KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ CHẤT PHỤ GIA LÊN TÍNH CHẤT GIẤY INCD1 TẠI CÔNG TY GIẤY HƯNG THỊNH

Luận văn trình bày về đặc điểm, lượng dùng, điểm phối trộn của các loại hóa chất được sử dụng trong công đoạn phần ướt để sản xuất giấy in 800ISO tại công ty.. Kết quả khảo sát về lượng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ CHẤT PHỤ GIA

LÊN TÍNH CHẤT GIẤY IN-CD1 TẠI CÔNG TY

GIẤY HƯNG THỊNH

Họ và tên sinh viên : TRẦN NGHIÊM TRANG

Tháng 07/2009

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ CHẤT PHỤ GIA

LÊN TÍNH CHẤT GIẤY IN-CD1 TẠI CÔNG TY

Giáo viên hướng dẫn T.S PHAN TRUNG DIỄN

Tháng 07 năm 2009

i

LỜI CẢM ƠN

Qua đề tài tôi xin chân thành cảm ơn:

- Quý thầy cô trường Đại Học Nông lâm Tp HCM, đặc biệt là quý thầy cô khoa Lâm Nghiệp đã tận tình giảng dạy và truyền đạt kiến thức chuyên môn cho tôi trong suốt thời gian học tập

- Thầy Phan Trung Diễn – giáo viên hướng dẫn đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

- Ban giám đốc cùng tập thể cán bộ công nhân viên công ty Giấy Hưng Thịnh đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong thời gian thực tập tại công ty

- Đặc biệt là gia đình tôi và bạn bè đã tạo điều kiện và động viên tôi trong suốt thời gian qua

Sinh viên thực hiện Trần Nghiêm Trang

ii

Thời gian nghiên cứu từ ngày 20/2/2009 đến ngày 28/4/2009

Luận văn trình bày về đặc điểm, lượng dùng, điểm phối trộn của các loại hóa chất được sử dụng trong công đoạn phần ướt để sản xuất giấy in 800ISO tại công ty Khảo sát một số tính chất của giấy in và ảnh hưởng của các hóa chất lên tính chất giấy trong quá trình sản xuất

iii

MỤC LỤC

Trang

TRANG TỰA i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii

DANH SÁCH CÁC HÌNH viii

DANH SÁCH CÁC BẢNG ix

Chương 1: MỞ ĐẦU 1 U 1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích đề tài 1

1.3 Giới hạn đề tài 2

Chương 2: TỔNG QUAN 3

2.1 Tổng quan về công ty Giấy Hưng Thịnh 3

2.2 Tổng quan về chất phụ gia 4

2.2.1 Chất trợ bảo lưu 4

2.2.2 Chất độn 9

2.2.3 Chất keo chống thấm 13

2.2.4 Chất keo bền khô 14

2.2.5 Chất tăng trắng và phẩm màu 15

Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 U 3.1 Khảo sát quy trình phần ướt sản xuất giấy in 800ISO tại nhà máy 17

3.2 Xác định hóa chất sử dụng tại phần ướt sản xuất giấy in-CD1 độ trắng 800ISO tại nhà máy 20

3.3 Đặc điểm, tính chất và công dụng của các hóa chất được sử dụng tại phần ướt cho giấy in-CD1 độ trắng 800ISO 21

3.3.1 Chất tăng độ bền khô: 21

3.3.2 Chất chống dính lô 21

3.3.3 Phẩm màu và chất tăng trắng 22

iv

3.3.4 Bột đá CaCO3 nghiền (GCC) 23

3.3.5 Tinh bột cation 23

3.3.6 Chất bảo lưu 24

3.3.7 Chất tăng độ bền ướt 25

3.3.8 Chất chống vi sinh 27

3.4 Xác định các tính chất của giấy in-CD1 độ trắng 800ISO tại nhà máy 28

3.5 Tiêu chuẩn chất lượng giấy in-CD1 độ trắng 800ISO tại nhà máy 32

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33

4.1 Kết quả khảo sát về lượng dùng các loại hóa chất phần ướt sản xuất giấy in-CD1 tại nhà máy giấy Hưng Thịnh 33

4.1.1 Chất tăng độ bền khô PW 3115 33

4.1.2 Chất chống dính lô Detac 3970 34

4.1.3.Chất tăng trắng OBA 35

4.1.4 Chất độn CaCO3 36

4.1.5 Tinh bột 37

4.1.6 Chất chống thấm AKD 38

4.1.7 Màu tím 39

4.1.8 Chất bảo lưu EKA PL 1510 40

4.2 Tổng hợp các loại hóa chất được sử dụng tại phần ướt sản xuất giấy in-CD1 độ trắng 80 0ISO tại nhà máy giấy Hưng Thịnh 41

