Hiệu quả của q trình gia keo khơng chỉ phụ thuộc vào tỷ lệ phèn và nhựa bổ sung, mà còn phụ thuộc vào sự phân bố và vị trí của keo trên bề mặt của giấy. Phân bố và tiêu tốn keo bị ảnh hưởng bởi điều kiện quá trình như điểm bổ sung, mơi trường
(pH, các chất hịa tan, nồng độ keo và các phụ gia khác) và thành phần của bột giấy (thành phần, nồng độ). Những yếu tố này thay đổi tùy theo từng nhà máy và từng máy xeo trong một nhà máy giấy; và vận hành hiệu quả phụ thuộc vào kinh nghiệm tích lũy được đối với từng máy xeo.
Hiệu quả gia keo có thể kém trong một số điều kiện ngược lại, như là độ cứng của nước cao, tức là ion canxi và magie hòa tan, độ kiềm khơng thích hợp, ảnh hưởng của ion hay tạp chất trong hệ thống. Ion canxi và magie tham gia vào các phản ứng tạo thành với keo nhựa thông một loại kết tủa dạng pho mat trong khoảng pH rộng, làm mất tính kị nước. Alumini tiêu tốn nhanh hơn bởi các phụ gia khác hay tạp chất anion. Trong các trường hợp này nên bổ sung đủ phèn trước để đảm bảo rằng keo bổ sung sau đó phản ứng với alumini lợi thế hơn so với canxi/magie hay các tạp chất. Đây là quy trình gia keo ngược.
Khi gia keo phân tán, quy trình gia keo ngược là cách duy nhất hiệu quả trong bổ sung phụ gia vì phèn cần để tạo cation cho các hạt keo phân tán đính vào.
Phèn sử dụng không hết sẽ quay lại hệ thống theo nước trắng có thể gây nên sự kết tụ keo khi bổ sung vào trong bể chứa do sự khuấy trộn trong bể ít và pH khơng phải tối ưu. Một phần hay tất cả keo có thể tích tụ lại trong điều kiện không mong muốn và bám vào lưới, chăn, hịm hút chân khơng.
Gia keo bị ảnh hưởng xấu bởi thời gian chứa bột lâu và nhiệt độ cao. Cả hai yếu tố này làm tăng sự thủy phân alumini resinat, cũng như là thay đổi trong cấu trúc của alumina trong phần ướt, và phải được tính đến trên cơ sở thử nghiệm. Ví dụ để alumina trong 10 phút ở 65°C làm giảm 70% điện tích dương. Sự ổn định phân tán của keo giảm theo nhiệt độ dẫn đến làm giảm hiệu quả gia keo.
Gia keo có hiện tượng hấp phụ/kết tủa trên bề mặt và có sự tương tác, phụ thuộc vào bề mặt tự do. Xơ sợi nhỏ và độn có bề mặt lớn và giữ một lượng lớn phèn và keo. Marton chỉ ra rằng độn tách ra khỏi bột giấy đã gia keo chiếm nhiều phèn gấp 2-3 lần và hấp phụ keo thậm chí nhiều gấp 20 lần so với xơ sợi. Tuy nhiên tỷ lệ hấp phụ không theo đúng như tỷ lệ bề mặt.
Kết luận đưa ra là keo hình thành nhiều lớp màng phủ trên xơ ngắn và độn, trong khi trên bề mặt xơ sợi keo tạo ra màng mỏng. Như quy luật chung, càng nhiều độn và xơ sợi ngắn trong bột giấy gia keo càng kém so với bột khơng có độn.
Tuy nhiên lượng và loại độn ảnh hưởng đến hiệu quả do các loại độn khác nhau có bề mặt riêng khác nhau. Titan dioxit dường như khó gia keo hơn so với đất sét.
Về nguyên tắc, khơng nghiền bột sau khi gia keo bởi vì các sợi ngắn sẽ tăng và tạo ra bề mặt mới chưa có keo. Khi đó sẽ cần nhiều keo hơn để đạt được mức độ chống thấm thích hợp. Nói cách khác, nghiền bột hợp lý có thể cải thiện kết quả gia keo dựa trên tác động đến cấu trúc tờ giấy, đó là tăng khối lượng riêng của giấy, cải thiện việc hình thành, giảm đường kính lỗ xốp, vì vậy làm chậm lại q trình thẩm thấu.
