Nghiên cứu công nghệ sản xuất keo dán từ tinh bột có độ ổn định và chất lượng cao để ghép lớp dùng trong sản xuất giấy cactông sóng

Mẫu keo dán từ tinh bột (Ảnh: Nhóm nghiên cứu)

Sự phát triển ngày càng cao về nhu cầu tiêu dùng và đời sống hiện nay không chỉ kéo theo các yêu cầu chất lượng của sản phẩm chính, mà còn yêu cầu về bao bì đóng gói bên ngoài sản phẩm, hàng hoá bởi trong quá trình vận chuyển, không tránh khỏi những vấn đề va đập gây móp méo ảnh hưởng đến chất lượng cũng như thẩm mỹ của sản phẩm. Để đáp ứng các yêu cầu về bảo vệ sản phẩm trong quá trình vận chuyển và lưu kho, bao bì hòm hộp cactông ngày càng được các nhà sản xuất quan tâm nghiên cứu nhằm cải thiện và nâng cao chất lượng.

Các yếu tố chính ảnh hưởng đến chất lượng hòm hộp cactông hiện nay là chất lượng của giấy và keo dính dùng để ghép lớp giấy với nhau. Để đáp ứng nhu cầu gia công bao bì hòm hộp, chủ động cho việc cung ứng nguồn nguyên liệu cho các ngành sản xuất khác, đáp ứng yêu cầu chất lượng, việc nghiên cứu và tạo ra sản phẩm keo dán ghép lớp là xu thế tất yếu để ổn định sản xuất, giảm giá thành sản phẩm. Chính vì vậy, Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô đề xuất và được Bộ Công Thương giao thực hiện đề tài: “Nghiên cứu công nghệ sản xuất keo dán từ tinh bột có độ ổn định và chất lượng cao để ghép lớp dùng trong sản xuất giấy cactông sóng”. 

Đề tài do KS Nguyễn Thị Hằng làm chủ nhiệm với mục tiêu xây dựng được quy trình công nghệ và hệ thống thiết bị sản xuất keo dán từ tinh bột quy mô 10kg/mẻ, dùng trong sản xuất cactông sóng. Đồng thời, thiết kế mô hình thiết bị sản xuất keo dán từ tinh bột quy mô 1 tấn/mẻ và ứng dụng thử keo dán và chuyển giao công nghệ cho doanh nghiệp sản xuất cactông sóng.

Ưu điểm vượt trội của công nghệ

Trong thời gian triển khai đề tài từ tháng 4/2021 đến tháng 6/202, nhóm tác giả tập trung nghiên cứu tổng quan về cấu tạo; công nghệ sản xuất giấy và hòm hộp các tông; keo dán và vai trò của keo dán trong sản xuất hòm hộp cactông sóng; cũng như tìm hiểu về thị trường hòm hộp cactông trên thế giới và tại Việt Nam.

Dựa trên các kết quả đã khảo sát được, nhóm tác giả lựa chọn nguyên vật liệu sử dụng cho nghiên cứu bao gồm: tinh bột sắn, tinh bột lúa mì, ngô, khoai tây thương phẩm được mua từ đơn vị thương mại trong nước. Hoá chất sử dụng cho nghiên cứu dạng tinh khiết, xuất xứ từ Sigma, Merck, Trung Quốc như: NaOH, Borax (Na2B4O7.10H2O), Natri sunfate (Na2SO4), Polyvinyl alcohol (PVA),...

Để tạo ra keo dán với nguyên liệu chính từ tinh bột sắn tự nhiên, nhóm nghiên cứu phối trộn nguyên liệu với hóa chất đã được chuẩn bị trước như NaOH, borax, nước ở 2 bể phản ứng, bể khuấy trộn tạo ra hỗn hợp keo dán. Kết hợp với các hóa chất phụ gia khác để keo có sự ổn định độ nhớt, có khả năng nhanh khô chống hồi ẩm, tăng cứng, tính kháng khuẩn để bảo quản hệ keo. Hỗn hợp này được tạo thành ở nhiệt độ phòng, thời gian đủ để phản ứng xảy ra đạt chất lượng cao. Keo dán từ tinh bột tạo thành là sản phẩm phục vụ làm chất kết dính để ghép lớp dùng trong sản xuất giấy cactông sóng.

Bổ sung NaOH vào bể phản ứng (Ảnh: Nhóm nghiên cứu)

Theo KS Nguyễn Thị Hằng, quy trình công nghệ được xây dựng dựa trên công nghệ sản xuất keo dán từ tinh bột trên thế giới và trong nước hiện tại. Vấn đề kỹ thuật được giải quyết trong quy trình này là xác lập được các điều kiện công nghệ ổn định đối với dung dịch keo dán tinh bột, đưa ra điều kiện tối ưu trong việc tạo hỗn hợp như nồng độ tinh bột, NaOH, borax, điều kiện về nhiệt độ, thời gian, tốc độ khuấy, thứ tự bổ sung các hóa chất, xác định được các hóa chất phụ gia cần thiết và mức dùng của chúng như chất ổn định độ nhớt, chất tăng cứng, chất nhanh khô chống hồi ẩm, chất diệt khuẩn, chất phá bọt để thu được sản phẩm keo dán từ tinh bột đạt chất lượng ổn định.