4.3 Kết quả khảo sát về các tính chất của giấy in –CD1 độ trắng 80 0ISO tại nhà máy giấy Hưng Thịnh 41

4.3.1 Độ bảo lưu FPR 41

4.3.2 Độ dày 42

4.3.3 Chiều dài đứt 43

4.3.4 Độ trắng 44

4.3.5 Độ Cobb 60 46

4.4 Tính chất giấy đạt được dưới sự ảnh hưởng của hóa chất phần ướt 47

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .48

5.1 Kết luận 48

v 5.1.1 Hóa chất phần ướt trong sản xuất giấy in-CD1 48

5.1.2 Tính chất giấy in-CD1 độ trắng 800ISO 49 5.2 Kiến nghị 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

vi

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

PEO: Polyetylenoxyt

FPR: First pass retention : Bảo lưu đầu

MR: Machine retention : Bảo lưu máy

SR: Sytem retention : Bảo lưu hệ thống

AKD: Alkyl Keten Dimer

GCC: Grounding calcium carbonate : Canxi cacbonat nghiền

vii

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Hình minh họa sự keo tụ theo cơ chế mảng 5

Hình 2.2: Hình minh họa sự keo tụ theo cơ chế cầu nối 6

Hình 2.3: Hình minh họa cơ chế kết tụ đôi 6

Hình 2.4: Cơ chế hết tụ nhũng thành phần có kích thước nhỏ 7

Hình 2.5: Cơ chế keo tụ mạng lưới 8

Hình 2.6: Sự bảo lưu hạt mịn khi kích thước hạt thay đổi 12

Hình 2.7: Sức căng bề mặt của một giọt chất lỏng lên bề mặt chất rắn .13

Hình 3.1: Sơ đồ dây chuyền sản xuất giấy in 18

Hình 3.2: Phản ứng điều chế tinh bột cation từ tinh bột tự nhiên 23

Hình 3.3: Phản ứng giữa AKD và nhóm OH của xenlulo 26

Hình 3.4: Phản ứng thủy phân AKD 26

viii

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Nguyên liệu sử dụng tại nhà máy 4

Bảng 2.2:Tương quan giữa màu sắc của ánh sáng được hấp thụ và màu sắc ánh sáng phát ra khi có ánh sáng trắng chiếu vào 15

Bảng 3.1: Hóa chất sử dụng tại phần ướt sản xuất giấy in-CD1 độ trắng 800ISO 20

Bảng 3.2: Tiêu chuẩn chất lượng giấy in-CD1 theo quy định của nhà máy 32

Bảng 4.1: Kết quả khảo sát lượng PW 3115 dùng cho giấy in-CD1 33

Bảng 4.2: Kết quả khảo sát lượng Detac 3970 dùng cho giấy in-CD1 34

Bảng 4.3: Kết quả khảo sát lượng chất tăng trắng dùng cho giấy in-CD1 35

Bảng 4.4: Kết quả khảo sát lượng bột đá dùng cho giấy in-CD1 36

Bảng 4.5: Kết quả khảo sát lượng tinh bột dùng cho giấy in-CD1 37

Bảng 4.5: Kết quả khảo sát lượng AKD dùng cho giấy in-CD1 38

Bảng 4.7: Kết quả khảo sát lượng màu dùng cho giấy in-CD1 39

Bảng 4.8: Kết quả khảo sát lượng chất bảo lưu dùng cho giấy in-CD1 40

Bảng 4.9: So sánh định mức hóa chất sử dụng và thực tế sản xuất 41

Bảng 4.10: Kết quả khảo sát độ bảo lưu vật chất trên thùng đầu 42

Bảng 4.11: Kết quả khảo sát độ dày của giấy in-CD1 43

Bảng 4.12: Kết quả khảo sát chỉ số chiều dài đứt của giấy in-CD1 44

Bảng 4.13: Kết quả khảo sát chỉ số độ trắng của giấy in-CD1 45

Bảng 4.14: Kết quả khảo sát chỉ số độ chống thấm của giấy in-CD1 46

Bảng 4.15: Tính chất đạt được của giấy in dưới sự ảnh hưởng của hóa chất phần ướt

