quả đạt được từ đồ án này:

- Từ việc khảo sát về cấu trúc của dung dịch nhóm đã nhận thấy rằng hỗn hợp các chất gồm ethyl acetate, ZnO và PCL đã tạo liên kết tốt trên bề mặt các vật liệu đã tráng phủ

- Nhóm đã tiến hành thay đổi nồng độ ZnO lần lượt là 2.75g, 3.5g và 7g trong khi giữ nguyên các chất còn lại Sau đó tiến hành khảo sát tính chất quang học, độ bền kéo căng và đặc tính bề mặt

- Về tính chất quang học của các mẫu:

• Về giá trị độ bóng thì so với giấy không tráng phủ thì độ bóng tăng mạnh, có thể nhận biết dễ dàng bằng mắt thường Ngoài ra, khi tăng nồng độ ZnO với lượng nhỏ (từ 2.75g lên 3.5g) thì giá trị độ bóng sẽ tăng nhẹ nhưng nếu tăng cao nồng độ ZnO lên 7g thì độ bóng lại giảm rõ rệt

• Về giá trị độ trắng thì khi tăng nồng độ ZnO thì độ trắng tăng đều nhưng khi tăng nồng độ ZnO càng cao thì giá trị tăng càng ít lại

• Về giá trị độ sáng thì khi tăng nhẹ nồng độ ZnO từ 2.75g lên 3.5g thì độ sáng gần như không thay đổi nhưng nếu tăng lên 7g ZnO thì độ sáng có tăng lên Vì nhóm không dùng OBA nên việc đánh giá độ sáng như một tham số đi kèm theo

• Về độ đục thì nồng độ ZnO không ảnh hưởng tới nhưng độ dày lớp phủ lại ảnh hưởng cụ thể khi tăng độ dày từ 0.38mm lên 0.43mm thì giá trị độ đục tăng cao Còn khi tăng độ dày từ 0.43mm lên 0.48mm độ đục có tăng nhẹ và gần như không thay đổi

- Về độ bền kéo căng của mẫu:

• Đối với giấy thì khi tăng nồng độ ZnO lên thì giá trị ứng suất kéo sẽ giảm nhưng độ biến dạng sẽ tăng lên

• Đối với màng PET, mặc dù hơi khó để nhận xét nhưng nhìn chung thì ứng suất sẽ giảm dần nhưng độ biến dạng thì biến thiên liên tục Không giống giấy, ở màng thì độ biến dạng tăng cao ở nồng độ 3.5g ZnO nhưng lại giảm dần ở nồng độ 7g

- Về đặc tính bề mặt:

• Về độ láng thì bị ảnh hưởng bởi công đoạn đánh siêu âm dung dịch Cụ thể khi chưa đánh siêu âm thì các hạt còn nằm rải rác trên bề mặt vì chưa phân tán hết Còn khi đánh siêu âm thì ở nồng độ 2.75g và 3.5g ZnO bề mặt ổn định hơn và có vẻ bằng phẳng hơn Đối với trường hợp 7g ZnO thì ngay cả khi đã đánh siêu âm vẫn không thay đổi được đặc tính bề mặt

• Về năng lượng tự do bề mặt, khi thay đổi nồng độ ZnO thì giá trị năng lượng tự do bề mặt chỉ tăng nhẹ và xem như không thay đổi Tuy nhiên nếu so sánh với giấy không tráng phủ thì giá trị ấy tăng cao Ngoài ra nhóm cũng đã tiến hành so sánh với một loại giấy in khác là giấy Couche Cho thấy năng lượng tự do bề mặt gần bằng nhau Điều này chứng tỏ lớp tráng phủ có thể in được như giấy Couche

Dựa trên khảo sát các yếu tố của lớp tráng phủ, nhóm chúng tôi đã rút ra được một kết luận chung rằng ở nồng độ 3.5g ZnO là phù hợp nhất Mặc dù ở nồng độ 7g ZnO cho ra được giá trị độ trắng, độ sáng tăng nhẹ nhưng bề mặt lại không đủ láng do các hạt ZnO quá nhiều không thể phân tán hết vào dung dịch Điều này ảnh hưởng rất nhiều đến việc in ấn.

