BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
*****************

PHẠM THỊ PHƯƠNG NHI

THỬ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ NHUỘM MÀU
TRÊN GIẤY CARTON

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH LÂM NGHIỆP

Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 07 năm 2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
*****************

PHẠM THỊ PHƯƠNG NHI

THỬ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ NHUỘM MÀU
TRÊN GIẤY CARTON

Ngành: Lâm Nghiệp

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Người hướng dẫn: ThS. LÊ TIỂU ANH THƯ

Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 07 năm 2011

i


LỜI CẢM ƠN
• Lời đầu tiên xin cảm ơn ba mẹ, người đã sinh thành, nuôi dưỡng và
tạo mọi điều kiện cho tôi có ngày hôm nay.
• Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của quí thầy cô trường
Đại học Nông Lâm Tp.HCM, đặc biệt là các thầy cô trong khoa Lâm
Nghiệp đã truyền đạt cho tôi nhiều kiến thức quí báu trong quá trình
học tập tại trường.
• Xin cảm ơn chân thành sâu sắc đến cô Lê Tiểu Anh Thư đã tận tình
hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.
• Xin cảm ơn ban lãnh đạo cùng tập thể cán bộ công nhân viên công ty
giấy Sài Gòn Mỹ Xuân .
• Xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã giúp đỡ và động viên
tôi để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này.
Sinh viên thực hiện
PHẠM THỊ PHƯƠNG NHI

ii


TÓM TẮT
 

TL01 và TL02 là 2 mặt hàng đang được sản xuất tại công ty, để phân biệt 2 mẫu sản
phẩm này ta dựa vào màu sắc của chúng. Đề tài “ Thử nghiệm đánh giá kết quả

nhuộm màu trên giấy carton” đã được thực hiện tại phòng thí nghiệm công ty giấy
Sài Gòn- Mỹ Xuân, nhằm tìm được tỷ lệ phối tối ưu cho ra màu của hai mẫu TL01
và TL02 bằng việc sử dụng màu của ba nhà cung cấp Ciba; Clariant; và TPH để có
sự so sánh. Cuối cùng sau khi đã có được tỷ lệ phối tối ưu cho màu của mỗi nhà
cung cấp ta sẽ cùng lúc xeo lặp lại các mẫu theo tỷ lệ phối này trong cùng một điều
kiện và lấy lại nước sau xeo đem đo độ màu để so sánh độ màu trong nước sau xeo
khi dùng màu của 3 nhà cung cấp này có sự khác nhau như thế nào. Bên cạnh đó
một thí nghiệm khác sử dụng 2 màu vàng và màu cam của 3 nhà cung cấp trên được
tiến hành để đưa ra kết luận về khả năng bắt màu của chúng khi phối trộn 2 màu này
vào bột. Với mức dùng màu lần lượt là:
- Mẫu 1: 0.5 (g) vàng : 0.5 (g) cam;
- Mẫu 2: 1 (g) vàng: 1 (g) cam;
- Mẫu 3: 1.5 (g) vàng: 1.5 (g) cam.
Trong đề tài này nguyên liệu dùng nghiên cứu là bột OCC xớ dài, đem đi phối trộn
với phẩm nhuộm theo tỷ lệ cân chỉnh sau mỗi lần thí nghiệm rồi đem xeo
handsheet. Sấy mẫu xeo được rồi đem đo tọa độ màu ( L*; a*; b*). Mặt khác lấy lại
nước sau xeo mẫu để đo độ màu trong nước. Lưu ý: chỉ lấy nước sau xeo của mẫu
giống với màu của mẫu làm chuẩn.
Kết quả đạt được:
- Tỷ lệ phối của màu Ciba là tối ưu so với màu của Clariant và TPH.
- Độ màu trong nước khi sử dụng màu hãng Ciba là thấp nhất.
- Khả năng bắt màu của màu vàng và màu cam Ciba là cao nhất so với màu của 2
nhà cung cấp còn lại.
TP. HCM, ngày 15 tháng 6 năm 2011