47

ix

in ngày càng tăng

Trước đây máy in chỉ đơn giản in trắng đen, thông tin cần phải truyền tải đến mọi người mà chất lượng giấy không quan trọng Ngày nay, đời sống con người được nâng cao, không những thông tin được cập nhật mà tính mỹ quang, hình ảnh sôi động, bắt mắt cũng là điều cần thiết, nên máy in được cải tiến, do đó giấy in yêu cầu phải đạt chất lượng cao, đáp ứng được các tính năng hiện đại của máy móc đồng thời giá thành thấp Để giải quyết các vấn đề đó, ngành giấy không ngừng cải tiến các yếu tố công nghệ và trong đó chất phụ gia là một trong các yếu tố quan trọng cần quan tâm

Chính vì vậy, tôi thực hiện đề tài: “ Khảo sát ảnh hưởng của một số chất phụ gia lên tính chất giấy in-CD1 tại công ty giấy Hưng Thịnh ”

1.2 Mục đích đề tài

Tìm hiểu quy trình công nghệ phần ướt sản xuất giấy in-CD1 tại công ty giấy Hưng Thịnh

Xác định các loại hóa chất dùng trong phần ướt của giấy in tại Công ty

Tìm hiểu đặc điểm, công dụng, thành phần, lượng dùng và phân tích tác động của các chất phụ gia lên một số tính chất sản phẩm giấy in

Phân tích nhận xét về ảnh hưởng của hóa chất đến các tính chất của giấy in, từ

đó đề xuất hướng để sử dụng hiệu quả hóa chất phần ướt trong quá trình sản xuất giấy

in

1

1.3 Giới hạn đề tài

Đề tài này được thực hiện tại Công ty TNHH Giấy Hưnh Thịnh Do thời gian thực hiện đề tài có giới hạn, vì vậy luận văn tập trung khảo sát về một số loại chất phụ gia, các tính chất của giấy in độ trắng 80oISO định lượng 49-50 g/m2 và phân tích ảnh hưởng của nó đến một số tính chất của giấy in-CD1

2

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Tổng quan về công ty Giấy Hưng Thịnh

Công ty TNHH Giấy Hưng Thịnh được thành lập vào ngày 25/06/2002 chuyên sản xuất giấy và các thiết bị vật tư ngành giấy Nhà máy được đặt tại khu công nghiệp Sóng Thần 1 - huyện Dĩ An - tỉnh Bình Dương Tháng 12/2002 công ty chính thức cho

ra những sản phẩm giấy đầu tiên

Liên tục trong 2 năm 2004, 2005 công ty đưa vào hoạt động dây chuyền sản xuất thứ 2, thứ 3 với nhiều cải tiến kỷ thuật và công suất lớn hơn cho ra những chất lượng ngày càng cao Năm 2006 công ty đã đầu tư thành công hệ thống làm bột giấy cho nguyên liệu bột giấy đầu vào làm cho chất lượng sản phẩm nâng lên một bước nữa

và hiệu quả sản xuất kinh doanh cũng được nâng lên rất nhiều Nhà máy hoạt động với công suất 5000 tấn/năm tương đương với doanh số gần 5 tỉ đồng/năm Đạt tốc độ tăng trưởng 15%/năm

Với thành quả đạt được, năm 2007, BGĐ và toàn thể nhân viên công ty Hưng Thịnh đã mạnh dạn đầu tư 20.000m2 đất ở KCN Nam Tân Uyên ( Bình Dương) thành lập nhà máy giấy Nam Tân Uyên với hệ thống máy giấy khép kín và hiện đại, công suất 20 tấn/ ngày

Nhà máy tọa lạc tại: lô M5, đường D4, KCN Nam Tân Uyên, huyện Tân Uyên, tỉnh Bình Dương

Nhà máy chuyên sản xuất các loại giấy in báo, giấy in, giấy viết với chất lượng khác nhau phụ thuộc vào yêu cầu của khách hàng

Nguyên liệu dùng cho quá trình sản xuất của nhà máy rất đa dạng nhiều chủng loại khác nhau, từ giấy loại đến bột hóa chất lượng cao nhập khẩu từ nước ngoài như Nhật, Mỹ, Canada… ngoài ra còn sử dụng nhiều loại giấy được thu gom trong nước

Nguyên liệu sử dụng tại nhà máy được cho như Bảng 2.1

3

Bảng 2.1 Nguyên liệu sử dụng tại nhà máy

Giấy loại nội Giấy loại nhập Bột nhập

Giấy báo cũ Táo màu ít (rìa cắt in ít màu) Kraft xớ dài

Tạp chí cũ Táo màu nhiều (rìa cắt nhiều

Tập chữ hoc sinh cũ Táo trắng (rìa cắt không màu)

