Công nghệ làm giấy “đen” thành giấy trắng “black paper” to “white paper” making technology

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM<br /> <br /> SỐ 01 THÁNG 10 NĂM 2013<br /> <br /> CÔNG NGHỆ LÀM GIẤY “ĐEN” THÀNH GIẤY TRẮNG<br /> “BL CK P PER” TO “WHITE P PER”- MAKING TECHNOLOGY<br /> Đào Thanh Khê - Lê Thúy Nhung*<br /> TÓM TẮT<br /> Đây là một nghiên cứu làm cho các loại giấy có màu tối, xám, không đƣợc trắng “giấy đen” chuyển thành<br /> màu trắng bằng công nghệ tráng phủ bề mặt.<br /> Trong công nghệ sản xuất giấy trắng ngƣời ta phải trải qua nhiều công đoạn tẩy rửa với nhiều nƣớc và hóa<br /> chất. Lƣợng nƣớc và lƣợng hóa chất xả ra thƣờng khó xử lý, gây ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trƣờng.<br /> Khi ta dùng một loại vật liệu nano tráng phủ trên bề mặt của giấy “đen”, tạo cho giấy có bề mặt trắng sáng,<br /> bóng láng, tăng khả năng in ấn, tăng chất lƣợng hình ảnh và chữ viết, đồng thời làm giảm giá thành sản phẩm nếu<br /> mua giấy trắng từ công nghệ tẩy rữa.<br /> Nhƣ vậy, thay vì ta dùng giấy trắng để làm bao bì thì chúng ta chỉ cần dùng giấy “đen” có lớp tráng phủ, sẽ<br /> giảm đƣợc giá thành mà vẫn tăng chất lƣợng thẩm mỹ. Mặt khác nếu chúng ta dùng giấy “đen” có lớp tráng phủ<br /> trắng thì không cần nhiều công đoạn tẩy, sẽ tránh đƣợc ô nhiễm do nƣớc thải tẩy rửa.<br /> ABSTRACT<br /> The purpose of this research is to focus on making the dark paper “black paper” white by using the surface coating<br /> technology. In paper production technology, one must undergo many stages consisting of washing and bleaching by<br /> a lot of water and detergent chemicals. The amount of water and discharge of chemicals, which are often difficult to<br /> control, cause a serious environmental pollution. When a nano material is coated on the surface of the “black paper”,<br /> it makes this “black paper” white and glossy. This increases considerably printing capability, image and writing<br /> quality, especially reduces the cost of production. Therefore, instead of using the white paper for packaging, we can<br /> use the “black paper” coated white layer. This will not only reduce the cost of production, increase the aesthetic<br /> quality, but also prevent pollution from discharge of chemicals of washing and bleaching stages.<br /> <br /> 1. Nội dung<br /> Hợp chất tráng phủ trên nền giấy đƣợc<br /> nghiên cứu trên cơ sở nhƣ sau:<br /> 1.1. Chất gắn kết (binder): chất này có<br /> nhiệm vụ gắn kết những hạt nano bám phủ<br /> lên bề mặt của giấy. Nó cũng là chất bám<br /> dính trên nền giấy.<br /> Hóa học chất gắn kết dùng trong<br /> công nghệ tráng phủ là các hệ polymer, đặc<br /> trƣng là các chất kết dính nhƣ:<br /> Polyvinyl alcohol,<br /> Polyvinyl alcetat emulsion<br /> <br /> Ethylene-vinylacetate<br /> emulsion<br /> <br /> copolymer<br /> <br /> Tinh bột, (C6H10O5)n<br /> Các chất này có thể phân tán trong nƣớc<br /> ở tốc độ khuấy cao.