nghiên cứu sử dụng bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng trong sản xuất giấy in và giấy viết chất lượng cao

Bảng 3.3 : Ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng từ gỗ dương đến tính chất cơ lý của giấy in không chứa bột giấy BSKP 21 Bảng 3.4 : Ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng bột hiệu

BỘ CÔNG THƯƠNG TỔNG CÔNG TY GIẤY VIỆT NAM CÔNG TY TNHH VIỆN CÔNG NGHIỆP GIẤY VÀ XENLUYLÔ

Cơ quan chủ quản: Bộ Công Thương

Cơ quan chủ trì: Công ty TNHH Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô Chủ nhiệm đề tài : Ks Trần Thị Thu Hương

9589

Hà nội 12/2012

MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

DANH MỤC BẢNG BIỂU

MỞ ĐẦU 1

PHẦN I TỔNG QUAN VỀ GIẤY IN VÀ BỘT GIẤY HIỆU SUẤT CAO TẨY TRẮNG 3

1.1 Tính chất của giấy in 3

1.2 Công nghệ sản xuất bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng 9

1.3 Tính chất hồi màu của bột giấy 11

PHẦN II NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15

2.1 Nguyên liệu 15

2.2 Thiết bị và hóa chất dùng trong nghiên cứu 15

2.3 Phương pháp nghiên cứu 16

2.4 Các tiêu chuẩn và phương pháp phân tích sử dụng 17

PHẦN III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 18

3.1 Nghiên cứu tỷ lệ sử dụng bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng trong thành phần bột giấy cho sản xuất giấy in 18

3.2 Nghiên cứu lựa chọn chất tăng trắng quang học OBA thích hợp cho quá trình sản xuất giấy in 22

3.3 Nghiên cứu quy trình công nghệ sử dụng cacbonat canxi nghiền kết hợp chất tăng trắng để sản xuất giấy in có sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng trong thành phần bột giấy .27

3.4 Quy trình công nghệ sản xuất giấy in chất lượng cao có sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng 33

PHẦN IV SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM 35

4.1 Nguyên liệu vật liệu, hóa chất và phụ gia 35

4.2 Quá trình sản xuất thử nghiệm 35

4.3 Tính chất của sản phẩm giấy in trong quá trình sản xuất thử nghiệm 36

PHẦN V KẾT LUẬN 38

TÀI LIỆU THAM KHẢO 39

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 : Hiện tượng ô xy hóa lignin bởi ánh sáng 13

Hình 4.1 : Sơ đồ khối dây chuyền sản xuất thử nghiệm 35

Bảng 3.3 : Ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng từ gỗ

dương đến tính chất cơ lý của giấy in không chứa bột giấy BSKP

21

Bảng 3.4 : Ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng từ đay

đến tính chất cơ lý của giấy in

22

Bảng 3.5 : Ảnh hưởng của các chất OBA đến độ trắng và mức giảm độ

trắng của bột giấy HSC sau lão hóa nhân tạo

24

Bảng 3.6 : Ảnh hưởng của OBA dùng trong giai đoạn gia keo bề mặt đến

độ trắng và mức độ giảm độ trắng của bột giấy HSC sau lão hóa nhân tạo

25

Bảng 3.7 : Ảnh hưởng của chất tăng trắng quang học sử dụng trong giai

đoạn gia keo nội bộ và gia keo bề mặt đến độ trắng và mức giảm độ trắng của bột giấy sau lão hóa nhân tạo

26

Bảng 3.8 : Ảnh hưởng tỷ lệ sử dụng cacbonat canxi trong sản xuất giấy in

với thành phần bột giấy có chứa bột giấy BSKP

28

Bảng 3.9 : Ảnh hưởng tỷ lệ sử dụng cacbonat canxi trong sản xuất giấy in

với thành phần bột giấy không chứa bột giấy BSKP

29

Bảng 3.10 : Ảnh hưởng của mức dùng chất tăng trắng quang học trong sản

xuất giấy in với thành phần bột giấy có chứa bột giấy BSKP

30

Bảng 3.11 : Ảnh hưởng của mức dùng chất tăng trắng quang học trong sản

xuất giấy in với thành phần bột giấy không chứa bột giấy BSKP

32

Bảng 3.12 : Quy trình công nghệ sản xuất giấy in chất lượng cao có có sử

dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng

MỞ ĐẦU

Các loại giấy in, giấy viết thường được sản xuất từ bột giấy hóa học tẩy trắng,

do bột giấy hóa học có ưu điểm là độ trắng và độ bền cơ học cao Nhưng bột giấy hóa học tẩy trắng cho hiệu suất không cao, hơn nữa quá trình sản xuất phát thải ô nhiễm môi trường lớn Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ, sản phẩm bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng sản xuất được đã đạt độ trắng cao (xấp xỉ 85% ISO) và có độ bền cơ học tương đối tốt Bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng có ưu điểm là cho hiệu suất cao, giá thành rẻ hơn bột giấy hóa học tẩy trắng Sử dụng bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng trong thành phần nguyên liệu của giấy in sẽ cải thiện được tính năng in, tăng độ xốp, độ đục của giấy Bởi vậy, hiện nay bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng đã được sử dụng thay thế một phần bột giấy hóa học tẩy trắng trong sản xuất giấy in, giấy viết Tuy nhiên, bột hiệu suất cao tẩy trắng lại có nhược điểm là độ hồi màu cao và độ bền cơ học thấp hơn bột giấy hóa học tẩy trắng Do đó trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu được tiến hành

để xác định được tỷ lệ sử dụng bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng thích hợp, cũng như các hóa chất phụ gia có tác dụng ức chế sự hồi màu của loại bột giấy này trong công nghệ sản xuất giấy in, giấy viết

Kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học công nghệ tại các trung tâm nghiên cứu bột và giấy của Canada kết hợp với các nhà nghiên cứu của phòng thí nghiệm Andritz R&D, Ohio Mỹ cho thấy nếu sử dụng một tỷ lệ hợp lý bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng [4] và sử dụng các chất phụ gia (cacbonat canxi, chất tăng trắng quang học) [6] sẽ cho sản phẩm giấy in, giấy viết có chất lượng và cho độ hồi màu gần tương đương với sản phẩm giấy cùng loại sản xuất từ 100% bột giấy hóa học tẩy trắng

Các nhà công nghệ của Trung Quốc cũng có các nghiên cứu hạn chế sự hồi màu của các sản phẩm giấy in, giấy viết có sử dụng bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng [3] Nghiên cứu cho thấy sử dụng cacbonat canxi trong quá trình sản xuất và sử dụng chất tăng tắng quang học trong quá trình gia keo bề mặt giấy đã cho hiệu quả cao trong việc

ức chế độ hồi màu của giấy

Ở Việt Nam, Công ty cổ phần Tập đoàn Tân Mai đã có dây chuyền sản xuất bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng có độ trắng đạt 70 - 75% ISO và được sử dụng để thay thế một phần bột giấy hóa học tẩy trắng trong sản xuất giấy in, giấy viết Vì độ trắng của bột thấp nên để sản xuất giấy in có độ trắng ISO > 80% phải sử dụng lượng chất tăng trắng quang học tương đối cao

Theo kế hoạch, năm 2012, Nhà máy bột giấy Phương Nam với công suất 100 nghìn tấn/năm bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng từ cây đay sẽ đi vào sản xuất Ngoài ra

còn một số dự án nhà máy sản xuất bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng khác được triển khai trong thời gian tới sẽ cung cấp cho thị trường lượng bột giấy đáng kể

Ngoài nguồn bột giấy sản xuất trong nước, bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng có

độ trắng ISO > 80% cũng được nhập khẩu về Việt Nam Một số doanh nghiệp sản xuất Giấy trong nước đã sử dụng loại bột này trong cơ cấu thành phần bột giấy để sản xuất giấy in, giấy viết nhưng tỷ lệ sử dụng chỉ chiếm khoảng 10% Hiện nay, ở Việt Nam chưa có các nghiên cứu chuyên sâu về mức giảm độ hồi màu của các sản phẩm giấy này sau thời gian bảo quản và sử dụng Chính vì những lý do trên, Công ty TNHH

Viện công nghiệp giấy và xenluylô đề xuất đề tài: “ Nghiên cứu sử dụng bột giấy hiệu

suất cao tẩy trắng trong sản xuất giấy in, giấy viết chất lượng cao ”

Mục đích của đề tài:

Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất giấy in chất lượng cao có sử dụng bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng

Nội dung nghiên cứu của đề tài gồm:

- Nghiên cứu tỷ lệ sử dụng thích hợp bột hiệu suất cao tẩy trắng trong thành phần bột giấy để sản xuất giấy in chất lượng cao

- Nghiên cứu lựa chọn chất tăng trắng quang học thích hợp trong quá trình sản xuất giấy in

- Nghiên cứu quy trình công nghệ sử dụng cacbonat canxi nghiền kết hợp với chất tăng trắng quang học trong quá trình sản xuất giấy in

- Thiết lập quy trình công nghệ sản xuất giấy in chất lượng cao có sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng

- Tiến hành sản xuất thử nghiệm tại Xưởng Thực nghiệm của Công ty TNHH Viện công nghiệp giấy và xenluylô

Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ giúp các cơ sở sản xuất giấy in sử dụng bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng thay thế một phần bột giấy hóa học tẩy trắng, góp phần giảm giá thành sản phẩm, giảm ô nhiễm môi trường và tìm được đầu ra cho các doanh nghiệp sản xuất bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng

PHẦN I

TỔNG QUAN VỀ GIẤY IN VÀ BỘT GIẤY HIỆU SUẤT CAO TẨY TRẮNG 1.1 Tính chất của giấy in

1.1.1 Các khái niệm về công nghệ in

Tính chất của giấy in không có một quy định chung, vì với các công nghệ in khác nhau thì đòi hỏi các tính chất của giấy khác nhau

Nhìn chung các phương pháp in được gồm loại chính như sau:

Phương pháp in nổi hay còn gọi là in typo: Trong phương pháp này thì phần cần

in sẽ nổi lên trên bề mặt bản in.Trong quá trình in, mực in sẽ được phết một lớp mỏng trên bề mặt phần nổi này, sau đó khi bản in tiếp xúc trực tiếp với bề mặt giấy, nhờ lực