Hướng phát triển đề tài

Đề tài “Nghiên cứu chế tạo vật liệu tráng phủ ZnO/PCL ứng dụng làm vật liệu tráng phủ trên giấy in” sau khi nghiên cứu khảo sát các đặc tính bề mặt và đặc tính cơ học để biết được đề tài ứng dụng được trong lĩnh vực in ấn, ngoài ra còn ứng dụng được cho ngành công nghiệp vật liệu Một số hướng phát triển sau khi thực hiện đề tài mong muốn các thế sau có thể nghiên cứu và tiếp tục phát triển

Sau khi nghiên cứu đề tài có thể thấy được dung dịch tráng phủ lên bề mặt vật liệu giấy và màng có xu hướng cong lại sau khi khô, các công trình nghiên cứu sau có thể phát triển đề tài để khắc phục tình trạng giấy tráng phủ bị cong sau khi khô Vấn đề tiếp theo là độ dày không đồng đều do giấy tráng phủ được làm thủ công bằng tay dẫn đến độ dày và độ láng không được đảm bảo, điều đó sẽ ảnh hưởng đến chất lượng truyền mực kém và chất lượng in sẽ không được đảm bảo Vì được pha chế và tráng phủ thủ công nên chất lượng bề mặt bao gồm độ trắng, độ sáng, độ mịn không được tốt so với giấy in công nghiệp, điều đó làm ảnh hưởng đến chất lượng màu sắc không được đảm bảo, có thể phát triển đề tài bằng cách thêm OBA vào để cải thiện chất lượng bề mặt Trường hợp cuối cùng sau khi nghiên cứu mà nhóm phát hiện được là vật liệu sau khi tráng phủ xuất hiện các hiện tượng lỗ, bọt bong bóng li ti trên bề mặt và tình trạng này cần được khắc phục để đảm bảo bề mặt lớp phủ sau khi in chất lượng sẽ ổn định hơn

[1] Trần Thị Ngọc Ánh (2015), “Chế tạo và nghiên cứu một số tính chất vật lý của vật liệu ZnO pha tạp Ag”, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Quốc Gia Hà Nội Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, trang 3

[2] Nông Ngọc Hồi (2015), “Nghiên cứu tính chất vật liệu ZnO pha tạp Eu3+”, Luận văn thạc sĩ khoa học, Chuyên ngành vật lý chất rắn, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, trang 4 – 8

[3] Keomany Inthavong (2018), “Chế tạo vật liệu ZnO bằng phương pháp hóa siêu âm, nghiên cứu hấp thụ Cr (VI), quang xúc tác xử lý methylene xanh trong môi trường nước”, Luận văn Thạc sĩ hóa học, Đại học Thái Nguyên, Trường Đại học Sư phạm, trang 3 – 7

[4] Ngô Thanh Dung (2013), “Chế tạo, nghiên cứu các tính chất của vật liệu nano ZnO và khả năng ứng dụng”, Luận văn tiến sĩ vật lý, trường Đại học Khoa học tự nhiên

[5] Tạp chí khoa học công nghệ Việt Nam (2019), Ứng dụng nano ZnO trong mực in

Offset thạch bản kháng khuẩn” trang 1 – 3

[6] Lưu Thị Việt Hà (2018), “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu ZnO pha tạp Mn, Ce, V và đáng giá khả năng quang oxi hóa của chúng”, Luận án tiến sĩ hóa học, Hà Nội, trang 4 –

[7] Nguyễn Thị Kim Tuyến (2020), “Nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất quang xúc tác của vật liệu Nano tổ hợp Fe3O4 – ZnO”, luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Quy Nhơn trang 13 – 14

[8] Vũ Thị Ngọc Hiếu (2021), “Nghiên cứu tổng hợp nhựa Polycaprolactone”, trường Đại học Bách Khoa TPHCM, trang 14 – 20

[9] Lý Loan Khánh, Nguyễn Bá Thuận, Đặng Ngọc Thảo Nhi, Vũ Thanh Bình và

Nguyễn Thị Hiệp (2021), “Nghiên cứu chế tạo màng Polycaprolactone ứng dụng làm băng gạc y tế trên máy electrospinning có hai con cuộn”, Tạp chí công thương số 4, trang

