Độ kiềm:
Ảnh hưởng của pH và độ kiềm có tác dụng tương quan lẫn nhau. Độ kiềm tính là nồng độ in OH- có trong dịng bột, được đo bằng nồng độ HCO3- được biểu diễn tương đương với hàm lượng Canxi Cacbonat mg/l (ppm). Các ion OH- có trong dịng bột do hai lý do: thứ nhất là do bổ sung Na2CO3 hoặc NaHCO3 quá nhiều.; thứ hai là khi dùng PCC làm chất độn, trong PCC có chứa tạp chất Ca(OH)2 do quá trình điều chế PCC, Ca(OH)2 chưa phản ứng hết với khí CO2 để tạo thành CaCO3.
Độ kiềm vừa phải có tác dụng hỗ trợ gia keo lớn nhất khoảng từ 50-200 ppm. Độ kiềm cao > 400 ppm sẽ thúc đẩy phản ứng thủy phân của AKD. Nếu độ kiềm tính của dịng bột cao nghĩa là nồng độ OH- cao sẽ làm tăng phản ứng thủy phân keo AKD để tạo thành keton, khơng có tính chống thấm, phản ứng này diễn ra chậm, dẫn đến tính chống thấm của giấy bị giảm dần sau khi tấm giấy được sản xuất – gọi là hiện tượng hồi keo. Nên dùng keo AKD với chất độn GCC, dùng keo ASA với chất độn PCC.
Nồng độ bột khi cho keo: tốt nhất với nồng độ bột < 1,3% Chất độn, hạt mịn, xơ sợi vụn, trợ bảo lưu, ion kim loại:
Tỉ lệ độn sử dụng phải thích hợp, nhiều q gây tiêu hao keo vì keo phải che phủ bề mặt độn. AKD hiệu quả nếu phản ứng được với 15% bề mặt xơ sợi, khi đó hiệu quả chống thấm cao. Với chất độn là GCC phản ứng thủy phân hay hiện tượng gia keo tạm thời khơng đáng kể nhưng với PCC thì hai hiện tượng này đều gia tăng, nhất là khi sử dụng tinh bột và cation Polyamide làm chất phụ gia. Nên gia keo trước khi gia chất độn. Hiện tượng hồi keo cũng có thể được giảm bớt bằng cách tăng khoảng cách giữa các điểm công tác bổ sung AKD và điểm công tác bổ sung CaCO3 nhằm làm cho tinh bột cation hoặc các loài khác hấp thụ vào bề mặt độn trước tác nhân gia keo.
Tăng lượng dùng tinh bột cation thì tăng hiệu quả gia keo vì tinh bột cation làm tăng khả năng bám dính của keo AKD lên bề mặt xơ sợi.
Chọn chất trợ bảo lưu thích hợp khi gia keo AKD, gia keo AKD được tốt thì độ bảo lưu phải đạt tối ưu.
Hiệu quả gia keo giảm mạnh khi hàm lượng ion kim loại Ca2+ và ion Al3+ vượt qua giới hạn.
Hình 18. Ảnh hưởng của hàm lượng chất độn PCC và lượng dùng tinh bột cation đến hiệu quả gia keo AKD
Nhiệt độ và thời gian gia keo:
Quá trình tiến hành phản ứng ester hóa giữa AKD và gốc hydroxyl của xơ giấy chỉ đạt được hiệu quả cao khi lựa chọn nhiệt độ và thời gian phản ứng thích hợp. Nhiệt độ cao làm quá trình AKD thủy phân tăng. Trong đa số trường hợp, nhiệt độ thích hợp từ 105-1150C và kết quả gia keo đạt được sau 24 giờ. Khi sấy giấy ở nhiệt độ quá cao sẽ làm giảm tính chống thấm của giấy.
Hình 19. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hiệu quả gia keo trên hai loại giấy sử dụng hai loại độn khác nhau
Lượng dùng, vị trí gia keo AKD:
Vị trí gia keo AKD vào dịng bột là từ bể chứa đầu máy đến bơm quạt hoặc hòm điều tiết. Lượng dùng AKD sẽ thay đổi và nó liên quan tới bản thân loại keo AKD, nguyên liệu sử dụng, lượng chất độn CaCO3, với thể tích bể chứa bột, bơm, mực lưu chất trong thùng đầu, hệ thống máy xeo … Có thể là khoảng từ 5-15 kg keo AKD nhũ hóa/tấn bột khơ (ở nồng độ 0,1-0,2%), tức là tỷ lệ dùng AKD là 0,05-0,15% (tính theo AKD nguyên sáp) so với khối lượng bột KTĐ hay 0,5-1,5% (tính theo keo AKD nhũ hóa nồng độ 0,1-0,2%) so với khối lượng bột KTĐ . Nếu sản xuất giấy có dùng bột giấy tái sinh thì bột giấy này có lẫn keo AKD nên lượng dùng keo sẽ giảm hơn, nên chỉ cần dùng lượng 0,03-0,06% (tính theo AKD nguyên sáp). Với mức dùng nhỏ hơn gần như không cho thấy hiệu quả chống thấm.
Đã xác định được mơi trường gia keo thích hợp nhất trong sản xuất giấy in, giấy viết là ở pH=7,5-8,0; độ kiềm 100-150 ppm. Mức dùng bột đá hiệu quả là dưới 20%. Mức dùng keo (đã nhũ hóa, nồng độ 0,1-0,2%) thích hợp cho giấy viết là từ 1,0- 1,2% (so với bột KTĐ), với giấy in là 0,8-1,0% (so với bột KTĐ). Mức dùng tinh bột cation thích hợp là từ 0,5-1,0%.
3.2. Gia keo ASA
ASA (Alkenyl succinic anhydrite) là các anhydrite succinic mang chuỗi mạch hydrocacbon iso-alkenyl không no, phân nhánh (C14 đến C22). ASA khơng màu hoặc có màu hổ phách nhạt và thường là dạng dầu lỏng nhớt. Cấu trúc của phân tử ASA gồm có chuỗi mạch nhánh dài từ 14-20 cacbon và một vòng anhydrite 5 cạnh. Số nguyên tử cacbon trong α-olefin thường là (14)-16-18-(20). Nếu số nguyên tử cacbon trong olefin mạch thẳng lớn hơn 20, ASA sẽ ở dạng rắn và khơng thuận tiện cho việc tạo huyền phù. ASA có thể bảo quản trong thời gian dài, nhưng phải tránh tiếp xúc với nước hay ẩm (giữ khô ráo cho đến khi nhũ hóa) và trước khi sử dụng phải tạo huyền phù (dạng sữa) ngay tại nhà máy.
ASA được tổng hợp theo 2 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Đầu tiên, olefin mạch thẳng khơng no hay nhánh (được tạo ra bởi q trình oligome hóa ethylene) được đồng phân hóa bằng cách chuyển nối đơi từ vị trí này sang vị trí khác.