ép tương đối lớn hình ảnh in sẽ được truyền sang giấy Mực in thường mang tính dầu không tan trong nước

Phương pháp in lõm là phương pháp in mà trên bản in những chữ hoặc hình ảnh cần in được khắc lõm xuống so với những phần không in Trong quá trình in, lô mang bản in sẽ quay và nhúng vào máng mực in, khi ra khỏi máng đựng mực in, thanh gạt sẽ gạt đi những phần mực in dính lại trên bề mặt phần không in, chỉ còn lại mực in trong những phần lõm là phần cần in , sau đó bản in sẽ được ép lên giấy để truyền hình ảnh cần in sang giấy Mực in cần có độ nhớt thấp (thường là mực gốc nước) để dễ dàng xâm nhập vào chiều sâu của những của những phần lõm có kích thước rất nhỏ trên bản

in, khi đó thì toàn bộ mọi chi tiết của hình ảnh cần in mới được tái hiện lại trên giấy, chất lượng in sẽ cao

Phương pháp in offset là phương pháp in phổ biến nhất trong in ấn thương mại

In offset là phương pháp in theo nguyên lý phẳng, phần hình ảnh, cả phần cần in và phần không in đều nằm trên cùng một mặt phẳng Trong quá trình in các hình ảnh dính mực in được ép lên các tấm cao su (còn gọi là các tấm offset) trước rồi mới ép từ miếng cao su này lên giấy Mực in mang tính dầu nên không tan trong nước Phương pháp in này có các ưu điểm sau:

- Chất lượng hình ảnh cao - nét và sạch hơn in trực tiếp từ bản in lên giấy vì miếng cao su áp đều lên bề mặt cần in

- Khả năng ứng dụng in ấn lên nhiều bề mặt, kể cả bề mặt không phẳng (như gỗ, vải, kim loại, da, giấy thô nhám)

- Việc chế tạo các bản in dễ dàng hơn

Phương pháp in flexo, phần cần in nằm nổi lên trên bề mặt bản in tương tự như phương pháp in nổi, nhưng khác ở chỗ bản in flexo được làm bằng vật liệu cao su hoặc nhựa đàn hồi và được đúc nguyên tấm rồi gắn lên trục in Mực in trong phương pháp này là loại mực in tan trong nước Phương pháp in này được sử dụng rộng rãi để in các loại nhãn decal, bao bì hoặc thùng cactông

1.1.2 Yêu cầu về tính chất giấy cho các công nghệ in khác nhau

Tất cả các phương pháp in trên đều có điểm chung là mực in được phết lên bản

in, sau đó nhờ lực ép để truyền hình ảnh cần in từ bản in lên giấy Sự khác nhau giữa các phương pháp in trên là đặc điểm của chữ cần in hay hình ảnh cần in sẽ nổi hay chìm hay không nổi không chìm trên bản in, và chất liệu mực in được áp dụng trong từng phương pháp cũng khác nhau

Chất lượng sản phẩm của tất cả các phương pháp in trên đều được đánh giá bằng các tiêu chí sau:

- Đối lập về màu sắc giữa phần hình ảnh cần in và phần không in;

- Đồng đều về độ đậm nhạt của phần cần in;

- Rõ nét của phần cần in;

- Phần cần in không được nhìn thấy ở mặt sau của tờ giấy

Do các phương pháp in khác nhau, các loại mực có tính chất khác nhau nên tính chất đỏi hỏi cho từng loại giấy trong từng phương pháp in cũng khác nhau

Giấy dùng cho phương pháp in nổi yêu cầu độ gia keo chống thấm cho giấy thấp, bởi mực in mang tính dầu nên không xẩy ra hiện tượng nhoè

Độ nhẵn của giấy phải cao, vì muốn đạt chất lượng in cao, đồng đều thì bề mặt giấy chỉ được tiếp xúc với những phần nổi của bản in, nếu giấy không nhẵn thì nhiều chỗ nổi của bản in không tiếp xúc được đều với bề mặt giấy Vì yêu cầu này nên giấy dùng cho phương pháp in nổi thường phải qua công đoạn cán láng cao cấp để làm nhẵn

bề mặt giấy

Phương pháp in offset thường được áp dụng nhiều nhất để in nhiều màu trong nhiều trường hợp : in sách, in báo, in tạp chí, in quảng cáo,

Giấy dùng trong trong phương pháp in lito thường đã qua công đoạn cán láng cao cấp và có độ gia keo cao để làm giảm độ biến dạng của giấy khi gặp nước Nếu giấy dễ bị biến dạng khi ướt thì làm cho hình ảnh của màu in sau sẽ không trùng với hình ảnh của màu in trước, hình ảnh sẽ bị nhoè

Giấy dùng cho phương pháp in lõm thường không cần độ nhẵn cao như phương pháp in nổi Những tính chất cần có trong phương pháp in lõm là:

- Giấy có độ mềm mại cao để tờ giấy có thể dễ dàng ép sát lên bề mặt bản in, chất lượng hình ảnh sẽ rõ nét từng chi tiết nhỏ

* Độ đồng đều của tờ giấy

Độ đồng đều của tờ giấy là chỉ tiêu quang trọng cho phép đảm bảo chất lượng in cao: các nét in sắc, đồng đều, liên tục Độ đồng đều của giấy liên quan đến quá trình

hình thành giấy trên lưới xeo và chủng loại bột giấy sử dụng Thông thường, tỷ lệ sử dụng bột giấy xơ sợi ngắn càng cao sẽ càng làm tăng độ đồng đều của giấy

* Khả năng bắt mực in của giấy

Khả năng bắt mực in của giấy là yêu cầu cần thiết, nhất là trong kỹ thuật in nhiều màu Mực có các màu khác nhau được in lớp mực này trên lớp mực kia mà vẫn nhận được độ sắc nét, độ sáng bong không bị nhòe Để tăng khả năng bắt mực in thì giấy phải có cấu trúc tương đối xốp (khối lượng thể tích thấp) Giấy được sản xuất từ loại bột giấy hiệu suất cao thường đáp ứng được chỉ tiêu này

* Độ nhẵn của giấy

Độ nhẵn của giấy là một chỉ tiêu chất lượng cần thiết đối với tất cả các phương pháp in Độ nhẵn của giấy ảnh hưởng đến mật độ in và màu in Muốn đạt chất lượng in cao, đồng đều thì bề mặt giấy phải nhẵn, nếu giấy không nhẵn thì nhiều chỗ nổi của bản in không tiếp xúc được đều với bề mặt giấy Một tờ giấy có mật độ in cao và phạm

vi màu rộng cần yêu cầu rất cao về độ nhẵn

* Độ trắng

Độ trắng là một trong những tính chất quang trọng của các loại giấy in, giấy viết Độ trắng của giấy được tổng hợp từ độ trắng của xơ sợi và độ trắng của các chất phụ gia, nhất là độ trắng của chất độn sử dụng trong quá trình sản xuất giấy

* Độ đục

Để đảm bảo chất lượng in, nhất là in màu, giấy cần phải có độ đục cao (từ 85% trở lên) Trong thành phần bột giấy hiệu suất cao từ gỗ lá rộng, bột từ rơm rạ, có chứa hàm lượng các chất không phải xenluylô cao và xơ sợi ngắn, có khả năng làm tăng sự không đồng nhất về hướng của các tia khúc xạ Sử dụng các loại bột này làm nguyên liệu để sản xuất sẽ cho giấy có độ đục cao

* Độ bền bề mặt

Giấy dùng cho in offset cần có có độ bền bề mặt cao Độ gia keo chống thấm của giấy cao hơn hẳn so với phương pháp in nổi, vì trong quá trình in giấy có gián tiếp, tiếp xúc với nước Giấy phải có độ biến dạng thấp khi gặp ẩm và sấy khô Phương pháp

in offset thường được áp dụng nhiều nhất để in nhiều màu trong nhiều trường hợp: in sách, in báo, in tạp chí, in quảng cáo, Để tăng độ bền bề mặt của giấy in offset, người

ta gia keo tinh bột vào bột giấy trước khi xeo (0,75 - 0,1)% so với bột khô tuyệt đối) Phương pháp tốt nhất để tăng độ bền bề mặt của giấy in offset là gia keo bề mặt sẽ hạn chế sự biến dạng của giấy khi độ ẩm cao

1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới tính chất in

* Ảnh hưởng của thành phần bột giấy đến tính chất in của giấy

Sự có mặt của bột giấy cơ học trong thành phần giấy sẽ làm tăng độ đục, khả năng thấm mực in tốt, sự phân bố xơ sợi đồng đều, nên sẽ làm tăng tính chất in của giấy Do vậy trong thành phần giấy in các loại thường chứa một tỷ lệ bột giấy cơ học phụ thuộc vào từng chủng loại giấy Tuy nhiên sự có mặt của bột giấy cơ học trong giấy lại làm tăng độ hồi màu, giảm độ bền cơ lý và giảm tuổi thọ của giấy Chính vì vậy đối với các loại giấy in cao cấp có độ bền và tuổi thọ cao thì bột cơ học không được có trong thành phần giấy Trong thành phần giấy in cao cấp, thành phần bột giấy chủ yếu là bột giấy sunphat tẩy trắng từ gỗ cứng có phối trộn một tỷ lệ nhỏ bột giấy sunphát tẩy trắng từ gỗ mềm hoặc không phối trộn Như vậy vẫn duy trì được những tính chất in của giấy như độ đục cao, khả năng bắt mực tốt, độ biến dạng thấp, độ bền

cơ lý và độ nhẵn cao

* Ảnh hưởng của chất độn, chất gia keo lên tính chất in của giấy

Các nghiên cứu về ảnh hưởng của chất độn lên tính chất in của giấy cho thấy rằng: những hạt chất độn do có kích thước nhỏ nên lấp vào khoảng trống giữa các xơ sợi làm tăng số lượng nhưng giảm kích thước của các lỗ mao dẫn, kết quả là tăng được khả năng thấm hút mực in của giấy Tỷ lệ sử dụng chất độn tối ưu khi độ tro trong giấy đạt khoảng 10 - 20%, khi đó tính chất thấm mực in của giấy đạt hiệu quả cao nhất [1] Trong số các chất độn, CaCO3 là chất độn thích hợp cho các loại giấy in vì làm cho giấy có độ đục và độ trắng cao, không bị ngả vàng, độ bền với thời gian cao hơn hẳn so với sử dụng chất độn là cao lanh Độ bền cơ lý của giấy có sử dụng chất độn CaCO3 so với giấy có chất độn là cao lanh tương tự nhau nếu sử dụng cùng một tỷ lệ độn