- Các chất vô cơ có khả năng tích điện dương như: phèn nhôm Al2(SO4)3

- Các chất hữu cơ thiên nhiên như tinh bột gồm tinh bột không ion, anionic, cationic (trong đó tinh bột cationic được sử dụng rộng rãi nhất)

- Các polymer tan trong nước như: polyacrylamid (PAM), polyetylenimin (PEI), polyamine, polyamidoamin…

4

™ Các cơ chế bảo lưu:

1 Cơ chế điện tích trung hòa

Sự keo tụ được hình thành do sự giảm điện tích bề mặt và kích thước của lớp điện tích kép

Ở điều kiện nhất định lớp điện tích kép có một chiều dày nào đó Khi chất điện

ly được cho vào huyền phù sẽ làm giảm bề dày lớp điện tích kép Các ion trái dấu cho thêm vào làm giảm thế năng bề mặt do vậy cũng làm giảm thế năng tương tác Các hạt lúc này có thể tiến lại gần nhau hơn và gây ra sự keo tụ Sự keo tụ theo cách này có thể cho là sự trung hòa điện tích, các ion trái dấu làm thay đổi thế năng đến giá trị bằng không Nhưng nếu thêm chất keo tụ trên cả điểm trung hòa thì hệ keo tụ này sẽ bị phá

Cơ chế mảng khá nhạy cảm với sự khuấy trộn nhưng cũng dễ keo tụ trở lại nếu ngưng khuấy trộn

5

3 Cơ chế cầu nối

Hình 2.2: Hình minh họa sự keo tụ theo cơ chế cầu nối

Các polymer mang điện có mạch dài và khối lượng phân tử lớn (hơn 106g/mol) hình thành nên những khối keo tụ lớn và liên kết chặt chẽ với nhau Các mảnh polymer này nối với mảnh polymer khác tạo nên từng khối lớn, mỗi khối có khoảng 10 polymer liên kết với nhau

Điện tích của polimer càng lớn thì liên kết càng lớn Tuy nhiên, lực khuấy trộn nếu đủ lớn sẽ phân hủy hệ thống kết nối này và không thể trở về như cũ nếu ngừng khuấy trộn Tuy nhiên, liên kết dạng mảng sẽ được khôi phục trở lại sau khi liên kết cầu nối bị phá vỡ

tử cao

Hình 2.3: Hình minh họa cơ chế kết tụ đôi

6

Hệ thống kết tụ đôi dựa trên cation polymer và cả anion polymer Cation polymer được cho vào trước để kết tụ xơ sợi và chất độn Khuấy cho đến khi hệ keo tụ này phân tán ra, anion polymer được cho vào tiếp theo để hình thành những khối kết tụ mới bằng cầu nối giữa các mảnh kết tụ cation lúc đầu

Lực chuyển dịch

Lực chuyển dịch

Lực chuyển

dịch Khối tủa bị phân tán

Trong hệ thống kết tụ những phần tử nhỏ, polymer có nguồn gốc hữu cơ như là chuỗi tinh bột mang điện dương, polyacryamin, cellulose kết hợp với những phần tử mang điện tích âm như hệ keo silica, nhôm

Đầu tiên các chuỗi polymer được đưa vào để kết tụ xơ sợi và chất độn do tạo nên cầu liên kết Khuấy trộn rồi cho hệ thống phân tán trở lại sau đó cho các phần tử nhỏ vào để tạo nên hệ thống kết tụ dày đặc, mịn và chặt

6 Cơ chế keo tụ mạng lưới

Hạt mịn Sợi, hạt mịn

Copolyme hay PEO

Hệ keo polymer

Hình 2.5: Cơ chế keo tụ mạng lưới

Cơ chế keo tụ mạng lưới dựa trên tương tác liên kết hydro, như hệ keo phenolic

và polyetylenoxyt (PEO) anionic Mạng lưới hình thành giữa hai thành phần thêm vào huyền phù bột, mạng không ổn định nên giữ sợi mịn và chất độn bằng sự hút giữ

™ Độ bảo lưu trên lưới xeo

• Bảo lưu đầu (FPR): FPR là thông số bảo lưu được sử dụng rộng rãi nhất FPR cao để đạt được mức hiệu quả sử dụng cao của các tác chất hóa học trong phần ướt