“Sản phẩm keo dán từ tinh bột phù hợp cho quá trình ghép lớp dùng trong cactông sóng có ưu điểm vượt trội, chẳng hạn như: có độ ổn định và chất lượng cao, có tính kháng khuẩn. Thêm vào đó, việc sử dụng keo dán từ tinh bột còn góp phần cải thiện và ổn định chất lượng giấy (hạn chế sự tách lớp của giấy cactông sóng, khả năng nhanh khô chống hồi ẩm) trong điều kiện khí hậu tại Việt Nam. Sản phẩm keo dán từ tinh bột là một dòng sản phẩm tiềm năng, ổn định, giá thành rẻ có thể khắc phục nhược điểm các dòng sản phẩm keo dán từ tinh bột trong các nhà máy hiện nay. Quy mô sản xuất và điều kiện tiến hành đều khả thi và phù hợp với điều kiện công nghệ ở Việt Nam.”, chủ nhiệm đề tài Nguyễn Thị Hằng cho biết.

Ngoài ra, quy trình công nghệ sản xuất keo dán từ tinh bột phù hợp cho quá trình ghép lớp dùng trong cactông sóng dựa trên các điều kiện công nghệ cơ bản, làm tiền đề cho việc thiết kế, xây dựng thành dây chuyền công nghệ đem lại hiệu quả về mặt kinh tế. Trong quá trình sản xuất không phát sinh khí thải độc hại, nước thải lưu lượng thấp, không phát sinh mùi đặc trưng, có các chỉ số COD, BOD thấp. Bên cạnh đó, keo dán từ tinh bột có thể đánh tơi trong nước và không ảnh hưởng đến việc tái sử dụng các sản phẩm vật liệu giấy bao bì các tông. Vì vậy, quy trình được đánh giá ổn định về công nghệ, đáp ứng được các vấn đề về môi trường.

Hiệu quả kinh tế và kỹ thuật

Mẫu tấm cactông sóng được hoàn thành tại Công ty Cổ phần Công nghệ Tri Việt (Ảnh: Nhóm nghiên cứu)

Sản phẩm của đề tài đã được ứng dụng thử nghiệm tại Công ty Cổ phần Công nghệ Tri Việt kết quả cho thấy, chất lượng sản phẩm giấy khi sử dụng keo dán từ tinh bột của đề tài tương đương với không sử dụng (quy trình công nghệ hiện tại của Công ty). Việc sử dụng keo dán của đề tài không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm hiện tại của Công ty. Mặt khác, sau khi sản xuất để lưu kho, sản phẩm không có hiện tượng tách lớp, cong vênh cho thấy hiệu quả khi sử dụng keo dán của đề tài. Sản phẩm không có phản hồi về chất lượng của khách hàng khi sử dụng.

Ngoài ra, tại Công ty cổ phần Công nghệ Tri Việt đang sử dụng mức dùng keo khoảng 100g/m² giấy tuy nhiên với sản phẩm keo tại đề tài, mức dùng keo khoảng 80 g/m² giấy. Hơn nữa, sản phẩm của đề tài sử dụng tinh bột sắn tự nhiên làm nguyên liệu chính nên giá thành thấp so với tinh bột biến tính. Bên cạnh đó, sản phẩm cũng sử dụng hóa chất thông thường, dễ kiếm, dễ sử dụng. Trong quá trình sản xuất không sử dụng nhiệt, tiết kiệm năng lượng, tận dụng được nhiệt độ của NaOH khi tỏa ra làm chín một phần tinh bột, có thể chế tạo ở điều kiện môi trường tự nhiên. Như vậy, qua các phân tích cho thấy sản xuất keo dán từ tinh bột sẽ đem lại hiệu quả về kinh tế và kỹ thuật, có tiềm năng để phát triển dòng keo dán ổn định, chất lượng cao. 

Ngày nay, tinh bột được coi là chất kết dính quan trọng trong công đoạn gia công hòm hộp và được sử dụng rộng rãi bởi những ưu điểm vượt trội và khả năng phân hủy sinh học cao. Do đó, việc nghiên cứu thành công công nghệ sản xuất keo dán từ tinh bột có độ ổn định và chất lượng cao để ghép lớp dùng trong sản xuất giấy cactông sóng không chỉ khẳng định năng lực làm chủ công nghệ của các nhà nghiên cứu trong nước mà còn góp phần quan trọng làm tăng hiệu quả kinh tế của ngành sản xuất giấy nói chung và giấy cactông sóng nói riêng.

Theo Hiệp hội giấy Việt Nam, mức tiêu thụ giấy bao bì ở nước ta trong giai đoạn 2021 đến 2025 dự kiến sẽ tăng 12% nhờ tốc độ đô thị hóa. Sản phẩm giấy bao bì được dùng chủ yếu để đóng gói sản phẩm mua hàng online trong quá trình vận chuyển sẽ thúc đẩy ngành giấy phát triển nhanh chóng. 

Nguồn: khcncongthuong.vn