Ảnh hưởng của mức độ gia keo lên tính chất in của giấy phải xét đối với từng phương pháp in khác nhau Loại giấy có độ gia keo chống thấm thấp mang tính háo nước, nên có ưu điểm là chỉ cần một thời gian ngắn đã ổn định độ ẩm của giấy, dễ dàng đạt được độ mềm mại, dễ trung hoà điện, nếu trong quá trình in với tốc độ cao phát sinh sự tích điện Giấy loại này có thể sử dụng cho cả hai trường hợp mực in gốc nước

và gốc dầu, nghĩa là có thể làm giấy in lõm (mực in gốc nước), in nổi (mực in gốc dầu) Nhược điểm của loại giấy này là dễ bị biến dạng khi gặp ẩm nên không dùng cho phương pháp in offset Đối với loại giấy có độ gia keo chống thấm cao thì giấy mang tính kỵ nước Giấy này có ưu điểm là ít bị biến dạng khi gặp ẩm, khả năng bắt mực in gốc nước kém nhưng khả năng bắt mực in gốc dầu tốt vì vậy loại giấy này thích hợp sử

dụng cho phương pháp in offset và lito (mực in gốc dầu) Nhược điểm của loại giấy này là tốn nhiều thời gian để ổn định độ ẩm trước khi in, lâu đạt được độ mềm mại, khó khử tĩnh điện khi in

* Mối tương tác giữa mực in và giấy

Sự tương tác giữ mực in và giấy được đánh giá theo khả năng thấm hút mực của giấy nhiều hay ít, nhanh hay chậm, khả năng của mực xâm nhập vào chiều sâu của giấy nhiều hay ít Những tương tác này phụ thuộc vào cấu trúc của giấy như số lượng và kích thước các lỗ mao dẫn trên bề mặt giấy, vào tính chất của mực in Cấu trúc mao dẫn của giấy được biểu thị qua độ xốp của giấy và tính chất mực in được biểu thị qua

độ nhớt của nó

Những yếu tố làm tăng tính chất in của giấy là thành phần giấy có chứa bột cơ

và chất độn sẽ làm tăng độ xốp của giấy, nên tăng khả năng thấm hút mực in Những yếu tố làm giảm tính chất in của giấy là khi tăng độ nghiền, tăng áp lực ép trong quá trình cán láng là làm tăng tỷ trọng giấy, do đó làm giảm khả năng bắt mực của giấy in Chất lượng in cũng phụ thuộc vào sự phân bố của các xơ sợi trong giấy Các xơ sợi cần phân bố đều theo các hướng khác nhau, và theo cả chiều sâu của giấy Nếu các

xơ sợi chỉ phân bố chủ yếu theo chiều chạy của máy xeo (chiều dọc giấy) thì mực in sẽ

dễ lan truyền dọc theo xơ sợi chứ không theo các hướng khác, làm cho hình ảnh không

có độ nét cao

Sự tương tác giữa giấy và mực in phụ thuộc vào kích thước các lỗ mao quản của giấy và độ nhớt của mực in Thành phần mực in bao gồm chất bột màu ở dạng rắn và chất mang ở dạng lỏng Nếu bề mặt giấy có các mao quản kích thước lớn hơn kích thước các hạt rắn trong mực in thì cả chất màu và chất lỏng đều thấm sâu vào chiều sâu của giấy, tiêu tốn nhiều mực in và dễ gây ra hiện tượng in hình ảnh sang mặt kia của giấy

Tương tác giữa giấy và mực in gốc nước phụ thuộc vào tính háo nước hay kỵ nước của giấy, nghĩa là phụ thuộc vào độ gia keo của giấy Tính háo nước của giấy có được là nhờ sự có mặt của các nhóm OH tự do trên xơ sợi xenluylô Nếu giấy có độ gia keo thấp thì số nhóm OH tự do nhiều, do đó có tính háo nước nên tạo điều kiện tốt để các loại mực in gốc nước dễ dàng thấm vào chiều sâu của giấy

Mức độ bám dính của mực in trên giấy tuân theo quy luật Detroin Sự liên kết tốt giữa hai vật liệu polime bậc cao chỉ xảy ra khi cả hai vật liệu đều phân cực hoặc cả hai đều không phân cực Nếu hai vật liệu phân cực trái ngược nhau thì sự kết dính tốt là rất khó Trường hợp liên kết giữa giấy và mực in, thì bản thân giấy là vật liệu phân cực

vì trong giấy có mặt rất nhiều nhóm OH, nếu sử dụng mực in có chất kết dính là chất lỏng phân cực thì sự bám dính của mực in lên giấy sẽ tốt Nếu sử dụng chất kết dính trong mực in là chất lỏng không phân cực thì sự bám dính của mực in trên giấy là rất thấp, mực in dễ bong ra Hiện tượng bong mực in còn dễ xảy ra đối với giấy có độ gia keo cao

Ngoài ra, tương tác giữa giấy và mực in còn phụ thuộc vào pH của bề mặt giấy Nếu pH của bề mặt giấy cao hơn 8,5 hoặc nhỏ hơn 5,5 thì giấy đó không thích hợp cho phương pháp in offset

1.2 Công nghệ sản xuất bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng

Bột hiệu suất cao tẩy trắng thường là bột cơ học, được sản xuất chủ yếu bằng phương pháp cơ học là chính Trong công nghiệp sản xuất bột giấy, có hai phương pháp chính là phương pháp hoá học (phương pháp axít và phương pháp kiềm) và phương pháp cơ học Theo con đường hoá học (sử dụng tác nhân hóa học để tách loại lignin) để thu lại bột giấy chứa chủ yếu là xenluloza Đối với bột giấy cơ học thì xơ sợi được tách ra bằng phương pháp cơ học (mài hoặc nghiền) nên các thành phần hóa học trong xơ sợi gần như còn giữ nguyên Hiệu suất thu hồi bột đối với bột cơ học rất cao đạt từ 90 – 98%, chi phí thấp đồng thời bột có những tính chất mà bột hóa học không

có như: độ đục rất cao, khả năng thấm hút mực in rất tốt nên thường được sử dụng trong một số sản phẩm như: giấy in báo, giấy in không tráng (SC), giấy in tạp chí có tráng nhẹ (LWC), giấy dán tường, giấy in giấy viết thông thường

Nhìn chung công nghệ sản xuất bột cơ học đã có bề dầy lịch sử hơn 150 năm và luôn được cải tiến và phát triển không ngừng, cho ra đời những công nghệ và thiết bị hiện đại, tiên tiến đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao về các sản phẩm giấy của người tiêu dùng

Công nghệ bột cơ học có lẽ đầu tiên bắt đầu bằng ý tưởng của J.Ch.Shäffer người Đức ngay đầu thế kỷ 18 khi ông phát hiện ra mùn cưa và các sản phẩm thừa từ

gỗ đem nghiền nhỏ có thể sản xuất giấy Mặc dù vậy mãi sau này này mới được thừa nhận, khi Friedrich Gottlod Keller (1816 - 95) và Charles Fenerty (1821-92) khám phá

ra bột gỗ nghiền và lần đầu tiên áp dụng Năm 1843, Keller cho ra đời thể hệ máy đầu tiên: lô nghiền bằng đá và hoạt động bằng tay quay

Trải qua nhiều năm, từ nguyên mẫu ban đầu đã có rất nhiều cải tiến Từ năm

1852 đến 1867, Heninrich Voelter và Jonhann Matthäus Voith đã phát triển thành một

hệ thống sản xuất hoàn chỉnh bao gồm: bộ phận mài bột, bột phận sàng lọc và bộ phận tách nước khỏi bột giấy Cũng trong khoảng thời gian này đã có hơn 20 dây chuyền

Mỹ, chất lượng bột được cải thiện rất nhiều

Hầu hết các thế hệ máy mài thời gian này hoạt động giãn đoạn nạp liệu kiểu ống thủy lực, công suất nhỏ Tuy nhiên năm 1922, lần đầu tiên xuất hiện thế hệ máy mài với cơ cấu nạp liệu kiểu xích cho phép quá trình sản xuất diễn ra liên tục, chiều dài khúc gỗ có thể đạt tới 1m, đường kính lô mài đến 1,5m do Voith thiết kế được lắp đặt tại Schongau Hệ thống thiết bị và công nghệ này liên tục được cải tiến, tăng quy mô và khả năng tự động hóa, tới năm 1984, hãng Voith đã cải tiến thành công nghệ bột nhiệt mài (TGM)

Một hệ thống mài khác được công ty Great Northern - Waterous - Tempella - Valmet thiết kế và sản xuất với hệ thống hai buồng nạp liệu và được lắp đặt đầu tiên ở đông Millinocket năm 1926 Sau nhiều thời gian thăng trầm, ngày nay hãng sản xuất thiết bị này được biết đến với cái tên Valmet

Tính đến năm 1960 hầu hết bột cơ học được sản xuất theo quy trình bột gỗ mài

và cũng thời điểm này xuất hiện các thế hệ máy nghiền đĩa dùng cho bột cơ đầu tiên của một loạt các hãng như: Bauer, Sund, Enso và Jylhävaara Với sự phát triển về thiết

bị trong công nghệ sản xuất bột cơ đã có những bước đột phá: các khúc nguyên liệu được chặt nhỏ, sàng lọc kỹ đáp ứng được khả năng nghiền của các loại máy, đồng thời

do sự đòi hỏi ngày càng cao về chất lượng các sản phẩm giấy nên công nghệ bột cơ đã

có những thay đổi, song song với bột mài, đã xuất hiện bột cơ nghiền (RMP), bột nhiệt

cơ (TMP) và bột hoá nhiệt cơ (CTMP) cho chất lượng bột tốt hơn như: tỷ lệ xơ sợi dài cao hơn, độ bền của bột được cải thiện đáng kể, đồng thời công suất của dây chuyền có thể đạt hàng trăm ngàn tấn/năm

