EN
Cách Nhũ Tương VAE Cải Thiện Độ Mịn Bề Mặt Giấy
Cơ Chế Tạo Màng và San Phẳng Bề Mặt
Nhũ tương VAE phát huy hiệu quả vượt trội trong việc làm nhẵn bề mặt giấy nhờ khả năng tạo màng của nó. Khi vật liệu khô lại, những hạt polymer siêu nhỏ thực sự kết hợp với nhau để tạo thành một lớp màng liên tục và dẻo phủ trên bề mặt giấy. Quá trình này chủ yếu xảy ra do lực mao dẫn khi độ ẩm bắt đầu bay hơi, sau đó các chuỗi polymer tiếp tục trộn lẫn vào nhau. Điều làm cho VAE khác biệt so với các chất kết dính cứng thông thường là tính chất nhiệt dẻo, cho phép nó bao bọc sát quanh các sợi giấy. Các thử nghiệm cho thấy điều này có thể giảm độ nhám bề mặt khoảng 35%, theo phương pháp đo chuẩn ISO 8791-4. Kết quả là bề mặt phẳng hơn, giúp ngăn mực in lan rộng quá mức trong quá trình in, mà không làm tổn hại đến cấu trúc cơ bản hay độ thoáng khí của bản thân tờ giấy.
Vai trò của kích thước hạt và nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg) trong việc tạo độ nhẵn
Độ mịn của các bề mặt phủ chủ yếu phụ thuộc vào hai tính chất của polymer được sử dụng trong quá trình này: kích thước hạt và nhiệt độ chuyển thủy tinh (gọi tắt là Tg) – tức là nhiệt độ mà tại đó vật liệu chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái mềm. Khi giảm xuống kích thước hạt ở cấp độ nano, khoảng 80 đến 150 nanomet, những hạt cực nhỏ này thực sự có thể len lỏi sâu vào bên trong cấu trúc sợi, lấp đầy các khe hở li ti gây ra cảm giác gồ ghề ở cấp độ vi mô. Nhiệt độ chuyển thủy tinh cũng cần được điều chỉnh tinh tế. Các polymer có Tg thấp hơn sẽ duy trì độ linh hoạt lâu hơn khi khô, nhờ đó mang lại lớp hoàn thiện bề mặt tốt hơn. Tuy nhiên, khi tăng giá trị Tg, vật liệu sẽ trở nên ít bị dính bám hơn trong quá trình lưu trữ ở điều kiện ẩm hoặc khi vận hành qua thiết bị cán ép. Việc tối ưu cả hai yếu tố này thường cho kết quả đo độ mịn Bekk trên 300 giây. Điều này vượt trội rõ rệt so với những gì mà các chất kết dính thông thường có thể đạt được trên các máy phủ tốc độ cao hiện đại.
So sánh hiệu suất độ mịn giữa Nhũ tương VAE và Các Chất kết dính Truyền thống
Đánh giá so sánh với Hồ tinh bột và Nhũ tương Styrene-Butadiene bằng các chỉ số Độ mịn ISO và Bekk
Các bài kiểm tra cho thấy khi xem xét theo phương pháp đo độ rò rỉ khí ISO 8791-4 và tiêu chuẩn độ mịn Bekk, các nhũ tương VAE thực tế hoạt động tốt hơn cả hồ tinh bột lẫn chất kết dính latex styrene-butadiene (SB). Tuy nhiên, chất kết dính từ tinh bột có những hạn chế nhất định. Do cấu trúc phân tử cứng nhắc và xu hướng tạo ra nhiều lỗ nhỏ li ti, chúng thường cho chỉ số Bekk dưới 100 giây và thường tạo thành các lớp màng không đồng đều trên bề mặt. Trong khi đó, dù latex SB cải thiện khả năng chống thấm nước, nó lại dễ nứt khi sấy khô quá nhanh, làm ảnh hưởng đến độ mịn tổng thể. Đây chính là điểm nổi bật của VAE. Nhờ sự cân bằng độc đáo giữa độ nhớt và độ đàn hồi, cùng nhiệt độ chuyển thủy tinh thấp hơn, VAE tạo ra các lớp màng hình thành đồng nhất, không bị lỗi. Những lớp màng này thực sự lấp đầy khá tốt các điểm gồ ghề nhỏ trên bề mặt vật liệu nền. Các thử nghiệm thực tế do các công ty độc lập thực hiện đã xác nhận điều này. Lớp phủ VAE thường đạt chỉ số mịn Bekk trong khoảng từ 200 đến 320 giây, cao hơn khoảng 30 đến 50 phần trăm so với khả năng của tinh bột. Hơn nữa, các lớp phủ này duy trì độ bóng ổn định, không xuất hiện các vùng loang lổ. Đối với các nhà in thực hiện các công việc chất lượng cao, điều này đồng nghĩa với việc mực ít bị lem hơn và kết quả sản xuất nói chung được cải thiện đáng kể.
