Những Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Nhuộm Màu Cho Giấy

Date : 12/03/2021

Cơ sở hóa học của hiện tượng nhuộm màu cho giấy

Mối quan hệ giữa phẩm màu và giấy có thể xét trên hai quan điểm:

Những yếu tố có ảnh hưởng đến sự liên kết của chất màu trong tờ giấy, nghĩa là liên quan đến độ bảo lưu của màu.

Những cấu trúc phân tử khác, những điều kiện khác của hệ huyền phù và của máy xeo giấy có ảnh hưởng đến sự phát triển của màu.

Sự bảo lưu của màu

Sự bảo lưu của màu có quan hệ chặt chẽ với sự bảo lưu các thành phần mịn và chất độn. Các chất phụ gia có khuynh hướng hấp thụ lên những cấu tử có bề mặt riêng lớn.Màu trực tiếp có ái lực tự nhiên với xơ sợi do có độ hòa tan thấp. Khi phèn được dùng với hệ màu này, các hạt màu sẽ tương tác với phèn và sẽ có điện tích dương.

Mạch phân tử xenlulo có chứa nhiều nhóm chức và có khả năng tham gia tạo liên kết hydro. Thuốc nhuộm trực tiếp có cấu trúc mạch thẳng hay đồng phẳng chứa các nhóm OH hay NH2 có khả năng tạo liên kết hydro với nhóm OH của mạch xenlulo. Ngoài ra lực vandervan cũng giữ vai trò đáng kể trong sự tạo liên kết giữa phân tử màu và bề mặt xơ sợi.

Thuốc nhuộm trực tiếp cation có điện tích dương có thể tương tác với bề mặt xơ sợi điện tích âm. Nếu kết hợp dùng cả phẩm màu trực tiếp điện tích âm và điện tích dương thì sẽ cho kết quả tốt hơn là dùng riêng từng loại.

Màu axit tương tự màu trực tiếp nhưng thiếu độ đồng phẳng trong cấu trúc. Chúng có nhiều nhóm hòa tan nên ngăn chặn sự liên kết tốt giữa màu và xơ sợi. Màu và xơ sợi hơn nữa lại có cùng điện tích bề mặt nên chúng không có lực hút tĩnh điện, do vậy phải dùng thêm chất trợ bảo lưu điện tích dương cùng với màu axit.

Màu kiềm điện tích dương nên nó có lực hút tĩnh điện với xơ sợi.

Khi thêm màu vào huyền phù xơ sợi, một cân bằng được thiết lập giữa các thành phần mịn và xơ sợi. Với màu nhạt, cân bằng tồn tại sao cho hầu hết các phân tử màu (thường là màu trực tiếp) đều được hấp thụ lên sợi. Với màu đậm hơn thì phải thêm hóa chất khác vào để làm dịch chuyển cân bằng về phía sợi. Phèn hoặc các chất keo thuộc hệ gia keo có thể dùng cho mục đích này.

Các tác động khác để thúc đẩy cao hơn độ bảo lưu màu là: gia nhiệt cho hỗn hợp huyền phù, thêm muối hoặc phèn trong huyền phù bột đã gia màu hoặc dùng trợ bảo lưu.

Các chất tăng trợ bảo lưu là những polymer mang điện tích cao, trọng lượng phân tử thấp và có chứa các cấu tạo phân tử như chất gia cường ướt.

Các chất nhựa gia cường ướt và tinh bột cation cũng góp phần cung cấp điện tích dương cho chất màu và cải thiện độ bảo lưu của chất màu trong quá trình xeo giấy.

nhuom-mau-giay

Những tương tác ảnh hưởng đến sự phát triển màu

Loại nguyên liệu thứ hai liên quan đến hóa học về giấy và hóa chất màu bao gồm những tương tác ảnh hưởng đến sự phát triển màu có được từ hệ chất màu sử dụng.

Ví dụ như sự tương tác của Cl2 và ClO2 hiện diện trong hệ thống máy xeo giấy như tác chất kiểm tra vi sinh. Nếu hàm lượng những chất này không được kiểm tra cẩn thận, chúng có thể phản ứng với thuốc nhuộm và làm vô hiệu thuốc nhuộm.

Các hóa chất sử dụng ảnh hưởng đến quá trình nhuộm màu

Phèn : Phèn được sử dụng trong hệ thống axit, nếu gia phèn vào sau màu, phèn làm tăng sự bảo lưu các màu có ái lực thấp với xơ sợi. Phèn có khuynh hướng giảm độ sáng của giấy màu. Khi gia phèn trước khi cho màu có thể giảm độ bền và độ sáng của màu và có thể làm thay đổi đặc tính hai mặt của tờ giấy.

Chất bảo lưu: Có thể ảnh hưởng đến việc bảo lưu màu, chất bảo lưu cationic có thể làm thay đổi độ sáng (brightness) tương tự như chất làm mất độ sáng, các polymer trọng lượng phân tử cao làm giảm độ sáng của màu.

Chất cầm màu: Là polymer trọng lượng phân tử thấp, điện tích dương cao được sử dụng để cải thiện bảo lưu thuốc nhuộm, nên cho vào trước màu trực tiếp và màu phân tán. Nhìn chung các chất phụ gia cationic có khuynh hướng làm nhạt màu, giảm độ bền với ánh sáng và tạo tính hai mặt của tờ giấy. Sử dụng tác nhân cầm màu anion trong việc liên kết với màu bazơ.

Chất khử bọt, chất diệt khuẩn: các phụ gia này có thể phản ứng với màu và pigment màu tạo kết tủa, kết tụ hoặc phá hủy thuốc nhuộm. Vì vậy, điểm gia hóa chất và thuốc nhuộm phải được lựa chọn để tránh sự tiếp xúc trực tiếp.

Liều lượng hóa chất sử dụng: Do thuốc nhuộm phản ứng với các chất phụ gia khác, sự khác nhau về liều lượng sử dụng các chất phụ gia dẫn đến kết quả nhuộm màu khác nhau. Ví dụ : sự thay đổi liều lượng sử dụng chất bảo lưu làm thay đổi phần trăm chất độn giữ lại trên giấy, điều này làm thay đổi đặc tính quang học của giấy, sự bảo lưu những xơ sợi mịn cũng thay đổi, vì xơ sợi mịn bắt màu mạnh hơn xơ sợi nên màu của giấy cũng thay đổi.

Thứ tự gia hóa chất: Thứ tự gia thuốc nhuộm và những hóa chất khác là vấn đề quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả nhuộm màu. Khi sử dụng các hóa chất mang điện tích khác nhau cần tránh sự tiếp xúc giữa chúng trước khi được khuấy trộn vào dung dịch bột.

Nếu thuốc nhuộm được gia vào bể thì lượng chất khác sử dụng phải thích hợp để đảm bảo sự đồng đều trong sản phẩm. Sản xuất giấy trong môi trường axit, gia thuốc nhuộm vào trước keo và phèn, cũng có thể gia keo vào trước thuốc nhuộm, nhưng nếu gia phèn trước thuốc nhuộm thì độ bền màu giảm.

Thuốc nhuộm chỉ gia vào giấy với một lượng nhỏ nên không có ảnh hưởng nhiều đến tính chất giấy. Do đó vẫn phối chế các nguyên liệu với các phụ gia đem xeo handsheet rồi đo độ màu, ta được tọa độ màu a*, b*, L* của giấy rồi đem phối màu theo yêu cầu của khách hàng trên máy tính từ đó ta có thể chọn lựa màu thích hợp, lượng dùng hay xác định tỉ lệ màu pha chế phù hợp.