Để thu được bột có độ trắng cao đáp ứng được nhu cầu sản xuất giấy in giấy viết

và các sản phẩm giấy đặc biệt yêu cầu độ đục và trắng cao, bột cơ học sau khi qua các công đoạn nghiền được tẩy trắng bằng đithionit, hydroperoxyt hoặc cả hai

Hiện nay phần lớn các nhà máy bột giấy cơ học có công suất lớn trên thế giới đều áp dụng công nghệ BCTMP, APMP, đặc biệt một số công nghệ cải tiến từ APMP như công nghệ: peroxyt kiềm có tiền xử lý hoá chất khi nghiền (P-RC-APMP) do công nghệ này tiết kiệm về đầu tư và chi phí điện năng, lượng COD thải ra môi trường thấp trong khi chất lượng bột cao, khả năng tẩy trắng tới độ trắng cao tốt hơn (bột sau tẩy có

độ trắng có thể đạt tới 89%ISO, tùy theo từng loại nguyên liệu), hệ số tán xạ ánh sáng tốt hơn (tại cùng một độ trắng, độ bền) Một trong những hãng nổi tiếng về công nghệ

và thiết bị sản xuất bột cơ học là hãng Andritz

Công nghệ APMP lần đầu tiên được trình bầy tại hội nghị bột cơ học quốc tế năm 1989 bởi hãng Andritz và nhà máy vận hành thành công đầu tiên công nghệ này là Malette, Quebec - Canada và nhà máy Yalujiang Paper Dandong, Trung Quốc Các thông số vận hành cho thấy công nghệ này cho chất lượng bột tốt hơn bột BCTMP và giảm khá nhiều chi phí năng lượng

Ngày nay, phần lớn các dây chuyền mới xây dựng đều sử dụng công nghệ APMP và công nghệ cải tiến từ APMP như: P - RC - APMP (Preconditioning Refiner chemical treatment alkaline peroxide mechanical pulp)

Công nghệ P - RC - APMP hiện nay là công nghệ tốt nhất được ứng dụng cho các nhà máy sản xuất bột cơ học trên thế giới như: ở Trung Quốc (Yue Yang Pulp Paper Co.Ltd; Gaotang Paper Group (Shandong); QiQiHar Paper mill (Jilin); Baoshan Paper Mill (Yunnan); Yalujiang Paper Mill (Dandong); Yibin Paper Mill (Sichuan); Yincheng Paper Mill (Liaoning) ), ở Iran (Maragheh Pulp & Paper Ind Co., (Tehran); Gharb Paper Ind Co., (Tehran)), ở Canada (Millar Western (Meadow Lake); Malette paper Mill (St Raymond); Millar Western (Whitecounrt)); ở Costa Rica (Scott Paper),

ở Mỹ (Appleton Paper (Combined Locks) phần lớn công nghệ và thiết bị các dây chuyền đều do công ty Andritz Inc cung cấp

Sản xuất bột giấy cơ học theo công nghệ P-RC-APMP lần đầu tiên được triển khai ở Việt Nam, qua dự án của Nhà máy bột giấy Phương Nam (Long An) với nguyên liệu là cây đay Các nghiên cứu mới nhất của Dr Eric Chao Xu (hãng Andritz) chỉ ra rằng bột sản xuất từ đay (kenaf) có thể cho độ trắng trên 83%ISO, bột sử dụng tốt cho sản xuất giấy in, giấy viết, giấy tráng phấn chất lượng cao Đối với cây Đay trồng ở khu vực Đông Nam Á nói chung và cây Đay trồng ở khu vực phía Nam Việt Nam nói riêng kết quả nghiên cứu và thử nghiệm cũng cho chất lượng tương tự Theo kế hoạch nhà máy sẽ đi vào sản xuất vào cuối năm 2012 Với công suất 100.000 tấn bột giấy/năm, khi nhà máy chính thức đi vào hoạt động sẽ là nguồn cung cấp nguyên liệu dồi dào cho các cơ sở sản xuất giấy in, giấy viết tại Việt Nam

1.3 Tính chất hồi màu của bột giấy

Sự hồi màu hay còn gọi là hiện tượng ngả màu vàng là sự giảm độ trắng của giấy sau khi sản xuất do tác dụng của ánh sáng và nhiệt độ cao Hiện tượng này gây ảnh hưởng đến chất lượng giấy trong thời gian sử dụng và bảo quản Dưới tác dụng của

ánh sáng và nhiệt độ lên tấm giấy, các mạch lignin, hemixenluylô, xenluylô…bị ô xy hóa, cắt mạch, sản phẩm của các phản ứng này làm tăng số lượng các nhóm -CHO, >C

= O, -COOH, -OH chứa trong bột giấy làm cho giấy có màu vàng

Độ hồi màu của giấy còn phụ thuộc vào độ ẩm của giấy Khi độ ẩm càng cao thì dưới tác dụng của nhiệt độ, giấy bị ngả vàng càng mạnh Để hạn chế hiện tượng bất lợi này thì giấy trắng trước khi sử dụng cần được bảo quản ở những nơi khô ráo, thoáng mát, tránh ánh sáng trực tiếp chiếu vào

1.3.1 Sự hồi màu của giấy làm từ các loại bột hóa tẩy trắng

Khi nghiên cứu thành phần bột sau tẩy trắng và tính hồi màu của nó, các nhà nghiên cứu đưa ra nhận xét là khi trong thành phần bột giấy có mặt rất nhiều nhóm cacbonyl >C=O, cacboxyl -COOH và hydroxyl -OH thì làm tăng mạnh tính hồi màu của bột Bằng chứng là: hemixenluylô gây tác dụng hồi màu đối với bột tẩy trắng bởi

vì khi nó bị oxy hóa tạo thành axit uronic chứa nhóm -COOH, và khi nó bị thủy phân tạo ra thêm nhiều nhóm aldehyd –CHO Việc tẩy trắng bột giấy hóa học bằng dung dịch hypoclorit làm tăng mạnh tính hồi màu của bột sau tẩy, bởi hypoclorit là chất tẩy

có tính chọn lọc kém, nghĩa là nó vừa cắt mạch lignin còn lại trong bột, vừa phá hủy xenluylô và hemixenluylô, sản phẩm của sự phân hủy này là các nhóm keton, aldehyd, cacboxyl, axit uronic Chính những nhóm này làm tăng độ hồi màu của bột Các nhà khoa học còn tìm ra là: nếu hầu hết các nhóm aldehyd -CHO bị oxy hóa triệt để thành các nhóm cacboxyl -COOH thì sự hồi màu của bột trắng sau tẩy giảm dần, còn nếu quá trình oxy hóa này diễn ra không triệt để, nghĩa là vẫn còn nhiều nhóm -CHO không bị oxy hóa thì làm tăng độ hồi màu của bột sau tẩy

Kết quả nghiên cứu của Gs Xtupinxka - Phần Lan chỉ ra rằng độ hồi màu của bột giấy sau tẩy trắng phụ thuộc nhiều vào hóa chất dùng ở giai đoạn cuối của qui trình tẩy nhiều giai đoạn [1] Theo đó, thì dùng đioxyt clo ClO2 ở giai đoạn tẩy cuối sẽ cho bột có độ hồi màu thấp nhất so với các hóa chất khác

Kết quả các nghiên cứu còn cho thấy, hiện tượng hồi màu của giấy bởi nhiệt độ, bởi tia tử ngoại xảy ra đều cùng với sự thay đổi về tính chất hóa học của xenluylô, cụ thể là độ nhớt và độ trùng hợp của xenluylô giảm, trị số đồng và độ hòa tan của xenluylô trong dung dịch kiềm tăng Các hiện tượng trên chứng tỏ rằng trong quá trình lão hóa hồi màu của giấy thì các phân tử xenluylô bị cắt mạch [1]

1.3.2 Sự hồi màu của giấy có chứa bột hiệu suất cao tẩy trắng

Nếu trong giấy có chứa bột hiệu suất cao thì giấy ngả vàng rất nhanh, ví dụ như giấy báo bị vàng đi nhiều sau khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời Theo các nhà khoa

học thì nguyên nhân là do sự oxy hóa lignin, có trong bột hiệu suất cao, tạo thành các hợp chất mang màu sẫm Có thể mô tả hiện tượng ôxy hóa lignin bởi ánh sáng như sau:

Lignin hấp thụ ánh sáng trong vùng tia cực tím có bước sóng ngắn và năng lượng cao Năng lượng hấp thụ có khả năng phá vỡ liên kết hóa học của các phân tử và sinh ra các gốc tự do Các gốc tự do tác dụng với ôxy trong không khí tạo thành các hợp chất mang màu vàng

Để làm giảm đi sự hồi màu của giấy có chứa bột hiệu suất cao thì nhất thiết phải tẩy trắng bột này bằng hydroperoxyt, bởi đó là tác nhân tẩy trắng có tính chọn lọc cao,

nó chỉ phá hủy những chất mang màu mà không phá hủy xơ sợi của bột

Sự có mặt của các ion kim loại nặng trong bột hiệu suất cao cũng làm tăng sự ngả vàng của bột, trong đó ion sắt làm vàng bột cơ mạnh nhất

1.3.3 Phương pháp làm giảm sự hồi màu của giấy

Để giảm sự hồi màu (ngả vàng) của giấy người ta có thể áp dụng nhiều biện pháp công nghệ như rửa thật sạch bột sau nấu, tẩy; chọn hóa chất và qui trình tẩy trắng thích hợp; dùng nước cấp đã qua xử lý lắng lọc triệt để các chất lơ lửng và các ion sắt… thì mới sản xuất được giấy có độ trắng cao và độ hồi màu thấp

Đối với sản phẩm giấy có chứa bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng, các nhà khoa học công nghệ đã nghiên cứu một số phương pháp công nghệ có thể giảm được độ hồi màu của giấy:

- Xác định tỷ lệ sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng thích hợp thay thế một phần bột giấy hóa học tẩy trắng mà không gây ảnh hưởng nhiều đến độ hồi màu của giấy Các nghiên cứu của Phòng Thí nghiệm Andritz R&D, Ohio Mỹ và của Trung tâm nghiên cứu khoa học Quebec Canada cho rằng: bột hiệu suất cao từ gỗ cứng được sản xuất theo công nghệ P-RC APMP có thể so sánh ngang bằng với bột hóa: có độ chịu kéo cao hơn khi tỷ trọng như nhau hay độ chặt cao hơn khi độ chịu kéo như nhau [2] Khi kết hợp hai loại bột này có thể cải thiện được tính chất cơ bản của bột, liên kết giữa các xơ sợi tốt hơn, cải thiện được quá trình xeo giấy Có thể phối trộn trên 20% bột