Tối ưu Hóa Thành Phần Lớp Phủ Bằng Nhũ Tương VAE Để Đạt Độ Mịn Tối Đa
Hiệu Ứng Cộng Hưởng Với Canxi Carbonate Và Các Chất Điều Chỉnh Độ Nhớt
Các nhũ tương VAE hoạt động rất hiệu quả với canxi cacbonat (CaCO3) và điều này giúp tạo ra các bề mặt mịn hơn vì chất độn và polymer thực sự tương tác với nhau theo cách có lợi. Lực căng bề mặt thấp có nghĩa là các hạt canxi cacbonat nhỏ bé này (kích thước dưới 2 micron) được phân bố đều khắp hỗn hợp. Sự phân bố đồng đều này làm giảm các khe hở nhỏ khó chịu và ngăn ngừa sự hình thành các khuyết tật bề mặt. Khi trộn VAE với một số loại chất làm đặc gọi là chất làm đặc kết hợp, sẽ xảy ra một hiện tượng thú vị. Toàn bộ công thức duy trì được đặc tính lưu động tốt bất kể loại ứng suất nào mà nó trải qua. Do đó, trong quá trình thi công, khả năng chảy hoặc chảy xệ sẽ giảm đi, nhưng sau khi thi công, vật liệu vẫn tự san phẳng một cách phù hợp. Điều gì khiến điều này trở nên khả thi? Vâng, VAE có các hạt tự nhiên với kích cỡ từ 0,5 đến 2 micron, vừa khít vào các khoảng trống giữa các hạt sắc tố và bề mặt giấy thực tế ở phía dưới.
Cân bằng hàm lượng chất rắn, trọng lượng lớp phủ và độ bóng—Sự đánh đổi về độ nhẵn mịn
Các dạng nhũ tương VAE hoạt động rất hiệu quả với các công thức có hàm lượng chất rắn cao, thường rơi vào khoảng 55 đến 65% chất rắn. Điều này cho phép các nhà sản xuất áp dụng các lớp phủ mỏng hơn trong khoảng từ 8 đến 12 gam mỗi mét vuông mà vẫn duy trì được bề mặt hoàn thiện mịn. Thêm vào đó, phương pháp này giúp giảm nhu cầu năng lượng sấy khô khoảng 18% so với các công nghệ chất kết dính cũ hơn. Tuy nhiên, có một điểm cần lưu ý ở đây. Khi hàm lượng chất rắn quá cao, nó có xu hướng làm bề mặt bóng hơn mức mong muốn, điều này thực tế có thể ảnh hưởng đến cảm giác khi chạm vào, đặc biệt quan trọng đối với các sản phẩm chất lượng cao cấp. Việc tìm ra mức độ tối ưu dường như nằm ở chính khoảng 8-12 g/m² nói trên. Trong phạm vi này, các thử nghiệm độ mịn Bekk cho giá trị trên 300 giây, và mức độ bóng nằm trong giới hạn mà hầu hết các ứng dụng in ấn xem là chấp nhận được, giữ độ sáng dưới khoảng 65 GU ở góc 75 độ. Đối với các ứng dụng đòi hỏi tính chất tạo màng tốt hơn nữa, các loại VAE có nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg) thấp, dao động từ âm 5 độ C đến 10 độ C, hoạt động đặc biệt hiệu quả. Tuy nhiên, những loại này có thể cần các chất phụ gia đặc biệt gọi là chất điều chỉnh lưu biến để ngăn chúng thấm sâu quá mức vào các vật liệu xốp trong quá trình thi công.
