Nghiên cứu này đánh giá mối quan hệ giữa việc sử dụng các tác nhân làm giảm liên kết và mức nghiền tối ưu lên xơ sợi thứ cấp. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, trong khi các tác nhân làm giảm liên kết làm giảm độ bền cơ lý của tờ giấy bằng việc giảm độ bền liên kết giữa các xơ sợi, thì mức nghiền tối ưu có thể bù lại sự giảm bộ bền này. Các nhà máy Tissue có thể sử dụng các kết quả của nghiên cứu này để cải thiện lại độ bền cơ lý của giấy mất mát do việc sử dụng các tác nhân làm giảm liên kết. |
Sử dụng bột giấy tái sinh trong sản xuất giấy giúp làm giảm các vấn đề về ô nhiễm môi trường nhưng lại gây ra hiện tượng bám dính, kết quả này làm giảm khả năng chạy máy. Độ bền cơ lý và các tính chất vật lý khác của tờ giấy cũng đã thay đổi nhằm theo kịp xu hướng thay thế bột giấy nguyên thủy bằng bột giấy tái sinh trong quá trình sản xuất giấy.
Quá trình nghiền bột giấy tái sinh cải thiện đáng kể liên kết giữa các xơ sợi, giảm sự cần thiết của các hóa chất tăng bền tốn kém và cho phép tăng sự thay thế của bột giấy tái sinh cho bột giấy nguyên thủy. Đánh tơi bột giấy tái sinh trong môi trường kiềm và nghiền có thể nâng cao hơn nữa độ bền liên kết của xơ sợi thứ cấp.
Các tác nhân làm giảm liên kết, trên cơ sở là các hóa chất amoni bậc 4, thường được sử dụng trong sản xuất giấy tissue để cải thiện độ mềm mại của giấy tissue, bao gồm độ xốp và độ mềm mại bề mặt. Các tác nhân này làm giảm đáng kể liên kết giữa các xơ sợi, do đó cải thiện độ mềm mại của giấy. Tuy nhiên, việc sử dụng các tác nhân này trong quá trình sản xuất giấy tissue làm từ bột giấy tái sinh bị hạn chế bởi vì chúng làm giảm độ bền cơ lý của giấy. Các kỹ thuật để hạn chế tác động làm giảm liên kết của các tác nhân này bao gồm phun các tác nhân làm mềm lên lô Yankee hoặc lên băng giấy, hoặc kết hợp sử dụng cả 2 phương pháp trên, và phun lên giấy trong giai đoạn hoàn thành. Tất cả các tác nhân này đều làm giảm liên kết xơ sợi và vì vậy giảm độ bền cơ lý của tờ giấy, đặc biệt là độ bền kéo. Quá trình nghiền xơ sợi sẽ phát triển các vi sơ và cải thiện liên kết giữa các xơ sợi. Do đó quá trình nghiền bột giấy tái sinh có thể bù lại sự mất mát độ bền đáng kể do việc sử dụng các tác nhân làm giảm liên kết.
Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của quá trình nghiền lên các tính chất của bột giấy tái sinh, nhưng chưa có nghiên cứu nào về ảnh hưởng kết hợp của quá trình nghiền bột giấy tái sinh và việc sử dụng các tác nhân làm giảm liên kết lên các tính chất của giấy được công bố trên các tài liệu. Nghiên cứu này kiểm tra sự tác động tương hỗ lẫn nhau của quá trình nghiền bột giấy tái sinh và việc sử dụng các tác nhân làm giảm liên kết lên tính chất vật lý, quang học và các tính chất cơ lý của giấy.
Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu
Bột giấy tái sinh được sử dụng trong nghiên cứu này là hỗn hợp 70/30 của bột sau khử mực độ trắng cao và bột từ lề văn phòng. Độ nghiền ban đầu của bột là 360SR, hai loại bột trên được nghiền trên máy nghiền PFI tới độ nghiền 410SR và 460SR. Tác nhân làm giảm liên kết được bổ xung vào bột giấy tái sinh theo lượng nhỏ từ 0,1,2,3% so với bột khô tuyệt đối. Từ mỗi mẫu bột giấy, chúng ta xeo 3 tờ giấy mẫu theo TAPPI T205 om-88 và tiến hành xác định các tính chất của các mẫu giấy. Tính chất của tờ giấy mẫu được xác định theo tiêu chuẩn TAPPI test Methods.