Phân tử được kích thích

HSC tẩy trắng từ gỗ cứng với bột hóa học cho sản phẩm giấy có độ chịu kéo, chịu xé ngang với sản phẩm giấy được sản xuất từ 100% bột giấy hóa học tẩy trắng từ nguyên liệu cùng loại

- Nghiên cứu sử dụng kết hợp cacbonat canxi và chất tăng trắng quang học trong phần ướt của quá trình sản xuất giấy và trong công đoạn gia keo bề mặt giấy Các nhà nghiên cứu công nghệ tại Trường Đại học Brunswick Canada đã đưa ra được các kết luận: Hiệu ứng cộng hưởng của cacbonat canxi và chất tăng trắng quang học có tác dụng giảm thiểu rõ rệt độ hồi màu của giấy khi sử dụng đến 20% bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng thay thế một phần bột giấy hóa học tẩy trắng trong sản xuất giấy in, giấy viết [3] Tuy nhiên, hiện nay chất tăng trắng quang học được khuyến cáo chỉ sử dụng trong sản xuất giấy với lượng hợp lý vì nó có thể gây hại đối với sức khỏe người tiêu dùng

Đánh giá mức độ hồi màu của giấy người ta căn cứ vào mức giảm độ trắng của giấy sau một thời gian sử dụng nhất định Trên thực tế, đánh giá mức độ giảm độ trắng của giấy với thời gian bảo quản tự nhiên là không thực hiện được Vì quá trình giảm độ trắng của giấy diễn ra rất chậm và phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện môi trường bảo quản giấy Chính vì vậy, cũng như phương pháp ước lượng tuổi thọ của giấy, mức độ

vàng đi (hồi mầu) của giấy được thực hiện bằng phương pháp lão hóa nhân tạo Trong

các yếu tố, nhiệt độ là yếu tố tác động mạnh nhất đến sự lão hoá của giấy, vì vậy người

ta hay dùng phương pháp lão hoá nhân tạo bằng nhiệt

1.4 Kết luận

Sử dụng hợp lý bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng trong thành phần bột giấy để sản xuất giấy in là một trong những giải pháp giảm giá thành sản phẩm và giảm phát thải ô nhiễm môi trường Tuy nhiên, bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng có độ hồi màu cao nên cần có các nghiên cứu để có thể giảm được độ hồi màu của bột giấy HSC tẩy trắng và không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm giấy Nhóm đề tài đã tham khảo các nghiên cứu của các nhà công nghệ giấy trên thế giới và triển khai thực hiện đề tài theo các nội dung nghiên cứu sau:

-Nghiên cứu tỷ lệ sử dụng hợp lý bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng trong thành phần bột giấy để sản xuất giấy in chất lượng cao

-Nghiên cứu lựa chọn chất tăng trắng quang học thích hợp để có thể giảm độ hồi màu của bột HSC tẩy trắng trong thành phần bột giấy cho sản xuất giấy in chất lượng cao

-Nghiên cứu qui trình sử dụng Cacbonat canxi nghiền kết hợp chất tăng trắng quang học trong sản xuất giấy in chất lượng cao

PHẦN II

NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên liệu

- Bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng từ gỗ dương nhập khẩu từ Indonesia

- Bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng từ cây đay Long An, được sản xuất trong

phòng thí nghiệm của Công ty TNHH Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylo

- Bột giấy hóa học tẩy trắng từ gỗ cứng (BHKP) từ nhập khẩu từ Indonesia

- Bột giấy hóa học tẩy trắng (BSKP) từ gỗ mềm nhập khẩu từ Mỹ

2.2 Thiết bị và hóa chất dùng trong nghiên cứu

2.2.1 Thiết bị

Máy đo độ nhẵn Bekk-Frank : Đức

Máy đo độ bền kéo Housfield : Anh

Máy đo độ trắng và độ đục Elrepho Mỹ

Máy đo độ bền xé Elmendof-Frank : Đức

2.2.2 Hóa chất và phụ gia

* Chất tăng trắng quang học

- Leucophor của hãng Clariant: Leucophor AP gốc Stilbene có 2 nhóm -SO3H

thích hợp dùng trong giai đoạn gia keo nội bộ; Leucophor U gốc Stilbene có 4 nhóm

-SO3H thích hợp dùng cho cả giai đoạn gia keo bề mặt

- Star của Công ty Thuận Phát Hưng: Star-UP là dẫn xuất của 4-4’diamono

Stilbene 2-2’ disulphonic acid dùng trong giai đoạn gia keo nội bộ; Star - AM là dẫn xuất của 4-4’diamono Stilbene tetrasulphonic acid dùng cho gia keo bề mặt

- Optiblanc của hãng Ciba: Optiblanc NP cho gia keo nội bộ; Optiblanc XL cho

Bột giấy thí nghiệm được đánh tơi trên máy đánh tơi tiêu chuẩn sau đó bột giấy

cô đặc trên lưới đến nồng độ 10% rồi đem nghiền trên máy nghiền PFI đến khi đạt độ nghiền với chế độ nghiền như sau:

- Bột giấy hóa học: Áp lực nghiền là 33,3N/mm Bột giấy được nghiền tới độ nghiền 37 ÷ 38 0SR (độ nghiền cho sản xuất giấy in, giấy viết)

- Bột giấy hiệu suất cao: Áp lực nghiền là 1,77N/mm Bột giấy được nghiền tới

độ nghiền 48 ÷ 50 0SR (tương đương với độ nghiền CSF là 200 ml)

Bột giấy sau khi nghiền được đem đi phối trộn gia phụ liệu

2.3.2 Phối trộn gia phụ liệu

Bột giấy sau nghiền được phối trộn với các loại hóa chất, phụ gia với thứ tự phối trộn như sau:

2.3.3 Xeo giấy

Bột giấy sau khi phối trộn hóa chất, phụ gia được xeo trên máy xeo

Rappid-Kothen để xác định các tính chất của giấy

2.3.4 Gia keo bề mặt

Các tờ giấy khô sau xeo được đưa vào công đoạn gia keo bề mặt và tiến hành

sấy khô trên máy xeo Rapid

2.4 Các tiêu chuẩn và phương pháp phân tích sử dụng

Phương pháp đánh tơi bột giấy hóa học : ISO 5263-1:2004

Phương pháp đánh tơi bột giấy cơ học : ISO 5263-2:2004

Bột giấy - Xác định độ khô : TCVN 4407:2001

Phương pháp lão hóa nhân tạo : TCVN 7068 -1: 2008

PHẦN III

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Nghiên cứu tỷ lệ sử dụng bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng trong thành phần bột giấy cho sản xuất giấy in

Tính chất vật lý của các loại bột giấy sử dụng trong nghiên cứu được trình bày trong bảng 3.1

Bảng 3.1 Tính chất vật lý của các loại bột giấy

Bột giấy hóa học tẩy trắng

Bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng (HSC) Các tính chất

BHKP BSKP Từ gỗ

dương

Từ đay Long An*

Độ trắng giảm sau lão hóa nhân tạo; % 5,0 5,4 17,5 16,1

* Chú thích: Do nhà máy bột giấy Phương Nam chưa đi vào sản xuất, nên bột

giấy được dùng trong nghiên cứu là bột giấy được sản xuất trong phòng thí nghiện theo công nghệ P-RC-APMP từ nguyên liệu đay Long An

Kết quả trong bảng 3.1 cho thấy bột giấy hóa học tẩy trắng có các chỉ tiêu về độ bền cao hơn hẳn so với bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng Tuy nhiên, do bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng có các ưu điểm như làm tăng độ đục, độ xốp cũng như cải thiện tính năng in của giấy, nên xu hướng hiện nay là thay thế một phần bột giấy hóa học tẩy trắng bằng bột hiệu suất cao mà vẫn đảm bảo chất lượng của giấy in Do vậy, trong phần nghiên cứu này, tiến hành các thí nghiệm để tìm tỷ lệ sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng thích hợp trong thành phần nguyên liệu cho sản xuất giấy in đáp ứng được mức chất lượng cấp A của TCVN 6886:2001

Độ trắng của bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng từ gỗ dương nhập khẩu có độ trắng tương đối cao, thấp hơn bột giấy hóa học không nhiều Bột giấy hiệu suất cao từ đay có

độ trắng không cao là do điều kiện thiết bị trong phòng thí nghiệm Trong thực tế sản xuất công nghiệp bột sẽ có độ trắng cũng như các tính chất độ bền cao hơn Theo số liệu thiết kế công nghệ của nhà máy, độ trắng của bột sẽ đạt lớn hơn 80%

3.1.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng từ gỗ dương trong sản xuất giấy in

Tham khảo các tài liệu nghiên cứu về quá trình sản xuất giấy in trong nước và thế giới tiến hành lựa chọn quy trình công nghệ để nghiên cứu sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng từ gỗ dương cho sản xuất giấy in Các thông số cố định của quá trình nghiên cứu như sau:

- Độ nghiền bột giấy hóa học tẩy trắng (BHKP, BSKP): 37 ÷ 38 0SR

- Độ nghiền bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng: 48 ÷ 50 0SR

- Tinh bột cation: 1,0% (so với bột KTĐ)

- AKD: 1,0% (so với bột KTĐ)

- CaCO3: 15% (so với bột KTĐ)

- Trợ bảo lưu (percol-182): 0,02% (so với bột KTĐ)

- Định lượng giấy: 70g/m2

Thông số thay đổi tiến hành nghiên cứu là tỷ lệ sử dụng bột giấy hóa học tẩy trắng và bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng Nghiên cứu này được thực hiện theo hướng: trong thành phần bột giấy có chứa bột giấy hóa học tầy trắng từ gỗ mềm và thành phần bột giấy không chứa bột giấy hóa học tẩy trắng từ gỗ mềm Do trong thực tế sản xuất, với các loại máy xeo giấy có tốc độ cao, trong thành phần bột giấy để sản xuất giấy in phải có bột giấy BSKP và hàm lượng thường chiếm từ 10 – 30% so với tổng lượng bột giấy Với các loại máy xeo có tốc độ thấp thì thường sử dụng 100% bột giấy BHKP để sản xuất các loại giấy in