[10] Nguyễn Linh Nam (2016), “Tổng hợp và phân tích đặc tính hạt nano ZnO bằng phương pháp Sol – gel”, Tạp chí khoa học công nghệ, Đại học Đà Nẵng, trang 2 – 3

[11] Hoàng Văn Hán (2016), “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu ZnO cấu trúc nano một chiều ứng dụng cho cảm biến khí NO2”, Viện Đào tạo Quốc tế về Khoa học Vật liệu (ITIMS), Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, trang 44 – 45

[12] Ths Trần Thanh Hà “Giáo trình Vật liệu in” Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật

TP.HCM, xuất bản năm 2009 Chương 1, trang 5 – 45

[13] Ths Chế Quốc Long “Giáo trình Công nghệ in” Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật

TP.HCM, xuất bản năm 2003, chương 7, trang 203 – 204, 228 – 229

[14] Mai Thị Thanh Diễm, Võ Thị Ngọc Châu, Nguyễn Thị Thùy Trang (2022), “Nghiên cứu chế tạo các hạt nano ZnO ứng dụng làm vật liệu tráng phủ trên giấy in”, Luận văn tốt nghiệp, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật

[15] Ovidiu Oprea, Ecaterina Andronescu, Denisa Ficai, Anton Ficai, Faik N Oktar,

Mehmet Yetmez (2014) “Current Organic Chemistry”, volum 18, pages 192 – 203, Issue

[16] V Speranza, A Sorrentino, F De Santis, and R Pantani (2014), “Characterization of the Polycaprolactone Melt Crystallization: Complementary Optical Microscopy, DSC, and AFM Studies” Scientific World Journal v.2014

[17] Vincenzo Guarino, Gennaro Gentile, Luigi Sorrentino and Luigi Ambrosio (2017),

“Polycaprolactone: Synthesis, Properties, and Applications” Encyclopedia of polymer science and technology, 2002, pp 6 – 9

[18] Anton Früh, Bernd Rolauffs and Michael Seidenstuecker (2022), “Parametric

Numerical Modeling and Fabrication of PCL Scaffolds for Bone Tissue Engineering Applications” Appl Sci 2022, 12(23), 12280

[19] Mahsa Janmohammadi, Mohammad Sadegh Nourbakhsh, Marjan Bahraminasab and Lobat Tayebi (2023), “Effect of Pore Characteristics and Alkali Treatment on the Physicochemical and Biological Properties of a 3D-Printed Polycaprolactone Bone Scaffold” ACS Omega 2023, 8, 8, 7378 – 7394

[20] Mohit Singh, Rupinder Singh, Ranvijay Kumar, Pawan Kumar and Pawan Preet

(2020), “On 3D-printed ZnO-reinforced PLA matrix composite: Tensile, thermal, morphological and shape memory characteristics” Journal of Thermoplastic Composite Materials, Volume 35, Issue 10

[21] Tomislav Cigula, Tomislav Hudika, Mihael Katana, Marina Golik Krizmanić and

Tamara Tomašegović (2020), “THE INFLUENCE OF PCL-ZNO COATING COMPOSITION ON COATED OFFSET CARDBOARD PRINTS” Original scientific paper, GRID 2020 – p8

[22] Tomislav Hudika, Tamara Tomašegović, Tomislav Cigula and Marija Prša (2020),

“Polycaprolactone primers with zinc oxide and silicon dioxide nanoparticles for paper substrates: Influence on the properties of cyan and magenta offset prints”, Coloration Technology 2020; 136: 435–449

[23] Ali Naji Obaid, Nadia Abbas Ali (2020), “Wettability, Thermal Stability, and

Antibacterial Properties of Polycaprolactone /Zno Nanocomposites in Packaging” Iraqi Journal of Physics, 2020, Vol.18, No.47, pp 1 – 10

[24] Marina Vukoje, Rahela Kulˇcar, Katarina Itri´c Ivanda, Josip Bota and Tomislav

Cigula (2022), “Improvement in Thermochromic Offset Print UV Stability by Applying PCL Nanocomposite Coatings” Polymers 2022, 14, 1484

[25] Manufacture process http://www.hankukpaper.com/en/product/process.do

[26] Soichi Saji, Teruo Nakamura, Akira Takada (1992), Method of manufacturing coated paper, New Oji Paper Co Ltd