iii


MỤC LỤC
TRANG

Trang tựa ...................................................................................................................... i
Lời cảm ơn ..................................................................................................................ii
Tóm tắt ...................................................................................................................... iii
Mục lục....................................................................................................................... iv
Bảng danh mục các ký tự viết tắt ............................................................................... vi
Danh sách các bảng ..................................................................................................vii
Danh sách các hình.................................................................................................. viii
Chương 1 MỞ ĐẦU ................................................................................................. 1
1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................ 1
1.2. Mục đích nghiên cứu ........................................................................................... 2
1.3. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................. 2
Chương 2 TỔNG QUAN ......................................................................................... 3
2.1 Tổng quan về phẩm màu ...................................................................................... 3
2.1.1.

Lý thuyết cơ bản về màu sắc ........................................................................ 3

2.1.2. Phân loại thuốc nhuộm ..................................................................................... 3
2.1.2.1. Bột màu phân tán ..........................................................................................4
2.1.2.2. Phẩm màu tổng hợp .......................................................................................4
2.1.2.3. Phẩm màu trực tiếp .......................................................................................6
2.1.2.4. Màu huỳnh quang (OBA) .............................................................................7
2.2. Cơ sở hóa học của hiện tượng nhuộm màu cho giấy .......................................... 7
2.2.1. Sự bảo lưu của màu .......................................................................................... 7
2.2.2. Những tương tác ảnh hưởng đến sự phát triển màu ......................................... 8
2.2.2.1. Các yếu tố có ảnh hưởng đến sự phát triển màu là: ...................................... 8
2.2.2.2. Các nhân tố ảnh hưởng đến hiệu quả nhuộm màu ........................................9
2.2.3. Các hóa chất sử dụng ảnh hưởng đến quá trình nhuộm màu ........................... 9

iv



2.2.4. Kỹ thuật nhuộm .............................................................................................. 10
2.2.4.1. Tóm tắt tính chất vật liệu ............................................................................11
2.2.4.2. Cơ chế nhuộm .............................................................................................12
2.3 Không gian màu CIE LAB ................................................................................. 14
Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................... 17
3.1. Nội dung nghiên cứu ......................................................................................... 17
3.2. Nguyên liệu sử dụng ......................................................................................... 17
3.2.1. Nguyên liệu: ................................................................................................... 17
3.2.2. Màu sử dụng: .................................................................................................. 17
3.3. Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm .......................................................................... 18
3.3.1. Dụng cụ thí nghiệm ........................................................................................ 18
3.3.2. Thiết bị thí nghiệm ......................................................................................... 18
3.4. Phương pháp nghiên cứu: .................................................................................. 19
3.4.1. Chuẩn bị bột: .................................................................................................. 20
3.4.2. Xeo tờ handsheet: ........................................................................................... 21
3.4.3. Đo tọa độ màu ................................................................................................ 21
3.5 Tiến hành thí nghiệm ......................................................................................... 21
3.5.1. Thí nghiệm 1 .................................................................................................. 21
3.5.2. Thí nghiệm 2 .................................................................................................. 26
3.5.3. Thí nghiệm 3 .................................................................................................. 27
3.5.4. Thí nghiệm 4 .................................................................................................. 29
3.5.5. Thí nghiệm 5 .................................................................................................. 30
3.6 Xử lý số liệu ....................................................................................................... 32
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................. 33
4.1. Thử nghiệm tìm ra tỷ lệ phối màu cho giấy theo 2 mẫu chuẩn TL01 và TL02 33
4.1.1 Tỷ lệ phối cho mẫu TL01 với màu của CiBa .................................................. 33
4.1.2 Tỷ lệ phối cho mẫu TL02 với màu của CiBa .................................................. 34
4.1.3 Tỷ lệ phối màu cho mẫu TL01 của màu Clariant ........................................... 35