* Thành phần bột giấy có chứa bột giấy BSKP

Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng

từ gỗ dương trong sản xuất giấy in cho thành phần bột giấy có chứa bột giấy BSKP

được chỉ ra trong bảng 3.2

Bảng 3.2: Ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng từ gỗ dương

đến tính chất của giấy in có chứa bột giấy BSKP

Mẫu thí nghiệm Chỉ tiêu

Các kết quả nghiên cứu trong bảng 3.2 cho thấy khi tăng tỷ lệ sử dụng bột giấy

hiệu suất cao tẩy trắng thì độ bền của giấy giảm, và giảm rõ rệt nhất khi tỷ lệ sử dụng

tăng lên 30 ÷ 35% Độ trắng và độ nhẵn giảm, độ hút nước tăng nhưng không đáng kể,

độ đục của giấy tăng

Dựa trên các kết quả nghiên cứu thu được và yêu cầu chất lượng giấy in chất

lượng cao theo TCVN 6886:2001 tỷ lệ bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng trong thành

phần bột giấy có chứa bột giấy hóa học tẩy trắng từ gỗ mềm được lựa chọn là 25%

* Thành phần bột giấy không chứa bột giấy BSKP

Tỷ lệ sử dụng các loại bột giấy:

- Bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng: 0 ÷ 25%

Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng

từ gỗ dương trong sản xuất giấy in cho thành phần bột giấy không chứa bột giấy BSKP

được chỉ ra trong bảng 3.3

Bảng 3.3: Ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng từ gỗ dương

đến tính chất cơ lý của giấy in không chứa bột giấy BSKP

Mẫu thí nghiệm Chỉ tiêu

Cũng giống như kết quả ở các thí nghiệm trước độ bền cơ học của bột giấy giảm

khi tăng tỷ lệ sử dụng bột giấy hiệu suất cao Kết quả nghiên cứu trong bảng 3.3 cho

thấy khi tỷ lệ bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng là 20% các chỉ tiêu về độ bền của giấy

giảm hẳn và thấp hơn so yêu cầu chất lượng giấy in chất lượng cao theo TCVN

6886:2001 Do đó tỷ lệ sử dụng bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng trong nội dung nghiên

cứu này được lựa chọn là 15%

3.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng từ nguyên

liệu đay đến chất lượng giấy in

Tính chất vật lý của bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng từ đay được sản xuất trong

phòng thí nghiệm và từ gỗ dương trong bảng 3.1 không có sự khác nhau nhiều Do vậy,

trong nghiên cứu này, quy trình công nghệ sử dụng để nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ

sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng từ nguyên liệu đay đến chất lượng giấy in tương tự

như đối với bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng từ gỗ dương đã được lựa chọn với tỷ lệ

phối trộn lần lượt là: 10% BSKP/65% BHKP/25% Bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng và

85% BHKP/15% Bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng

Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng từ

nguyên liệu đay đến chất lượng giấy in được trình bày trong bảng 3.4

Bảng 3.4: Ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng từ đay

đến tính chất cơ lý của giấy in

Mẫu thí nghiệm Chỉ tiêu kỹ thuật 85% BHKP/15% Bột giấy

hiệu suất cao tẩy trắng

10% BSKP/65% BHKP/25% Bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng

Các kết quả trên là những kết quả nghiên cứu có tính sơ bộ Để có được các kết quả chính xác, thì các mẫu thí nghiệm phải tiến hành trên bột giấy hiệu suất cao từ đay được sản xuất tại Nhà máy bột giấy Phương Nam - Long An Nhưng các kết quả nghiên cứu này cũng cho thấy bột giấy hiệu suất cao từ nguyên liệu đay hoàn toàn thích hợp cho sản xuất giấy, kể cả giấy in có chất lượng cao

3.2 Nghiên cứu lựa chọn chất tăng trắng quang học OBA thích hợp cho quá trình sản xuất giấy in

Bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng bên cạnh các ưu điểm là cho hiệu suất sản xuất bột giấy cao, tăng độ xốp, độ đục, tính bắt mực,… nhưng nhược điểm lớn nhất là loại

bột giấy này có hàm lượng lignin còn lại trong thành phần lớn, do đó giấy được sản xuất từ loại bột này thường bị vàng đi theo thời gian hay còn gọi là sự hồi màu Điều này đã được chứng minh ở kết quả phân tích trong bảng 3.1 Mức giảm độ trắng sau lão hóa nhân tạo của bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng lớn hơn rất nhiều, gấp hơn ba lần

so với bột giấy hóa học tẩy trắng Điều này là do hàm lượng lignin còn lại trong bột giấy HSC lớn hơn rất nhiều so với bột giấy hóa học Sự có mặt một lượng đáng kể lignin trong thành phần bột giấy sẽ làm cho bột giấy bị vàng đi dưới tác động của môi trường (nhiệt độ, ánh sáng…) Bột hiệu suất cao tẩy trắng từ đay có mức độ giảm độ trắng sau lão hóa nhân tạo thấp hơn so với bột giấy từ gỗ cây dương có thể do hàm lượng lignin trong đay thấp hơn so với nguyên liệu gỗ

Một trong những phương pháp giảm thiểu sự hồi màu của giấy là sử dụng chất tăng trắng quang học (OBA) ở phần ướt của quá trình sản xuất giấy và/ hoặc ở công đoạn gia keo bề mặt giấy Chất tăng trắng quang học hoạt động như tấm chắn bảo vệ

xơ sợi khỏi tác hại của tia cực tím (là nguyên nhân gây ra hiện tượng hồi màu của giấy) Hiện tại, trên thị trường chất tăng trắng quang học thường có các dạng: chất tăng trắng quang học dạng 2 nhóm – SO3H (disulpho) có hiệu quả tăng trắng ở phần ướt của qúa trình sản xuất giấy; dạng có 4 nhóm –SO3H (tetrasulpho) có hiệu quả trăng trắng trong cả giai đoạn ướt và giai đoạn gia keo bề mặt; chất tăng trắng quang học dạng 6 nhóm – SO3H (hexasulpho) có hiệu quả trong giai đoạn gia keo bề mặt của quá trình sản xuất giấy

Do bột hiệu suất cao có mức độ hồi màu lớn, do vậy khi sử dụng trong thành phần nguyên liệu cho sản xuất giấy in nó sẽ là tác nhân chính gây ra độ hồi màu cao cho giấy Chính vì vậy, trong nội dung nghiên cứu này, các thí nghiệm được tiến hành

để lựa chọn chất tăng trắng quang học có tác dụng ức chế tốt độ hồi màu cũng như cải thiện độ trắng đối với bột hiệu suất cao tẩy trắng

3.2.1 Sử dụng chất tăng trắng quang học trong giai đoạn gia keo nội bộ

Bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng được nghiền tới độ nghiền 50 0SR Sau đó phối trộn với chất tăng trắng quang học với mức dùng từ 0,5% đến 2,0% so với bột giấy khô tuyệt đối Tiến hành xeo trên máy xeo Rapid với định lượng 200g/m2 Các tấm bột giấy được xác định độ trắng và đưa vào lão hóa nhân tạo để xác định mức độ giảm độ trắng Các kết quả đo độ trắng và mức độ giảm độ trắng sau lão hóa nhân tạo được chỉ

ra trong bảng 3.5

Bảng 3.5: Ảnh hưởng của các chất OBA đến độ trắng và mức giảm độ trắng của

bột giấy HSC sau lão hóa nhân tạo Chất OBA Mức dùng, % Độ trắng ISO, % Mức giảm độ trắng sau lão hóa nhân tạo, %

Các kết quả thí nghiệm cho thấy cả ba chất tăng trắng quang học trên đều có

hiệu quả trong việc tăng độ trắng và ức chế độ hồi màu cho bột hiệu suất cao tẩy trắng

Leucophor-AP và Star-UP cho mức độ tăng độ trắng xấp xỉ nhau, Optiblanc - NP cho

mức tăng độ trắng thấp hơn Nhưng về khả năng ức chế độ hồi màu, thể hiện qua mức

độ giảm độ trắng sau lão hóa nhân tạo thì chất tăng trắng quang học Leucophor- AP

cho hiệu quả cao hơn hẳn so với Star-UP và Optiblanc NP Các kết quả thí nghiệm này

cũng cho thấy các chất tăng trắng quang học cũng có một mức sử dụng hợp lý Sử dụng

ở lượng dùng thấp cho hiệu quả không cao, nhưng nếu sử dụng quá nhiều cũng không

cho hiệu quả cao hơn Mục đích của nghiên cứu này là lựa chọn chất OBA thích hợp

nên dựa trên kết quả này, chất tăng trắng được lựa chọn cho quá trình gia keo nội bộ là

Leucophor-AP

3.2.2 Sử dụng chất tăng trắng quang học trong quá trình gia keo bề mặt

Bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng được nghiền tới độ nghiền 500SR và xeo trên

máy xeo Rapid ở định lượng 70g/m2 Các tờ mẫu sau đó được gia keo bề mặt bằng

dung dịch tinh bột oxy hóa có bổ sung các chất tăng trắng quang học ở tỷ lệ khác nhau

Sau khi gia keo các tờ mẫu được sấy khô trong máy xeo Rapid Xác định độ trắng của

mẫu giấy trước và sau khi tiến hành lão hóa nhân tạo để xác định mức độ giảm độ

trắng Các kết quả đo được trình bày trong bảng 3.6

Bảng 3.6: Ảnh hưởng của OBA dùng trong giai đoạn gia keo bề mặt đến độ trắng

và mức độ giảm độ trắng của bột giấy HSC sau lão hóa nhân tạo

Chất OBA Mức dùng, % Độ trắng ISO, % Mức giảm độ trắng sau

lão hóa nhân tạo, %

Khi sử dụng chất trăng trắng quang học ở giai đoạn gia keo bề mặt, cả ba chất

đều có mức tăng độ trắng bột giấy thấp hơn so khi sử dụng ở giai đoạn gia keo nội bộ

với cùng một mức dùng tương ứng Nhưng khi sử dụng chất tăng trắng ở giai đoạn này

trong quá trình sản xuất giấy thì mức độ giảm độ trắng lại thấp hơn ở giai đoạn gia keo

nội bộ Mức tăng độ trắng của cả ba chất tăng trắng quang học không khác nhau rõ rệt,

nhưng ở khả năng ức chế độ hồi màu của bột giấy thì chất tăng trắng Leucophor-U có

hiệu quả cao nhất, mức độ giảm độ trắng của bột giấy thấp hơn hẳn so với khi sử dụng