<br /> <br /> *ThS. Đào Thanh Khê – Lê Thúy Nhung<br /> - Trƣờng ĐH Công nghiệp Thực phẩm Tp.HCM<br /> <br /> 35<br /> <br /> TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ THỰC PHẨM<br /> <br /> 1.2. Chất nền: chất này có nhiệm vụ che<br /> phủ nền màu xám, tối của giấy, nó có khả<br /> năng che phủ toàn bộ bề mặt của giấy “đen”<br /> nó cùng với chất gắn kết tạo sự bám dính<br /> bền vững trên bề mặt giấy.<br /> Chất nền đƣợc nghiên cứu dùng trong<br /> công nghệ này đƣợc là CaCO3, Chất này lấy<br /> nguồn gốc từ bột nhẹ, do đi từ phản ứng<br /> tổng hợp từ Ca(OH)+ CO2 = CaCO3, nên có<br /> cở hạt rất nhỏ có thể đạt nanomet trong quá<br /> trình khuấy và nghiền cùng với nƣớc. Chất<br /> nền khác có thể dùng thay thế là Cao Lanh<br /> trắng, Barisunfalt trắng.<br /> 1.3. Chất nhũ hóa: chất này làm tăng khả<br /> năng ổn định, mềm mại cho hệ chất kết dính.<br /> Chất nhũ hóa có thể dùng: STPP (Na5P3O10),<br /> STPP có thể làm mềm hỗn hợp nhờ khả<br /> năng điện giải các ion, làm phân tán tốt hệ<br /> các chất nền và chất màu trong hệ tráng phủ.<br /> <br /> ĐÀO THANH KHÊ<br /> <br /> 1.4.Chất màu: chất này làm tăng độ<br /> trắng, cùng với chất nền làm tăng khả năng<br /> che phủ bề mặt giấy “đen”, tạo nền trắng<br /> hơn khi dùng CaCO3. TiO2 phân tán trong<br /> nƣớc là hợp chất màu lý tƣởng.<br /> 1.5. Dung môi: dung môi dùng là nƣớc,<br /> có thể kết các hợp chất trên tạo thành hệ nhũ<br /> tƣơng phân tán tốt trên bề mặt của giấy. Sự<br /> kết hợp của nƣớc dễ bay hơi, và hệ polymer<br /> làm cho chất tráng phủ khó thấm vào giấy<br /> tránh hiện tƣợng nhăn nhúm tờ giấy sau khi<br /> tráng phủ.<br /> 2. Phƣơng pháp chuẩn bị<br /> Quá trình nghiên cứu sự phối chế để<br /> đƣa ra toa phối liệu trên là một bài toán tổ<br /> hợp của các chất trên.<br /> Các chất trên đƣợc nghiền trên máy<br /> nghiền bi, với các hạt bi nhỏ 0,5-1cm, thời<br /> gian nghiền 36h. Cỡ hạt của vật liệu <<br /> 100nm<br /> <br /> 3. Sơ đồ thiết bị tráng phủ<br /> <br /> Hình 1: Sơ đồ máy tráng phủ<br /> 1. Cuộn giấy bìa<br /> 4. Trục chuyển liệu<br /> 7. Các trục đánh bóng<br /> 2. Trục kéo căng<br /> 5. Trục ép<br /> 8. Giấy tráng phủ thành<br /> 3. Trục lấy chất vật liệu tráng<br /> 6. Thiết bị sấy<br /> phẩm<br /> <br /> 36<br /> <br /> TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ THỰC PHẨM<br /> <br /> Thuyết minh:<br /> Giấy đen đƣợc chuẩn bị ở Lô (1) khi đi<br /> qua khe hẹp giữa trục (4) và (5) thì đƣợc<br /> tráng phủ một lớp vật liệu tổng hợp mỏng<br /> màu trắng, che phủ toàn bộ bề mặt giấy đen.