Theo kinh nghiệm, xenluloza tinh khiết khó gia keo, trong khi bột giấy chứa tàn lignin, nhóm cacboxyl, và/hoặc hemixenluloza phản ứng với phèn nhanh và dễ gia keo. Vấn đề này được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm, song kết quả thu được chưa thống nhất. Ví dụ, bột gỗ mềm chưa tẩy dễ gia keo, nhưng ligno-sunfonat lại có khuynh hướng ức chế gia keo nhựa thông.
Strazdins cho rằng việc gia keo nhựa xà phòng dễ dàng đối với bột chưa tẩy có thể là do sự có mặt một lượng tuy nhỏ nhưng hiệu quả của hydroxy axit làm tác động đến kết tủa keo. Điều này được ghi nhận bởi nhận thấy xenluloza độ trắng cao khó gia keo xà phịng, nhưng khi bổ sung axit citric - một hydroxy axit bậc ba lại trở nên dễ dàng.
Theo kinh nghiệm sản xuất, cho rằng bột tẩy trắng gia keo phân tán là tốt nhất. Cơ chế phân tán, bắt đầu với sự hấp phụ axit nhựa và alumina khơng có phản ứng hóa học ở phần ướt, khơng địi hỏi bất kì phức chất hydroxy axit nào; trong giai đoạn tiếp theo phát triển màng kị nước bằng cách làm nóng chảy axit nhựa, sau đó phản ứng với alumina và phân bố dưới tác động của nhiệt.
Có thể sắp xếp theo khả năng gia keo nhựa thông: xenluloza sunphat chưa tẩy > xenluloza sunphat tẩy trắng > bột cơ > xenluloza sunphit tẩy trắng > xenluloza đã làm giàu > xenluloza sunphit chưa tẩy > bột giẻ.
Hemixenluloza làm tăng độ mềm mại và khả năng phân tơ khi nghiền, làm tờ giấy thu được chặt chẽ và độ xốp giảm, và vì vậy giữ các hạt keo nhựa thông tốt hơn. Như vậy, tăng độ nghiền làm tăng độ gia keo của giấy. Song cũng cần lưu ý là sự thấm nước và mực qua chiều dày của tờ giấy diễn ra không chỉ qua lỗ xốp của tờ giấy mà qua cả rãnh bên trong xơ sợi.
Khi tăng độ nghiền và cùng với nó là độ chặt của tờ giấy, chuyển động của ẩm qua lỗ xốp giảm đi, còn qua rãnh bên trong xơ sợi tăng lên nhờ tăng tiếp xúc giữa chúng. Trong trường hợp này quan sát hiệu ứng giảm độ xốp và tăng độ gia keo. Nếu tăng độ chặt của giấy lên rất nhiều và giảm độ dầy của giấy sau cán láng, mức độ gia keo của giấy giảm đi đáng kể (20-70%).
2.4. Chuẩn bị keo nhựa thơng
Q trình chuẩn bị keo nhựa thơng dựa trên cơ sở của phản ứng xà phịng hố giữa các axit nhựa có trong colophan bằng xút hoặc natri cacbonat theo hai phương trình hóa học sau:
C19H29COOH + NaOH = C19H29COONa + H2O
2C19H29COOH + Na2CO3 = 2C19H29COONa + H2O + CO2
Tuỳ thuộc vào hàm lượng nhựa tự do cịn lại, có thể chia keo nhựa thơng làm hai loại: keo nhựa thơng khơng chứa nhựa tự do (keo trung tính) và keo nhựa thơng có chứa một tỷ lệ nhựa tự do nhất định (keo trắng: hàm lượng nhựa tự do cịn lại thường
<40%, phổ biến 25-40%). Keo khơng chứa nhựa tự do (keo trung tính) thường sử dụng trong q trình sản xuất giấy và cáctơng bao gói từ OCC và bột giấy không tẩy. Keo trắng thường sử dụng cho quá trình sản xuất giấy in và giấy viết.
2.4.1. Phương pháp lạnh
Phương pháp lạnh chỉ sản xuất keo trung tính. Xà phịng hóa nhựa thơng bằng dung dịch kiềm lỗng (nồng độ 5-5,4 g/l) ở nhiệt độ 20-25C; dung dịch keo thu được có nồng độ 40 g/l. Phương pháp này khơng phổ biến do thiết bị cồng kềnh và công suất thấp, mặc dù vận hành đơn giản và liên tục.