Kết quả và thảo luận
Độ trắng và độ đục
Quá trình nghiền bột giấy tái sinh làm độ trắng của bột có xu hướng tăng lên trong khi độ đục của bột lại giảm đáng kể (hình 1). Sự giảm độ đục của bột có thể được giải thích là do trong quá trình nghiền tạo ra các vi sơ làm tăng thêm liên kết giữa các xơ sợi. Mặt khác quá trình nghiền bột giấy tái sinh cũng làm tăng sự thất thoát của các hạt chất độn vì vậy làm giảm độ đục của tờ giấy. Độ trắng của bột giấy tăng lên có thể được giải thích theo một cơ chế tương tự. Nguyên nhân là do trong quá trình nghiền làm mất mát các hạt mực và làm chúng dễ dàng tách loại ra khỏi bột hơn, kết quả là độ trắng của bột tăng lên. Việc tách loại một lượng đáng kể độ tro trong quá trình nghiền bột giấy tái sinh cũng dẫn đến độ trắng của bột tăng lên.
Hình 1. Ảnh hưởng của quá trình nghiền tới độ trắng và độ đục.
Độ xốp
Quá trình nghiền bột giấy tái sinh làm giảm đáng kể độ xốp của giấy (hình 2). Thông thường, bột giấy sau quá trình nghiền chứa nhiều các xơ sợi vụn và chiều dài trung bình của các xơ sợi giảm, vì vậy làm cho độ xốp của giấy thấp hơn. Sự tăng xơ sợi vụn và giảm chiều dài của các xơ sợi trong quá trình nghiền là không tránh khỏi .
Hình 2.Ảnh hưởng của quá trình nghiền tới độ xốp
Độ bền kéo và độ chịu bục
Quá trình nghiền làm tăng đáng kể độ bền kéo và độ chịu bục (hình 3). Sự tăng quá trình nghiền sẽ làm tăng các vi sợi, tăng diện tích bề mặt xơ sợi và vì vậy làm tăng liên kết giữa các xơ sợi. Quá trình này cũng loại bỏ bớt tro vì vậy cũng cải thiện độ bền liên kết.
Hình 3. Ảnh hưởng của quá trình nghiền đến độ bền kéo và độ chịu bục
Độ trắng
Hình 4 chỉ ra rằng, khi tăng độ nghiền và mức dùng các chất làm giảm liên kết sẽ làm tăng độ trắng của giấy. Tuy vậy, ảnh hưởng của việc tăng mức dùng các chất làm giảm liên kết đến việc tăng độ trắng của giấy ở độ nghiền cao hơn thì lớn hơn ở độ nghiền thấp.
Hình 4. Ảnh hưởng của quá trình nghiền và tác nhân giảm liên kết đến độ trắng
Độ đục
Hình 5 chỉ ra ảnh hưởng của độ nghiền và mức dùng các chất làm giảm liên kết đến độ đục của giấy. Khi tăng độ nghiền của bột giấy tái sinh sẽ làm giảm độ đục của tờ giấy, ảnh hưởng của mức dùng các chất làm giảm liên kết thì ngược lại. Khi tăng mức dùng các chất làm giảm liên kết sẽ làm giảm liên kết giữa các xơ sợi và tạo ra nhiều hơn các khoảng trống trong cấu trúc của tờ giấy và vì vậy làm độ đục của giấy tăng lên. Kết quả này cũng chỉ ra rằng ở độ nghiền thấp hơn khi bổ xung 2% và 3% chất làm giảm liên kết sẽ làm tăng độ đục của giấy lên đáng kể.
Hình 5. Ảnh hưởng của quá trình nghiền và tác nhân giảm liên kết đến độ đục
Độ bền kéo
Hình 6 chỉ ra ảnh hưởng của độ nghiền và mức dùng chất làm giảm liên kết đến độ bền kéo của tờ giấy. Ở cả 3 độ nghiền, khi tăng mức dùng chất làm giảm liên kết sẽ làm giảm độ bền kéo của tờ giấy. Với mức dùng 0% và 1% chất làm giảm liên kết, tăng độ nghiền có hiệu quả trong việc cải thiện độ bền kéo. Tuy nhiên ở mức dùng chất làm giảm liên kết là 2% và 3%, thì ảnh hưởng bất lợi của việc tăng mức dùng chất làm giảm liên kết đến độ bền kéo lớn hơn ảnh hưởng có lợi của việc tăng độ nghiền đến độ bền kéo, đặc biệt là ở độ nghiền 460SR.