4.1.4 Tỷ lệ phối màu cho mẫu TL02 của màu Clariant ........................................... 35

v


4.1.5 Tỷ lệ phối màu cho mẫu TL01 của màu Thuận Phát Hưng ............................ 36
4.2 Kiểm tra và so sánh độ màu nước sau xeo của các mẫu đạt chuẩn ................... 37
4.2.1 Độ màu 3 mẫu TL01 đạt chuẩn với màu Clariant, Ciba và TPH .................... 37
4.2.2. Độ màu 3 mẫu TL02 đạt chuẩn với màu Clariant, Ciba, và TPH ................. 38
4.3 So sánh cường độ lên màu của hỗn hợp màu vàng và màu cam với màu của 3
nhà cung cấp khác nhau: Clariant, CiBa và Thuận Phát Hưng, trong điều kiện mẫu
thí nghiệm chỉ phối trộn 2 màu này và phèn. ........................................................... 39
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................. 41
5.1. Kết luận ............................................................................................................ 41
5.2. Kiến nghị .......................................................................................................... 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 44
PHỤ LỤC ................................................................................................................ 45
 

vi


BẢNG DANH MỤC CÁC KÍ TỰ VIẾT TẮT
Kí hiệu

Ý nghĩa

TL01

Test Liner 01


TL02

Test Liner 02

KTĐ

Khô tuyệt đối

ADD

Anion Directly Dye

CDD

Cation Directly Dye

TPH

Thuận Phát Hưng

TN

Thí nghiệm

NCC

Nhà cung cấp

vi



DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG

TRANG

Bảng 2.1: Phân loại phẩm nhuộm sử dụng cho mỗi loại xơ sợi .............................. 11 
Bảng 2.2: phân loại sự khác biệt vị trí màu theo ∆E ............................................... 15 
Bảng 2.3: Tọa độ màu giữa mẫu và chuẩn .............................................................. 16 
Bảng 3.1. Tỷ lệ phối màu cho mẫu TL01&TL02 do nhà cung cấp Clariant đưa ra 22 
Bảng 3.2: Biểu mẫu xác lập giá trị mức dùng màu Clariant ................................... 25 
Bảng 3.3: Tỷ lệ phối màu của nhà cung cấp CiBa đưa ra ....................................... 26 
Bảng 3.4: Biểu mẫu xác lập mức dùng màu CiBa .................................................. 27 
Bảng 3.5: Tỷ lệ phối màu cho mẫu đầu tiên đối với màu Thuận Phát Hưng .......... 28 
Bảng 3.6: Biểu mẫu xác lập giá trị sử dụng màu Thuận Phát Hưng ....................... 28 
Bảng 3.7: Kết quả mức dùng màu chuẩn của thí nghiệm 1, 2 và 3 ......................... 29 
Bảng 3.8: Mức dùng màu cho mẫu .......................................................................... 30 

vii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 2.1: Hấp thụ thuốc nhuộm bởi bề mặt sợi ...................................................... 12 
Hình 2.2: Tọa độ màu CIE LAB ............................................................................. 14 
Hình 2.3 : Minh họa kết quả tính trên tọa độ màu ................................................... 16 

Hình 3.1: Sơ đồ thí nghiệm chung .......................................................................... 19 
Hình 3.2: Sơ đồ cân chỉnh mức dùng màu phối trộn .............................................. 24 
Hình 3.3: Quy trình làm mẫu xác định cường độ lên màu của mỗi mẫu handsheet 31 
Hình 4.1: Biểu đồ so sánh tọa độ màu giữa mẫu TL01 và mẫu 8- Ciba ................. 33 
Hình 4.2: Biểu đồ so sánh tọa độ màu giữa Mẫu TL02 và Mẫu 6- Ciba ............... 34 
Hình 4.3: Biểu đồ so sánh tọa độ màu giữa Mẫu TL01 và Mẫu 7- Clariant ........... 35 
Hình 4.4: Biểu đồ so sánh giữa mẫu TL02 và mẫu 6- Clariant .............................. 36 
Hình 4.5: Biểu đồ so sánh tọa độ màu giữa Mẫu TL01 và Mẫu 4- TPH ................ 36 
Hình 4.6: Biểu đồ so sánh tọa độ màu của mẫu chuẩn TL02 và mẫu 4- TPH ........ 37 
Hình 4.7: Biểu đồ so sánh độ màu của nước sau xeo mẫu TL01 ............................ 38 
Hình 4.8: Biểu đồ so sánh độ màu của nước sau xeo mẫu TL02 ........................... 38 
Hình 4.9: So sánh cường độ lên màu ...................................................................... 39 