8

m

m FPR = s

• Bảo lưu máy (MR): MR cao là yếu tố quan trọng để duy trì chất lượng nước tốt và có thể tái sử dụng để pha loãng bột mới

ms: khối lượng (hay nồng độ) khi bắt đầu vào phần hút chân không

mm: khối lượng (hay nồng độ) cuối lưới xeo, chỗ trục bụng khi bắt đầu qua trục ép

mp: khối lượng (hay nồng độ) sau trục ép

™ Ưu điểm của chất độn

- Lấp đầy các khoảng trống giữa các xơ sợi bột, làm tăng độ trắng, độ đục và độ nhẵn cho tờ giấy, giảm sự biến dạng của tờ giấy nếu gặp nước Những tính chất này là quan trọng đối với giấy viết, giấy in

9

- Làm giảm giá thành của tờ giấy vì hầu hết các chất độn (trừ titan dioxit) đều rẻ hơn bột giấy

™ Nhược điểm của chất độn

- Làm giảm sự liên kết giữa các xơ sợi dẫn đến giảm độ bền cơ lý, giảm độ cứng của tờ giấy làm giấy dễ bị bong sơ trong quá trình in hay photo

- Làm tăng tính hai mặt của tờ giấy

- Làm tiêu tốn thêm các chất phụ gia (keo chống thấm, chất bảo lưu…)

- Gây ra sự mài mòn thiết bị, nhất là trên lưới xeo

™ Những tính chất quan trọng của chất độn

- Tính chất quang học (độ trắng, màu, độ tán xạ ánh sáng, độ bong)

- Kích thước và hình dạng hạt, điện tích bề mặt riêng

™ Ảnh hưởng của chất độn lên các tính chất của tờ giấy

¾ Ảnh hưởng của chất độn lên xơ sợi và độ bền cơ lý của giấy:

- Khi tăng tỷ lệ sử dụng chất độn thì số lượng liên kết giữa các xơ sợi giảm dẫn đến giảm độ bền cơ lý của tờ giấy (độ chịu kéo, độ chịu gấp, độ cứng) Độ giảm này phụ thuộc vào hình dáng và kích thước của hạt chất độn

- Chất độn làm tăng độ xốp của tờ giấy, chất độn có hạt càng dày càng tăng độ xốp nhiều hơn các hạt dạng bẹt

- Tỷ lệ chất độn càng cao càng làm giấy ổn định kích thước khi độ ẩm thay đổi

¾ Ảnh hưởng của chất độn lên hiệu quả của keo chống thấm

- Sự có mặt của chất độn làm tăng lượng keo chống thấm cần sử dụng

- Việc sử dụng keo chống thấm AKD với chất độn PCC dễ gây hiện tượng hồi keo giấy sau thời gian sử dụng

¾ Sự phân bố chất độn trong giấy

- Tỷ lệ sử dụng chất độn tăng sẽ làm tăng hiện tượng hai mặt của tờ giấy

10

- Khi dùng máy xeo dài, chất độn tập trung ở phần mặt giấy tiếp xúc với lưới xeo

- Khi dùng máy xeo lưới đôi, chất độn ở hai bề mặt giấy nhiều hơn ở giữa

¾ Ảnh hưởng của chất độn đến tính chất quang học của tờ giấy

- Các chất độn đều làm tăng độ trắng, độ đục, độ nhẵn của tờ giấy

- TiO2 sử dụng hiệu quả đối với các loại giấy mỏng cần độ đục cao

- Giấy in cán láng cao cấp, người ta thường sử dụng phương pháp xeo axit, bột

cơ nhằm làm tăng độ mịn, độ đục của tờ giấy và chất độn sử dụng là cao lanh và TiO2

để tăng độ trắng

- Các loại giấy viết và giấy in không cần có độ láng cao, sử dụng phương pháp xeo bazơ, bột hóa, chất độn là PCC hay GCC cho tờ giấy có độ bền và độ bền màu cao

- Sự có mặt của chất độn làm giảm sự hồi màu của giấy do sự ngăn chặn ánh sáng mặt trời tác động vào nó

- Bột caolanh cho tờ giấy có độ láng cao hơn so với bột đá vôi do đó thuận tiện cho quá trình in Tuy nhiên trong phương pháp in offset, tờ giấy dễ bị bong sơ do tính

kị nước của bột caolanh

¾ Ảnh hưởng của chất độn lên độ thoát nước khi xeo

- Các chất độn đều làm tăng khả năng thoát nước của dòng bột trên máy xeo

¾ Việc sử dụng chất độn làm tăng tính mài mòn trên máy xeo

- Mức độ mài mòn phụ thuộc vào: độ bảo lưu, kích thước hạt, độ cứng của chất độn

™ Bảo lưu chất độn trong quá trình sản xuất giấy

Các chất độn có mặt trong huyền phù bột, việc giữ chúng trong lớp đệm sợi trên lưới xeo là bước quan trọng nhất trong sản xuất giấy Các chất độn có thể được bẫy vào băng giấy theo tác động cơ học hoặc theo cơ chế hóa học bằng cách thêm các

chất phụ gia ( các polymer vào huyền phù bột)

