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).
28
- 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 10 15 20 25 Độ trắng, % 83,0 83,6 84,1 84,7 Độđục, % 89,4 90,5 91,7 93,0 Độ nhẵn, giây 13 13 14 14 Độ dài đứt, m 4.700 4.230 4.150 3.570 Chỉ số xé, mNm2/g 6,10 5,97 5,92 5,31 Độ hút nước, g/m2 27,9 28,5 29,3 30,5 Độ tro, % 6,7 10,1 12,0 13,4 Mức giảm độ trắng sau LH, % 11,1 10,5 9,8 9,4
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 vềđộ 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.
29 - 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 10 15 20 Độ trắng; % 83,7 84,3 84,8 Độđục; % 90,1 91,2 91,6 Độ nhẵn; giây 14 14 14 Độ dài đứt; m 4830 4210 3630 Chỉ số xé; mNm2/g 5,96 5,87 5,14 Độ hút nước; g/m2 27,8 28,0 30,2 Độ tro; % 6,6 9,87 11,7 Mức giảm độ trắng sau LH; % 10,8 10,1 9,7
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 họctrong sản xuất giấy in với thành phần bột giấy có chứa bột giấy BSKP như sau: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
30 * 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 quảđược 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
ĐC M1 M2 M3 M4
Mức dùng Leucophor-AP (gia keo
nội bộ); % 0 0,2 0,3 0,3 0,4
Mức dùng Leucophor-U (gia keo
bề mặt); % 0 0,1 0,1 0,2 0,1
Độ trắng; %ISO 84,3 86,3 89,8 90,0 90,1
Mức giảm độ trắng sau khi lão
hóa nhân tạo; % 9,8 8,7 7,1 7,0 7,0
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
31 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 nhưức 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 họctrong 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. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- 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.
32 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
ĐC M1 M2 M3 M4
Mức dùng Leucophor-AP (gia keo
nội bộ), % 0 0,2 0,3 0,3 0,4
Mức dùng Leucophor-U (gia keo bề
mặt),% 0 0,1 0,1 0,2 0,1
Độ trắng ISO, % 84,1 87,3 90,8 91,0 91,1
Mức giảm độ trắng sau khi lão hóa
nhân tạo; % 9,9 8,7 7,1 7,0 7,0
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 sẽđược 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 chếđộ 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.
33
3.4 Quy trình công nghệ sản xuất giấy in chất lượng cao có sử dụng bột hiệu suất cao tẩy trắng
Từ các kết quả nghiên cứu trên. Quy trình công nghệ sản xuất giấy in chất lượng cao có sử dụng bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng được lựa chọn với các chế độ công nghệđược đưa ra trong bảng 3.12.
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
Thành phần bột giấy - Bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng; % - BHKP; % - BSKP; % 25 65 10 15 85 - Độ nghiền, 0SR - Bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng - Bột giấy hóa học tẩy trắng 48 - 50 37 - 38 48 - 50 37 - 38 Chếđộ gia keo nội bộ, % so với bột KTĐ (theo thứ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
tự gia phụ gia) - Tinh bột cation - Keo AKD - OBA Leucophor-AP - CaCO3 - Trợ bảo lưu (percol-182) 1,0 1,0 0,3 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 nghệđã được thiết lập được chỉ ra trong bảng 3.13.
34
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 6886:2001 Quy trình 1 Quy trình 2 1 Định lượng; g/m2 80 80,3 80,1 2 Độ bền kéo; m ≥ 3.500 4.230 4.240 3 Chỉ số độ bền xé; mN.m2/g ≥ 5,6 5,92 5,84 4 Độ bền bề mặt; chỉ số nến ≥ 14 14 14 5 Độ hút nước Cobb60; g/m2 ≥ 27,0 28,3 27,5 6 Độ trắng; %ISO ≥ 88 89,2 90,4 7 Độđục; % ≥ 85 92,0 91,2 8 Độ nhẵn Bekk; giây - 14 14 9 Độ tro; % ≥ 12 12,0 9,87 10 Mức giảm độ trắng sau lão hóa nhân tạo; %
- 7,3 7,1 Kết quảở 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
35
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 Sơđồ khối dây chuyền sản xuất thử nghiệm
Sơđồ khối dây chuyền sản xuất thử nghiệm giấy in được mô tả trong hình 4.1.
4.2.2 Chếđộ công nghHình 4.1 Sơ đồ khối dây chuyền sản xuất thử nghiệm ệ sản xuất thử nghiệm
Thành phẩm Sấy 2 Gia keo bềmặt 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
36 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). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- 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