 

 

viii


 
 

Chương 1
MỞ ĐẦU
 

1.1. Đặt vấn đề
Các chất màu dùng trong công nghiệp giấy với nhiều lý do, vừa mang vẻ mỹ quan
vừa để mã hóa nhận biết sản phẩm. Việc chọn màu cho thích hợp phụ thuộc vào

nhiều yếu tố như yêu cầu sử dụng cuối cùng, các tính chất lý hóa, các đặc tính tồn
trữ.
Có thể dùng một trong bốn nhóm màu sau:
- Pigment (bột màu phân tán)
- Phẩm nhuộm tổng hợp
- Phẩm nhuộm trực tiếp
- Phẩm nhuộm huỳnh quang
Các phẩm màu khác nhau về tính chất vật lý, tính chất hóa học, độ bền, độ tương
tác với xenlulose,khoảng pH hiệu quả, độ hòa tan…Mặc khác, các nhà cung cấp
khác nhau cũng cho ra những dòng phẩm nhuộm với những ưu, nhược điểm khác
nhau nhằm mang tính chất cạnh tranh.
Trong quá trình sản xuất có sử dụng phẩm nhuộm, đã làm nảy sinh một vấn đề khác
là độ màu tồn đọng trong nước thải gây ảnh hưởng đến nguồn nước tiếp nhận.
Vấn đề đặt ra ở đây là, làm sao có thể chọn được nhà cung cấp phẩm nhuộm thích
hợp với điều kiện sản xuất và yêu cầu sản phẩm đầu ra của nhà máy, để chi phí sản
xuất là thấp nhất, độ màu trong nước thải được hạn chế đến mức tối đa, nhằm góp
phần giảm độ màu trong nước thải sẽ giảm được nguy cơ ô nhiễm nguồn nước tiếp
nhận.

1


1.2. Mục đích nghiên cứu
-

Tìm tỷ lệ phối màu thích hợp khi thử nghiệm lần lượt trên màu của 3 nhà

cung cấp Ciba, Clariant, TPH để cho ra mẫu có màu sắc giống với giấy TL01 và
TL02 đang sản xuất tại công ty được chọn làm mẫu chuẩn.
- So sánh độ màu trong nước sau xeo mẫu đã đạt chuẩn, để giải quyết vấn đề màu

tồn đọng trong nước thải của nhà máy khi ra môi trường.
- So sánh cường độ lên màu của 2 màu vàng và màu cam do 3 hãng trên cung cấp
từ đó đưa ra kết luận về khả năng bắt màu lên xơ sợi giữa màu của 3 nhà cung
cấp trên.
1.3. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu thực hiện trong phòng thí nghiệm của công ty Cổ Phần Giấy Sài
Gòn.
Do thời gian thực tập, khảo sát và làm thí nghiệm trong hai tháng tôi chỉ nghiên cứu
đánh giá việc sử dụng phẩm nhuộm trên mẫu bằng cách đo tọa độ màu và kết quả
thu được trong điều kiện phòng thí nghiệm thông qua những thông số cố định như
định lượng mẫu, khối lượng bột KTĐ sử dụng, thời gian khuấy trộn, thời gian chờ.
Những vấn đề nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhuộm màu như:
nhiệt độ, độ nghiền, pH…thì không được đề cập đến trong nội dung đề tài.
 

2


 
 

Chương 2
TỔNG QUAN
 

2.1 Tổng quan về phẩm màu
2.1.1. Lý thuyết cơ bản về màu sắc
Thuốc nhuộm có những màu sắc khác nhau là do chúng có khả năng hấp thụ
chọn lọc các tia thấy được của quang phổ ánh sáng mặt trời. Mọi vật xung quanh ta
có muôn màu muôn vẻ cũng là do chúng có khả năng hấp thụ và phản xạ những tia

