Công nghệ làm giấy “đen” thành giấy trắng - Đào Thanh Khê

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