Hình 6. Ảnh hưởng của quá trình nghiền và tác nhân giảm liên kết đến độ bền kéo
Độ chịu bục
Hình 7 chỉ ra ảnh hưởng của độ nghiền và chất làm giảm liên kết lên độ chịu bục của tờ giấy. Ở cả 3 độ nghiền, sự tăng mức dùng chất làm giảm liên kết sẽ làm giảm độ chịu bục của tờ giấy. Tại mức dùng chất làm giảm liên kết là 0% và 1% khi tăng độ nghiền thì độ chịu bục của tờ giấy tăng lên. Nguyên nhân là do tăng độ nghiền có thể bù lại cho sự mất mát độ bền gây ra bởi việc sử dụng chất làm giảm liên kết. Tuy nhiên, ở mức dùng 2% và 3% chất làm giảm liên kết, ảnh hưởng bất lợi của hóa chất này lên độ bền lớn hơn hiệu quả tích cực của quá trình nghiền, đặc biệt ở độ nghiền 460SR.
Hình 7. Ảnh hưởng của quá trình nghiền và tác nhân giảm liên kết đến độ chịu bục
Độ xốp
Hình 8 chỉ ra ảnh hưởng của độ nghiền và mức dùng chất làm giảm liên kết lên độ xốp của giấy. Ở cả 3 độ nghiền, khi tăng mức dùng chất làm giảm liên kết sẽ làm tăng độ xốp của tờ giấy. Khi tăng độ nghiền sẽ làm giảm độ xốp của giấy vì quá trình này tạo ra nhiều liên kết giữa các xơ sợi hơn. Khi sử dụng 0%, 1% và 2% chất làm giảm liên kết, quá trình nghiền bột giấy tái sinh ảnh hưởng đến độ xốp nhiều hơn. Tại mức dùng 3% chất làm giảm liên kết, quá trình nghiền ảnh hưởng lên độ xốp ít hơn. Tại độ nghiền 460SR, chất làm giảm liên kết làm tăng độ xốp của giấy lên không nhiều.
Hình 8. Ảnh hưởng của quá trình nghiền và tác nhân giảm liên kết đến độ xốp
Kết luận
Nghiên cứu này đưa ra kết luận như sau:
- Độ bền cơ học của bột giấy sau khử mực có thể được cải thiện thông qua quá trình nghiền.
- Sử dụng các tác nhân làm giảm liên kết sẽ làm giảm liên kết giữa các xơ sợi, vì vậy làm giảm độ bền cơ lý của tờ giấy.
- Mức dùng chất làm giảm liên kết và độ nghiền có ảnh hưởng ngược chiều nhau.
- Tại độ nghiền thấp, ảnh hưởng của các chất làm giảm liên kết lên các tính chất của tờ giấy lớn hơn ảnh hưởng của quá trình nghiền.
- Sự làm giảm độ bền cơ lý của bột giấy sau khử do việc sử dụng chất làm giảm liên kết có thể được bù lại thông qua sự gia tăng quá trình nghiền.
Thông tin từ tác giả
Các tác nhân làm giảm liên kết được sử dụng để cải thiện tính chất mềm mại của giấy tissue, nhưng các chất này làm giảm độ bền cơ lý của giấy. Là một nhà quản lý nghiên cứu và phát triển trong nhà máy tissue, tôi muốn biết ảnh hưởng của quá trình nghiền và các chất làm giảm liên kết lên các tính chất của giấy, đặc biệt là giấy tissue.
Mặc dù ảnh hưởng của quá trình nghiền lên các tính chất của giấy đã được nghiên cứu, tuy nhiên ảnh hưởng kết hợp của quá trình nghiền và các chất làm làm giảm liên kết chưa có một cách chi tiết trong các tài liệu.
Quá trình nghiền bột sau khử mực thông thường không được đề nghị cho sản phẩm giấy tissue. Tuy nhiên, nghiên cứu của chúng tôi chỉ ra rằng, có thể nghiền bột sau khử mực mà không làm giảm độ xốp nếu sử dụng chất làm giảm liên kết.
Các nhà máy giấy (đặc biệt là nhà máy giấy tisue) có thể sử dụng các kết quả của nghiên cứu này để cải thiện các tính chất của giấy.
Các nghiên cứu tiếp theo, chúng tôi sẽ nghiên cứu ảnh hưởng của các chất làm giảm liên kết đến tỷ lệ xơ sợi mịn và xơ sợi dài của bột. Chúng tôi cũng sẽ so sánh ảnh hưởng kết hợp của các chất làm giảm liên kết và quá trình nghiền đến bột giấy nguyên thủy và đến bột giấy sau khử mực.
Mohamad Talaeipoor and Reza Imani Department of Wood and Paper Sciene, Islamic Azad University |
Lược dịch: KS. Trần Hoài Nam |
Người gửi / điện thoại
Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô
Địa chỉ: 59 Vũ Trọng Phụng - Phường Thanh Xuân Trung - Quận Thanh Xuân - Hà NộiĐiện thoại: 024.3858.1072; Email: viengiayvietnam@gmail.com; Website: http://rippi.com.vn