Chất độn bảo lưu càng nhiều càng tốt nhưng tránh sự keo tụ quá mạnh vì sẽ dẫn đến tạo hình không đồng đều

11

Bảo lưu kém khi sử dụng chất độn kém hiệu quả sẽ làm tăng hàm lượng chất rắn trong nước thải và nước tuần hoàn

Có nhiều thông số ảnh hưởng lên sự bảo lưu chất độn trong sản xuất như:

- Thành phần huyền phù bột

- Định lượng giấy

- Cách bố trí các bộ phận thoát nước

- Quá trình vận hành máy xeo ( tốc độ chạy máy, mức độ hỗn loạn…)

Hiệu quả bảo lưu chất độn khác nhau theo kích thước hạt đối với những loại chất độn có hình dạng hạt khác nhau ( bột đá phấn hình cầu, Talc và cao lanh hình đĩa)

Hình 2.6: Sự bảo lưu hạt mịn khi kích thước hạt thay đổi

12

2.2.3 Chất keo chống thấm

™ Khái niêm về sự thấm ướt:

Sự thấm ướt là quá trình diễn tả sự tương tác giữa chất lỏng và bề mặt chất rắn tiếp xúc với nó

Không có hiện tượng thấm ướt

Có hiện tượng thấm ướt

Hình 2.7: Sức căng bề mặt của một giọt chất lỏng lên bề mặt chất rắn

Khi góc tiếp xúc nhỏ hơn 900C ( hình A ) xảy ra hiện tượng thấm ướt Khi góc thấm ướt lớn hơn 900C ( hình B ) không xảy ra hiện tượng thấm ướt

Độ lớn của góc tuân theo phương trình Young:

Cos

γ

γ γ θ

Trong đó:

γ là sức căng bề mặt;

s, l và sl chỉ chất rắn, chất lỏng và tương quan rắn lỏng của sức căng bề mặt

Sự thấm ướt của nước vào tờ giấy diễn ra theo những con đường sau đây:

- Điền vào những phần hổng và những chỗ thô ráp của bề mặt

- Thẩm thấu vào những mao mạch lỗ hổng trong tờ giấy

- Di chuyển vào những phần dọc xơ sợi do liên kết giữa các xơ sợi

- Thấm vào bên trong xơ sợi

- Di chuyển của luồng khí do sự bốc hơi và ngưng tụ

- Thẩm thấu và thẩm thấu ngược trở lại

13

™ Sự gia keo nội bộ:

Chất keo chống thấm là chất làm giảm độ thấm nước hay tăng tính chống thấm cho sản phẩm giấy

• Mục tiêu của chất chống thấm ướt là:

- Điều chỉnh tỷ lệ thẩm thấu của chất lỏng trong quá trình vận hành như là gia keo bề mặt hay tráng phủ

- Điều chỉnh độ thẩm thấu của mực khi in

- Tạo ra được những sản phẩm với những yêu cầu về độ chống thấm khác nhau như bìa carton, giấy gói, giấy dán tường…

• Các yếu tố ảnh hưởng đến sự thấm ướt:

- Mức độ chất phụ gia chống thấm nước được cho vào

- Cấu trúc bên trong tờ giấy như lỗ hổng, khoảng trống

- Cấu trúc của bề mặt tờ giấy

2.2.4 Chất keo bền khô

Chất keo bền khô là những hóa chất gia vào bột giấy trong quá trình sản xuất để làm tăng mức độ liên kết giữa những xơ sợi, tăng độ bền cơ lý của tờ giấy ở trạng thái khô

™ Những chất thường đựơc dùng làm keo bền khô trong sản xuất giấy:

- Tinh bột: tinh bột nguyên trạng hoặc tinh bột cation

- Chất keo dính có nguồn gốc thực vật

- Carboxyl metyl celluloz (CMC)

- Một số keo bền khô là polimer tổng hợp

™ Mục đích của việc dùng chất keo bền khô trong quá trình xeo giấy: Nhằm làm tăng độ bền cơ lý của tờ giấy