Star-AM và Optiblanc XL Cũng giống như ở phần thí nghiệm trước, kết quả trong các

thí nghiệm này cũng cho thấy các chất tăng trắng quang học phải sử dụng với mức

dùng hợp lý đối với bột giấy thì mới có hiệu quả

Chất tăng trắng được lựa chọn để sử dụng cho quá trình gia keo bề mặt là

Leucophor-U

3.2.3 Sử dụng chất tăng trắng quang học trong cả giai đoạn gia keo nội bộ và giai

đoạn gia keo bề mặt

Từ các kết quả nghiên cứu trên cho thấy, sử dụng chất tăng trắng quang học ở

giai đoạn gia keo nội bộ cho mức tăng độ trắng cao hơn, nhưng sử dụng trong công

đoạn gia keo bề mặt lại cho khả năng ức chế độ hồi màu của bột giấy tốt hơn Do đó,

các thí nghiệm về sử dụng chất tăng trắng quang học ở cả giai đoạn gia keo nội bộ và

gia keo bề mặt được tiến hành nghiên cứu

* Điều kiện thí nghiệm:

Bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng được nghiền tới độ nghiền 50 0SR Bột giấy sau

nghiền được phối trộn với chất tăng trắng quang học Leucophor-AM và xeo trên máy

xeo Rapid với định lượng 70g/m2 Mẫu giấy sau xeo được gia keo bề mặt Dung dịch

gia keo gồm tinh bột oxy hóa và chất tăng trắng quang học Leucophor-U Sau khi gia

keo các tờ mẫu được sấy khô trong máy xeo Rapid

Theo các kết quả nghiên cứu của các phần trước, với mức dùng chất trăng trắng

quang học là 1,0% so với bột giấy KTĐ là thích hợp cho bột hiệu suất cao tẩy trắng,

nên trong phần nghiên cứu này tổng mức sử dụng chất tăng trắng ở cả hai giai đoạn là

1,0%

Tiến hành đo độ trắng trước và sau khi lão hóa nhân tạo Các kết quả đo được

chỉ ra trong bảng 3.7

Bảng 3.7: Ảnh hưởng của chất tăng trắng quang học sử dụng trong giai đoạn gia

keo nội bộ và gia keo bề mặt đến độ trắng và mức giảm độ trắng của bột giấy sau

lão hóa nhân tạo Chất OBA Mức dùng, % so với bột giấy KTĐ

Mức giảm độ trắng sau LH nhân tạo; % 10,4 10,5 10,5

Các kết quả trong bảng 3.7 cho thấy sử dụng chất tăng trắng quang học trong cả

giai đoạn gia keo nội bộ và gia đoạn gia keo bề mặt của quá trình sản xuất giấy cho

hiệu quả cao hơn hẳn so với chỉ dùng cho từng công đoạn cả về mức độ tăng độ trắng

và khả năng ức chế độ hồi màu của bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng Kết quả trong bảng

này cũng cho thấy, với mức dùng chất tăng trắng quang học ở giai đoạn gia keo nội bộ

nhiều hơn so với giai đoạn gia keo bề mặt là thích hợp và cho hiệu quả tốt hơn

Từ các kết quả nghiên cứu, chế độ sử dụng chất tăng trắng quang học được lựa

chọn là dùng trong cả giai đoạn gia keo nội bộ và giai đoạn gia keo bề mặt của quá

trình sản xuất giấy in có bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng

3.3 Nghiên cứu quy trình công nghệ sử dụng cacbonat canxi nghiền kết hợp chất tăng trắng để sản xuất giấy in có sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng trong thành phần bột giấy

Canxi cacbonat thường được sử dụng làm chất độn trong sản xuất giấy in, giấy viết Việc sử dụng chất độn không những làm giảm giá thành của sản phẩm mà còn cải thiện một số tính năng của giấy như tăng độ trắng, độ nhẵn, độ đục Sử dụng cacbonat canxi trong sản xuất giấy đặc biệt là các loại giấy in có sử dụng bột giấy hiệu suất cao còn có tác dụng ức chế độ hồi màu Khi được bổ sung vào dòng bột giấy có sử dụng bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng, cacbonat canxi hút bám vào xơ sợi mịn của bột giấy hiệu suất cao, bảo vệ xơ sợi bột giấy khỏi tác hại của tia cực tím, làm giảm sự hồi màu của giấy Tuy nhiên, lượng chất độn quá cao sẽ làm độ bền cơ lý của giấy giảm và độ bụi trên bề mặt giấy tăng Vì vậy cần nghiên cứu xác định tỷ lệ sử dụng cacbonat canxi thích hợp, để vẫn đảm bảo chất lượng của giấy Các nghiên cứu gần đây của các nhà khoa học trên thế giới đã cho thấy, khi kết hợp cacbonat canxi và chất tăng trắng quang học thì hiệu quả giảm độ hồi màu của giấy rất tốt [3]

Hiện nay, chất độn được sử dụng trong sản xuất giấy in viết ở Việt Nam chủ yếu

là canxi cacbonat nghiền Bởi vậy trong nghiên cứu này cacbonat canxi được dùng trong các thí nghiệm là cacbonat canxi nghiền

3.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng cacbonat canxi

Nghiên cứu tỷ lệ sử dụng cacbonat canxi trong sản xuất giấy in được tiến hành với thành phần bột giấy có chứa bột giấy BSKP và không chứa bột giấy BSKP

* Thành phần bột giấy có chứa bột giấy BSKP

Quy trình công nghệ nghiên cứu tỷ lệ sử dụng cacbonat canxi trong sản xuất giấy in với thành phần bột giấy có chứa bột giấy BSKP:

- Tỷ lệ bột giấy: 10% BSKP/65% BHKP/25% Bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng

- Độ nghiền bột giấy hóa học tẩy trắng (BHKP, BSKP): 37 ÷ 38 0SR

- Độ nghiền bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng: 48 ÷ 50 0SR

- Tinh bột cation: 1,0% (so với bột KTĐ)

- AKD: 1,0% (so với bột KTĐ)

- CaCO3: 10 ÷ 25% (so với bột KTĐ)

- Trợ bảo lưu (percol-182): 0,02% (so với bột KTĐ)

- Định lượng giấy: 70 g/m2

Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng cacbonat canxi trong sản xuất

giấy in đối với thành phần bột giấy có chứa bột giấy BSKP được chỉ ra trong bảng 3.8

Bảng 3.8: Ảnh hưởng tỷ lệ sử dụng cacbonat canxi trong sản xuất giấy in với

thành phần bột giấy có chứa bột giấy BSKP

Mức dùng GCC, % (so với bột KTĐ) Chỉ tiêu

Kết quả nghiên cứu trong bảng 3.8 cho thấy: Khi tăng mức dùng cacbonat canxi

thì độ đục, độ trắng, độ nhẵn của giấy tăng Trong thí nghiệm này cho thấy cácbonat

canxi có khả năng ức chế độ hồi màu của giấy Khi mức dùng cacbonat canxi tăng thì

mức giảm độ trắng sau khi lão hóa nhân tạo giảm Nhưng tăng mức dùng cacbonat

canxi thì các tính chất về độ bền cơ học của giấy giảm, độ hút nước tăng Theo các yêu

cầu chất lượng đối với giấy in chất lượng cao (mức A) theo TCVN 6886:2001 thì mức

dùng cacbonat canxi phù hợp là 20%

* Thành phần bột giấy không chứa bột giấy BSKP

Quy trình công nghệ nghiên cứu tỷ lệ sử dụng cacbonat canxi trong sản xuất

giấy in với thành phần bột giấy không chứa bột giấy BSKP mềm như sau:

- Tỷ lệ bột giấy: 85% BHKP/15% Bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng

- Độ nghiền bột giấy hóa học tẩy trắng (BHKP): 37 ÷ 38 0SR

- Độ nghiền bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng: 48 ÷ 50 0SR

- Tinh bột cation: 1,0% (so với bột KTĐ)

- AKD: 1,0% (so với bột KTĐ)

- CaCO3: 10 ÷ 20% (so với bột KTĐ)

- Trợ bảo lưu (percol-182): 0,02% (so với bột KTĐ)

- Định lượng giấy: 70 g/m2

Bảng 3.9: Ảnh hưởng tỷ lệ sử dụng cacbonat canxi trong sản xuất giấy in với

thành phần bột giấy không chứa bột giấy BSKP

Mức dùng GCC, % (so với bột KTĐ) Chỉ tiêu

Kết quả nhận được trong bảng 3.9 cho thấy mức sử dụng cacbonat canxi trong

sản xuất giấy in chất lượng cao sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng và bột giấy BHKP

phù hợp là 15%

3.3.2 Nghiên cứu mức dùng chất tăng trắng quang học trong sản xuất giấy in

Theo các kết quả nghiên cứu đã được lựa chọn, các thí nghiệm nghiên cứu về

mức dùng chất tăng trắng quang học thích hợp cho sản xuất giấy in chất lượng cao có

sử dụng bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng được tiến hành như sau:

* Thành phần bột giấy có chứa bột giấy BSKP

Quy trình công nghệ nghiên cứu mức dùng chất tăng trắng quang học trong sản

xuất giấy in với thành phần bột giấy có chứa bột giấy BSKP như sau:

* Cho gia keo nội bộ:

- Tỷ lệ bột giấy: 10% BSKP/65% BHKP/25% Bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng

- Độ nghiền bột giấy (BHKP, BSKP): 37 ÷ 38 0SR

- Độ nghiền bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng: 48 ÷ 50 0SR

- Tinh bột cation: 1,0% (so với bột KTĐ)

- AKD: 1,0% (so với bột KTĐ)

- CaCO3: 20% (so với bột KTĐ)