sáng khác nhau:
- Vật có màu đen là do hấp thụ hoàn toàn tia tới thấy được
- Vật có màu trắng là do phản xạ hoàn toàn tia tới thấy được
- Vật chỉ hấp thụ một phần những tia tới và phản xạ phần còn lại với tỉ lệ các tia
phản xạ gần bằng nhau thì có màu xám. Nếu trong số các tia phản xạ có một
vài tia trội hơn thì vật sẽ có màu đa sắc, chỉ phản xạ một tia duy nhất thì có
màu đơn sắc.
2.1.2. Phân loại thuốc nhuộm
¾ Tên gọi thuốc nhuộm
Gồm ba phần:
• Phần 1: Để chỉ lớp thuốc nhuộm, viết bằng chữ đầy đủ, thường là tiếng anh, chỉ
tên lớp thuốc nhuộm theo phân lớp kỹ thuật như: trực tiếp, acid…hoặc có thể
dùng tên riêng của hãng sản xuất phải hiểu nó thuộc nhóm thuốc nhuộm nào.
• Phần 2: Dùng để chỉ màu, thường là các tính từ chỉ màu thuốc nhuộm, có thể là
màu đơn hoặc màu kép (thường bằng tiếng anh).
• Phần 3: Là chữ cái và số dùng để chỉ:
- Ánh màu (thường dùng là L)

3


- Độ bền màu, hàm lượng thuốc nhuộm
- Các đặc tính khác
Để chỉ cường độ các màu người ta thường dùng hai chữ cái liền nhau như: BB, RR,
GG, hoặc đặt chữ số trước các chữ cái như: 2B, 6B,2R…Chữ số càng lớn màu càng
mạnh. Những sắc trung gian được kí hiệu bằng hai chữ cái liền nhau.
¾ Phân loại thuốc nhuộm
2.1.2.1. Bột màu phân tán
Phân làm ba nhóm:
- Bột màu vô cơ tự nhiên

- Bột màu vô cơ tổng hợp
- Bột màu hữu cơ tổng hợp
Loại hữu cơ tổng hợp được xem là quan trọng nhất trong công nghiệp giấy, loại này
không dùng nhuộm màu giấy mà làm thành phần lớp tráng vì nó có đặc tính không
trôi theo nước khi gia công lớp tráng.
Đặc tính của bột màu phân tán:
- Các phân tử không tan
- Độ bền ánh sáng tốt
- Giá trị màu thấp, nghĩa là phải dùng nhiều bột màu để đạt được độ màu như
mong muốn và điều này làm giảm độ bền cho giấy.
- Không có ái lực trực tiếp với xơ sợi và sự tương tác yếu với sợi sẽ nảy sinh ra
sự bảo lưu kém của chúng lên xơi sợi. Để giải quyết vấn đề này người ta
thường dùng thêm phèn. Khi dùng phèn, người ta hiệu chỉnh pH của hệ dưới 5
để giữ bột màu ở dạng hoạt động. ngoài ra còn dùng những chất trợ bảo lưu
thích hợp.
2.1.2.2. Phẩm màu tổng hợp
a. Phẩm màu axít
Dùng nhiều cho nylon và len và một số cũng đựơc dùng cho giấy. Chúng là
những muối tan trong nước, muối kali và natri của các axit hữu cơ mạch vòng có
đặc tính mang màu. Phần lớn các màu axit là màu azo.

4


Màu axit tương tự với màu trực tiếp, hai loại này thật ra không có sự phân biệt rõ
ràng. Màu axit thường có nhiều gốc axit hơn nên có độ tan trong nước lớn hơn
màu trực tiếp.
Đặc tính màu axit:
- Độ tan trong nước cao
- Trong nước nó sẽ tạo dung dịch trung tính hoặc kiềm yếu