• Độ bền cơ lý của tờ giấy phụ thuộc vào hai yếu tố chính sau:

- Độ bền của bản thân xơ sợi dùng để làm ra tờ giấy đó Xơ sợi làm từ bột hóa thì bền hơn xơ sợi bột cơ

- Mức độ liên kết giữa các xơ sợi

• Độ bền cơ lý của tờ giấy được biểu thị qua các chỉ số sau:

- Độ chịu kéo: Khả năng chịu lực kéo của tờ giấy trên máy đo chuyên dùng

14

- Độ chịu gấp: Khả năng chịu bao nhiêu lần gấp qua gấp lại của tờ giấy trên máy

Bảng 2.2 Tương quan giữa màu sắc của ánh sáng được hấp thụ và màu sắc ánh sáng

phát ra khi có ánh sáng trắng chiếu vào

Bước sóng Màu sắc ánh sáng hấp thụ Màu sắc ánh sáng phát ra

Nguồn: Phụ gia giấy- Lê Tiểu Anh Thư

™ Những loại phẩm màu được sử dụng:

- Bột màu phân tán

- Phẩm nhuộm axit

- Phẩm nhuộm bazơ

- Phẩm nhuộm trực tiếp

- Phẩm nhuộm huỳnh quang

™ Sự bảo lưu của màu:

Sự bảo lưu màu có quan hệ khá chặt chẽ với sự bảo lưu các thành phần mịn và các chất độn

15

Màu trực tiếp có một ái lực tự nhiên với xenlulo do có độ hòa tan thấp Thuốc nhuộm trực tiếp có cấu trúc mạch thẳng hay đồng phân, chứa những nhóm chức OH hay NH2 có khả năng tạo liên kết hydro với nhóm OH của mạch xenlulo Ngoài ra, lực hút Van Der Wall cũng giữ vai trò quan trọng trong sự tạo liên kết giữa những phân tử màu và chất độn

Thuốc nhuộm trực tiếp cationic có điện tích dương nên tương tác với bề mặt sợi

có điện tích âm

Màu axit thiếu độ đồng phẳng trong cấu trúc, chứa nhiều nhóm hòa tan làm ngăn chặn sự kiên kết tốt giữa màu và sợi Do vậy, phải dùng chất trợ bảo lưu cationic cùng với màu axit

Khi cho màu vào huyền phù, một cân bằng thiết lập giữa những thành phần mịn, sợi Với những phông màu nhạt, cân bằng tồn tại sao cho hầu như mọi phần tử màu đều được hấp phụ trên sợi Với những phông màu đậm thường phải cho thêm phèn hoặc vài loại keo để làm dịch chuyển cân bằng về phía sợi

Một số tác động khác nhằm thúc đẩy sự bảo lưu của các chất màu: gia nhiệt huyền phù bột, thêm phèn vào trong huyền phù bột đã nhuộm màu, sử dụng chất trợ bảo lưu

™ Những yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển màu

- Thành phần sợi

- Loại và hàm lượng chất độn, chất gia keo, chất nhự và tinh bột

- Chỉ số thoát nước của sợi

- Thời gian tiếp xúc trước khi tiến hành quá trình tạo hình tờ giấy

Chương 3

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Luận văn tập trung nghiên cứu quy trình công nghệ phần ướt sản xuất giấy in

800ISO tại nhà máy Hưng Thịnh, xác định các loại hóa chất sử dụng tại công đoạn này đồng thời tìm hiểu thực tế và cơ sở khoa học cơ chế hoạt động của các hóa chất chất độn cơ bản trong giai đoạn này, tác động của chúng đến khả năng hình thành tờ giấy cũng như ảnh hưởng đến tính chất giấy thu được tại nhà máy

Phương pháp nghiên cứu

Khảo sát thực tế dây chuyền sản xuất giấy in để thu thập số liệu về:

- Quy trình công nghệ phần ướt để sản xuất giấy in 800ISO tại nhà máy

- Lượng dùng hóa chất ở phần ướt tại phòng chuẩn bị bột, so sánh kết quả thu được với các định mức đưa ra của nhà máy

- Các chỉ tiêu chất lượng giấy tại phòng công nghệ bằng cách lấy mẫu giấy từ các cuộn giấy và tiến hành đo đạc trên các máy đo chuyên dụng

Trên cơ sở khoa học cũng như các kết quả thu được từ thực tế sản xuất tại nhà máy rút ra các kết luận so sánh và đánh giá nhằm củng cố thêm hiểu biết và hoàn hoàn thiện hơn quá trình sản xuất nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh

3.1 Khảo sát quy trình phần ướt sản xuất giấy in 80 0 ISO tại nhà máy

17

Cuộn và cắt cuộn

Hồ chứa nước trắng

™ Thuyết minh dây chuyền sản xuất giấy in:

Giấy in được sản xuất từ nguồn bột khử mực (DIP) bơm từ 3 line

Qua sàng nghiêng bột từ hầm H4 của thủy lực 1 được phối trộn với tỷ lệ 75% (so với tổng lượng bột cần dùng), bột ở hầm thành phẩm thủy lực 2 được phối trộn với

tỷ lệ 20% (so với tổng lượng bột cần dùng) và bột giấy đứt được bổ sung thêm 5% đi vào hầm H7

Hỗn hợp bột được pha loãng tới 4 ÷ 4,3%, độ nghiền 30 ÷ 350SR và đưa vào máy nghiền đĩa Bột sau nghiền có độ nghiền 55 ÷ 600SR chứa ở hầm H5 và H6 Sau

đó bơm bột vào bể phối trộn H2

Ngay khi bơm bột vào hầm H2, cho PW 3115 ( chất tăng độ bền khô ) với nồng

độ pha 5% vào Sau 5 phút từ khi bột bơm qua hầm H2, chất chống dính keo Detac

3970 nồng độ 2% được cho vào Sau 10 phút từ khi bơm bột cho chất tăng trắng 4% vào, sau 15 phút từ khi bơm bột cho bộ đá 20% và sau 20 phút cho tinh bột nồng độ 2.5% vào

Từ hầm H2 bột được đưa đến hầm chứa H4 và H3 Tại đây, bột và chất phụ gia được khuấy trộn đồng đều, bột ra khỏi bể có nồng độ khoảng 2,6 ÷ 2,8 % được bơm đến thùng điều tiết Tại thùng điều tiết cho chất chống thấm AKD vào, từ thùng điều tiết bột được bơm đến thùng pha loãng và đồng thời màu tím cũng được bơm định lượng bơm định mức 210g/tấn để phối trộn đều Dùng nước trắng tuần hoàn từ bộ phận lưới để pha loãng dung dịch bột đến nồng độ khoảng 0,8%, đây là nồng độ làm việc của hệ thống lọc chùm gồm 3 cấp Mục đích của lọc là loại bỏ tạp chất, cát, sạn…làm ảnh hưởng đến băng giấy và mài mòn thiết bị Bột tốt ra khỏi lọc cấp 1 và chất EKA PL1510 ( chất bảo lưu) được đưa sang sàng áp lực để loại bỏ xơ sợi không hợp cách lần cuối

Bột sau khi qua sàng có nồng độ 0,6%, dưới áp lực tạo ra từ bơm tạo áp, huyền phù bột được đưa lên thùng đầu Dòng bột trong thùng đầu dưới áp lực này sẽ phun đều lên lưới

Băng giấy ướt được hình thành trên lưới xeo khi nước thoát qua lưới Ban đầu nước thoát tự do qua các suốt đỡ lưới và tấm dao gạt Sau đó nhờ hộp hút chân không

và trục bụng phần lớn nước bị thoát ra, khi qua khỏi bộ phận lưới băng giấy đạt được

độ khô là 18 ÷ 20% Sau đó tấm giấy tiếp tục được tách nước bởi hệ thống các lô ép,

qua các cặp ép độ khô tấm giấy là 40 ÷ 42% Sau khi qua ép, tấm giấy được làm khô đến 92 ÷ 95% nhờ các lô sấy Cuối cùng tấm giấy được làm nhẵn bằng các lô ép quang rồi cuộn lại ra giấy thành phẩm

3.2 Xác định hóa chất sử dụng tại phần ướt sản xuất giấy in-CD1 độ trắng

80 0 ISO tại nhà máy

Trong thời gian thực tập loại giấy được khảo sát là gấy in-CD1 độ trắng

800ISO, định lượng 49 ÷ 50 g/m2 Định mức sử dụng hóa chất phần ướt tại công ty

giấy Hưng Thịnh được cho như Bảng 3.1

Bảng 3.1 Định mức hóa chất sử dụng tại phần ướt sản xuất giấy in-CD1 độ trắng

800ISO

STT Hóa chất Mức dùng (%) Điểm phối

trộn

Thứ tự cho

1 PW 3115 0,33 Hầm H2 Ngay lúc bơm bột qua hầm

2 Detac 3970 0,13 Hầm H2 Sau 5 phút từ khi bơm bột

20