Hướng Dẫn Thực Hiện Thực Tế Cho Máy In Và Máy Phủ
Để đạt được độ hoàn thiện bề mặt nhẵn mịn khi làm việc với chất kết dính dạng nhũ tương VAE, cần chú ý đến một số yếu tố chính dựa trên những gì hiệu quả trong các điều kiện sản xuất thực tế. Trước hết, lớp phủ cần có độ nhớt nằm trong khoảng từ 800 đến 1200 mPa.s. Việc sử dụng các chất làm đặc liên hợp rất hữu ích vì chúng giúp ngăn ngừa hiện tượng vệt sọc khó chịu, đặc biệt khi vận hành ở tốc độ dây chuyền từ 600 đến 1000 mét mỗi phút. Về quá trình sấy khô, có lý do chính đáng khiến phần lớn các cơ sở lựa chọn phương pháp sấy từng giai đoạn. Hãy bắt đầu với nhiệt độ từ 90 đến 110 độ C ở các vùng sấy ban đầu để tránh sự hình thành các bong bóng rộp. Sau đó tăng dần lên mức 110–130 độ C ở các giai đoạn cuối để đảm bảo màng phủ được hình thành đầy đủ. Nồng độ chất rắn nhũ tương VAE cũng rất quan trọng. Cần duy trì ở mức khoảng 12 đến 18 phần trăm so với tổng trọng lượng sắc tố để đạt được sự phân bố đồng đều trên bề mặt. Và đừng quên kiểm soát độ ẩm trong quá trình cuốn lại. Duy trì điều kiện môi trường dưới 60% độ ẩm tương đối sẽ tạo nên sự khác biệt lớn trong việc ngăn ngừa các vấn đề dính tấm sau này.
Để kiểm tra chất lượng, chúng tôi khuyến nghị đo độ mịn Bekk tại ba vị trí khác nhau dọc theo dải nguyên liệu. Giá trị đo được 300 giây hoặc cao hơn cho thấy đây là nguyên liệu loại cao cấp. Tuy nhiên, nếu chỉ số này giảm xuống dưới 200 giây thì cần phải điều chỉnh. Hãy hiệu chỉnh áp lực cán láng trong khoảng từ 100 đến 200 kN/m hoặc tăng hàm lượng VAE thêm khoảng 2 đến 3 phần trăm. Những thay đổi nhỏ này có thể tạo ra sự khác biệt lớn về chất lượng sản phẩm cuối cùng. Cũng đừng quên thực hiện các bài kiểm tra độ bóng ở góc 75 độ hàng tuần vì chúng giúp phát hiện sớm các vấn đề di chuyển chất kết dính. Và luôn nhớ hiệu chuẩn máy đo độ nhớt ngay trước khi bắt đầu mỗi mẻ sản xuất mới. Cần đặc biệt chú ý đến các nền giấy từ sợi tái chế vì chúng thường xốp hơn. Với những vật liệu này, việc sử dụng các hóa chất giữ giữ (retention aids) trong khoảng 0,5 đến 1,5 phần trăm trước khi tráng phủ sẽ mang lại hiệu quả tuyệt vời trong việc hình thành màng VAE đồng đều và đạt được bề mặt phẳng mịn như mong muốn.
Câu hỏi thường gặp
Nhũ tương VAE là gì?
Nhũ tương VAE là một loại polymer được sử dụng trong các lớp phủ để cải thiện độ mịn và tính linh hoạt bề mặt. Nó đặc biệt hiệu quả trong sản xuất giấy để đạt được bề mặt nhẵn mịn hơn.
Kích thước hạt ảnh hưởng như thế nào đến độ mịn bề mặt?
Kích thước hạt nhỏ hơn có thể lấp đầy các khe hở vi mô trong giấy, dẫn đến bề mặt mịn hơn. Các hạt có kích thước từ 80 đến 150 nanomet đặc biệt hiệu quả.
Nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg) có ý nghĩa gì?
Nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg) là nhiệt độ tại đó một polymer chuyển từ trạng thái cứng sang trạng thái dẻo. Giá trị Tg thấp hơn cho phép độ linh hoạt tốt hơn và bề mặt mịn hơn trong quá trình sấy khô.
Nhũ tương VAE so với các chất kết dính khác như thế nào?
Nhũ tương VAE vượt trội hơn các chất kết dính truyền thống như tinh bột và latex styrene-butadiene về việc đạt được điểm mịn Bekk cao hơn, dẫn đến ít khuyết tật bề mặt hơn.
Canxi cacbonat và các chất điều chỉnh lưu biến đóng vai trò gì?
Canxi cacbonat và các chất điều chỉnh lưu biến cải thiện độ mịn của lớp phủ bằng cách nâng cao đặc tính chảy và san phẳng của nhũ tương VAE.