- Leucophor-AP: Sử dụng các mức dùng khác nhau

- Trợ bảo lưu (percol-182): 0,02% (so với bột KTĐ)

- Định lượng giấy: 70 g/m2

* Cho gia keo bề mặt:

- Dung dịch tinh bột oxy hóa: 10%; độ nhớt (ở 60-65 0C): 18 cP

- Leucophor-U: Sử dụng các mức dùng khác nhau

- Lượng chất gia keo đưa lên bề mặt giấy: 5 - 6 g/m2

Các tờ giấy mẫu sau khi sấy khô được xác định độ trắng trước và sau khi lão hóa nhân tạo Kết quả được chỉ ra trong bảng 3.10

Bảng 3.10: Ảnh hưởng của mức dùng chất tăng trắng quang học trong sản xuất

giấy in với thành phần bột giấy có chứa bột giấy BSKP

Mẫu thí nghiệm Các thông số

Mức giảm độ trắng sau khi lão

Các thí nghiệm trong phần này tổng mức dùng chất tăng trắng quang học trong

cả hai giai đoạn được khảo sát trong khoảng từ 0,3% đến 0,5% so với bột giấy khô

tuyệt đối Theo các kết quả thí nghiệm ở phần trên, với cùng một tổng mức sử dụng chất tăng trắng quang học, nếu dùng ở giai đoạn gia keo nội bộ nhiều hơn sẽ cho hiệu quả hơn về cả mức tăng độ trắng cũng như ức chế độ hồi màu Do đó mức dùng chất tăng trắng quang học trong các thí nghiệm này cũng được thực hiện như vậy Các kết quả thí nghiệm cho thấy ở tổng mức dùng là 0,3% độ trắng chỉ tăng được 2,2% so với đối chứng, mức giảm độ trắng sau lão hóa nhân tạo cao Ở mức dùng tổng là 0,4%, với giai đoạn gia keo nội bộ 0,3%, gia keo bề mặt là 0,1%, độ trắng của giấy đạt xấp xỉ 90% và múc giảm độ trắng sau lão hóa nhân tạo là 7,1% Tăng tổng mức dùng lên 0,5%, giá trị độ trắng cũng như khả năng ức chế độ hồi màu của giấy hầu như không tăng Do đó, mức dùng chất tăng trắng được lựa chọn cho sản xuất giấy in chất lượng cao, có sử dụng bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng được lựa chọn là 0,3% ở giai đoạn gia keo nội bộ và 0,1% ở giai đoạn gia keo bề mặt

* Thành phần bột giấy không chứa bột giấy BSKP

Quy trình công nghệ nghiên cứu mức dùng chất tăng trắng quang học trong sản

xuất giấy in với thành phần bột giấy không chứa bột giấy BSKP như sau:

* Cho gia keo nội bộ:

- Tỷ lệ bột giấy: 85% BHKP/15% Bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng

- Độ nghiền bột giấy BHKP) 37 ÷ 38 0SR

- Độ nghiền bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng: 48 ÷ 50 0SR

- Tinh bột cation: 1,0% (so với bột KTĐ)

- AKD: 1,0% (so với bột KTĐ)

- CaCO3: 15% (so với bột KTĐ)

- Leucophor-AP: Sử dụng các mức dùng khác nhau

- Trợ bảo lưu (percol-182): 0,02% (so với bột KTĐ)

- Định lượng giấy: 70 g/m2

* Cho gia keo bề mặt:

- Dung dịch tinh bột oxy hóa: 10%, độ nhớt (ở 60-65 0C): 18 cP

- Leucophor-U: Sử dụng các mức dùng khác nhau

- Lượng chất gia keo đưa lên bề mặt giấy: 5 ÷ 6 g/m2

Các mẫu giấy sau khi sấy khô được xác định độ trắng và mức giảm độ trắng sau khi lão hóa nhân tạo, kết quả nghiên cứu được chỉ ra trong bảng 3.11

Bảng 3.11: Ảnh hưởng của mức dùng chất tăng trắng quang học trong sản xuất

giấy in với thành phần bột giấy không chứa bột giấy BSKP

Mẫu thí nghiệm Các thông số

Kết quả trong bảng 3.11 này cho thấy ở cùng một tổng mức dùng và mức dùng

ở giai đoạn gia keo nội bộ cũng như gia keo bề mặt, độ trắng trong các mẫu thí nghiệm này đều cho giá trị cao hơn các mẫu thí nghiệm trong bảng 10 Sở dĩ như vậy vì lượng bột hiệu suất cao sử dụng trong các thí nghiệm ở phần này thấp hơn Nhưng mức độ giảm độ trắng sau lão hóa nhân tạo của giấy lại như nhau, có thể là do mức dùng cacbonat canxi trong các thí nghiệm ở phần này thấp hơn so với các thí nghiệm ở phần trên Theo các kết quả trong bảng 3.11 thì ở tổng mức dùng là 0,4% với mức dùng ở giai đoạn gia keo nội 0,3% và gia keo bề mặt 0,1% có hiệu quả tốt nhất, do vậy mức này sẽ được lựa chọn cho quy trình sản xuất giấy in chất lượng cao có sử dụng bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng

Điều này chứng minh cho thấy việc sử dụng kết hợp giữa chất tăng trắng quang học và cacbonat canxi cho hiệu quả trong việc ức chế độ hồi màu của giấy

Các kết quả thí nghiệm cho thấy, việc sử dụng kết hợp giữa chất tăng trắng quang học và chất độn cacbonat canxi, cho hiệu quả trong việc cải thiện độ trắng cũng như khả năng ức chế độ hồi màu của sản phẩm giấy có sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng

Bảng 3.12: Quy trình công nghệ sản xuất giấy in chất lượng cao có có sử dụng bột

hiệu suất cao tẩy trắng Hạng mục công nghệ Quy trình 1 Quy trình 2

- Bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng

- Bột giấy hóa học tẩy trắng

20 0,02

1,0 1,0 0,3

15 0,02

Chất OBA Leucophor-U bổ sung vào dung dịch

gia keo bề mặt , % so với bột giấy KTĐ

0,1 0,1

Các chỉ tiêu chất lượng giấy được xeo trong phòng thí nghiệm theo hai quy trình công nghệ đã được thiết lập được chỉ ra trong bảng 3.13

Bảng 3.13: Chỉ tiêu chất lượng của giấy in theo quy trình công nghệ thiết lập

TCVN Kết quả (mẫu xeo trên Rapid) Stt Các chỉ số cơ lý

Kết quả ở bảng trên cho thấy, các chỉ tiêu chất lượng của giấy in sản xuất theo

qui trình lựa chọn đạt mức chất lượng cấp A TCVN 6886:2001

Như vậy, tùy thuộc vào điều kiện máy móc thiết bị mà các cơ sở sản xuất giấy

in có thể lựa chọn một trong hai quy trình trên cho phù hợp với điều kiện sản xuất của

đơn vị

PHẦN IV

SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM 4.1 Nguyên liệu vật liệu, hóa chất và phụ gia

4.1.1 Nguyên liệu

- Bột giấy hóa học tẩy trắng từ gỗ cứng (BHKP)

- Bột giấy hóa học tẩy trắng từ gỗ mềm (BSKP)

- Bột hiệu suất cao tẩy trắng

4.1.2 Hóa chất và phụ gia

- Tinh bột oxy hóa cho gia keo bề mặt

- Tinh bột cation cho gia keo nội bộ

- Keo chống thấm AKD

- Chất độn cacbonat canxi nghiền

- Chất trợ bảo lưu percol-182

- Chất tăng trắng quang học: Leucophor- AP sử dụng cho quá trình gia keo nội

bộ và Leucophor-U cho quá trình gia keo bề mặt

4.2 Quá trình sản xuất thử nghiệm

4.2.1 Sơ đồ khối dây chuyền sản xuất thử nghiệm

Sơ đồ khối dây chuyền sản xuất thử nghiệm giấy in được mô tả trong hình 4.1

4.2.2 Chế độ công nghệ sản xuất thử nghiệm Hình 4.1 Sơ đồ khối dây chuyền sản xuất thử nghiệm

Thành phẩm Sấy 2 Gia keo bề mặt

Đánh tơi thủy lực Tháp bột thô Nguyên liệu

Xeo giấy

Hệ thống gia phụ liệu (AKD, CaCO3, tinh bột, trợ bảo

Sấy 1 Nghiền bột giấy

Máy xeo giấy được sử dụng trong các đơn vị sản xuất giấy có công suất lớn, trình độ công nghệ tiên tiến, là các máy xeo có tốc độ cao Do vậy, nguyên liệu sử dụng trong thành phần sản xuất giấy in phải có bột giấy từ gỗ mềm Chính vì vậy, quá trình sản xuất thử nghiệm giấy in chất lượng cao tiến hành trên dây chuyền sản xuất giấy tại Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô được lựa chọn là quy trình 1 trong bảng 3.12, cụ thể như sau:

* Cho gia keo nội bộ

- Tỷ lệ bột giấy: 10% BSKP/65% BHKP/25% Bột giấy HSC tẩy trắng nhập ngoại

- Độ nghiền bột giấy hóa học tẩy trắng (BHKP, BSKP): 37 ÷ 38 0SR

- Độ nghiền bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng: 48 ÷ 50 0SR

- Tinh bột cation: 1,0% (so với bột KTĐ)

- CaCO3: 20% (so với bột KTĐ)

- Leucophor-AP: 0,3% (so với bột KTĐ)

- Trợ bảo lưu (percol-182): 0,02% (so với bột KTĐ)

- AKD: 1,0% (so với bột KTĐ)

- Định lượng giấy: 75 g/m2

* Cho gia keo bề mặt:

- Dung dịch tinh bột oxy hóa: 10%

+ Độ nhớt dung dịch: 18 cP + Nhiệt độ dung dịch tinh bột: 60 – 65 0C

- Leucophor-U: 0,1%(so với bột KTĐ)

- Lượng chất gia keo đưa lên bề mặt giấy: 5 - 6 g/m2

4.3 Tính chất của sản phẩm giấy in trong quá trình sản xuất thử nghiệm

Giấy in sản xuất thử nghiệm được lấy mẫu để kiểm tra các tính chất cơ lý, kết quả được chỉ ra trong bảng 4.1