<br /> Giấy sau khi tráng phủ còn ƣớt, cho qua hệ<br /> thống sấy khô (6)và qua đánh bóng (7) để<br /> làm tăng chất lƣợng bề mặt. Sau khi đánh<br /> bóng giấy đƣợc cuộn lại ở Lô (8). Quá trình<br /> tráng phủ dựa vào tốc độ chuyển động của<br /> các Lô và nồng độ vật liệu tráng phủ đƣợc<br /> chuẩn bị. Giấy sau khi tráng phủ có bề mặt<br /> bóng láng, màu trắng ứng dụng trong công<br /> nghệ bao bì, in ấn.<br /> 4. Kết quả<br /> VẬT LIỆU TỔNG H P<br /> Chất gắn kết<br /> Chất nền<br /> Chất nhũ hoá<br /> Chất màu<br /> Dung môi nƣớc<br /> Tổng<br /> <br /> TRẦN TÍN NGHỊ<br /> <br /> Thử nghiệm tổng hợp nhiều mẫu và dùng<br /> phƣơng pháp tráng phủ thủ công trên giấy<br /> bìa “đen”, với chất nền là CaCO3 cho ra<br /> đƣợc loại giấy có chất lƣợng in ấn tốt, thấm<br /> mực, không lem. Khi in các hình ảnh màu<br /> trên nền phủ cho độ sáng và tƣơng phản tốt.<br /> Khi dùng nhiều loại chất nền khác nhau sẽ<br /> cho các loại giấy có độ trắng khác nhau tùy<br /> theo yêu cầu.<br /> Quan sát các mẫu thấy rằng một trong<br /> những công thức tổng hợp sau cho chất<br /> lƣợng tốt:<br /> <br /> PHẦN KHỐI LƢ NG<br /> 30<br /> 50<br /> 2<br /> 5<br /> 15<br /> 100<br /> <br /> - Các hình ảnh thực nghiệm:<br /> <br /> 37<br /> <br /> TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ THỰC PHẨM<br /> <br /> ĐÀO THANH KHÊ<br /> <br /> (a)<br /> (b)<br /> Hình 2: a) Giấy bìa xám chƣa tráng b) Giấy trắng sau khi tráng<br /> <br /> - Chất lƣợng in ấn:<br /> <br /> (a)<br /> (b)<br /> Hình 3: a) Mẫu in mực nƣớc b) Mẫu in mực laser<br /> 6. Kết luận<br /> Chúng ta có thể tổng hợp các vật liệu<br /> nano dùng cho công nghệ tráng phủ trên bề<br /> mặt giấy ở điều kiện Việt Nam. Từ công<br /> nghệ này chúng ta có thể lấy giấy bìa đen<br /> tráng phủ làm bao bì mà không cần phải lấy<br /> giấy bìa trắng hoặc dùng công nghệ dán,<br /> ghép. Qui trình này đơn giản dễ thực hiện,<br /> giá rẻ có thể ứng dụng tại các nhà máy giấy<br /> để giảm thiểu lƣợng nƣớc tẩy rữa ra môi<br /> trƣờng. Bài viết là một đóng góp nhỏ giúp<br /> bảo vệ môi trƣờng và nâng cao hiệu quả<br /> kinh tế.<br /> 7. Tài liệu tham khảo<br /> [1] Nguyễn Thị Ngọc Bích, Kỹ thuật<br /> cellulose và giấy, Đại Học Bách Khoa<br /> Tp.HCM, 2002.<br /> [2] Hồ sĩ Tráng, Cơ sở hóa học gỗ và<br /> xenloloza tập 1,2, NXB Khoa học và kỹ<br /> thuật, 2005.<br /> <br /> [3] Christopher J. Biermann, Handbook of<br /> Pulping and Papermaking, ACADEMIC<br /> PRESS, 1996.<br /> [4] David R. Lide, ed., CRC Handbook of<br /> Chemistry and Physics, CRC Press/Taylor<br /> and Francis, Boca Raton, FL. If, 2009.<br /> [5] Petrie, Edward M. Handbook of<br /> adhesives and sealants, McGraw-Hill<br /> Companies, Inc, 2000<br /> [6] Geoff A. Giles - Global Pack<br /> Management - GlaxoSmithKline, Food<br /> Packaging<br /> Technology,<br /> Blackwell<br /> Publishing Ltd, 2003.<br /> <br /> 38<br /> <br />