- Độ bền ánh sáng ở mức khá trở lên
- Ái lực với xơ sợi thấp, điều này làm cho nước trắng mang màu và thường phải
dùng thêm chất trợ bảo lưu màu.
- Nhạy với nhiệt, có thể bị di chuyển trên máy giấy
- Rất tốt cho sự nhuộm trên máy cán
b. Phẩm kiềm
Phẩm kiềm là những muối clorua, hydro clorua, sunfat hay oxalat của những kiềm
có màu. Dung dịch trong nước cuả các chất này có đặc tính axit và đặc biệt nhạy với
các kiềm tự do. Chúng hòa tan trong những môi trường axit và đây chính là lý do vì
sao người ta hay dùng axit acetic để tạo ra những dung dịch đậm đặc.
Phẩm nhuộm kiềm thường được dùng trong công nghiệp giấy. Chúng hòa tan tốt
trong những rượu methyl, ethyl và isopropyl, cũng như các hóa chất có đặc tính
dung môi như dầu, sáp.
Đặc tính của phẩm kiềm:
- Có bản chất cationic
- Không có ái lực với xenlulose
- Có ái lực cao với các vật liệu có bản chất axit như lignin có mặt với hàm
lượng đáng kể trong những loại bột hóa chưa tẩy trắng hoặc bột cơ.
- Có giá trị màu cao
- Có độ bền ánh sáng ở mức độ trung bình
- Có độ bền kém với axit, kiềm và clo
Từ đó cho thấy phẩm kiềm khi được dùng cho bột đã tẩy trắng cần phải dùng chất
trợ bảo lưu màu.

5


2.1.2.3. Phẩm màu trực tiếp
Phẩm màu trực tiếp là những muối natri của màu axit, chứa các nhóm axit
sulphonic- hoặc carboxylic (để tan trong nước), cấu trúc phân tử thon dài với vài

chuỗi phẳng và các nhóm thơm được xếp trong 1 mặt phẳng đơn. Về mặt hóa học
chúng như màu axit nhưng được biết như màu trực tiếp vì chúng có ái lực với
xenlulo.
Ái lực của hệ màu trực tiếp đối với xenlulo có thể dựa vào độ hòa tan thấp của
chúng. Trong nước thường những phẩm nhuộm này tồn tại như một hệ keo, vài loại
màu trực tiếp còn có thể tạo gel khi dung dịch đựơc bảo quản. Sự phân loại màu
trực tiếp hay màu acid cũng có tính chất ngẫu nhiên. Ái lực do lực Vander Waals và
liên kết hydro. Màu axit có ái lực với xenlulo thấp hơn màu trực tiếp. Có cả điện
tích âm (ADD) hoặc điện tích dương (CDD). Gần đây người ta thừơng dùng phẩm
màu trực tíêp cation để tăng ái lực với xenlulo.
Đặc tính của màu trực tíêp:
- Ái lực cao với xenlulo.
- Tính bảo lưu có thể được cải thiện khi sử dụng phèn hoặc chất trợ bảo lưu,
ngoài ra còn có thể gia nhiệt huyền phù bột sau khi đã cho màu vào. Một cách
khác để cải thiện tính bảo lưu là đưa nhóm cationic vào những phân tử chất
màu axit.
- Có độ bền ánh sáng tốt.
- Có giá trị màu ở mức trung gian.
- Có khuynh hướng tạo những vân đen nếu không được bảo quản cẩn thận
- Thích hợp trong một khoảng pH rộng.
a. Phẩm màu trực tiếp điện tích dương (CDD):
Tác dụng lực hút tĩnh điện lên xơ sợi cellulose điện tích âm. Không cần chất cầm
màu. Chi phí nhuộm màu cao hơn và không kiểm soát được độ bền màu.
b. Phẩm màu trực tiếp điện tích âm (ADD):
Ái lực do lực VanderWaal và liên kết hydro. Lực đẩy tĩnh điện có thể được khắc
phục bởi nước cứng (>15odH, 30oF).

6



Độ bền màu và nhuộm màu nước nên có thể được kiểm soát bằng cách thêm phèn
hoặc chất bền màu (polymer điện tích dương cao, khối lượng phân tử thấp).
Được dùng hơn 90% trong tất cả giấy in, giấy viết và giấy tissue.
2.1.2.4. Màu huỳnh quang (OBA)
Chúng đựơc xem là chất làm trắng quang học, đựơc dùng để làm giấy sáng hơn, vì
vậy sẽ đuợc dùng với bột đã tẩy trắng. Màu huỳnh quang hấp thụ ánh sáng ở vùng
tử ngoại (λ<370 nm) và sẽ phát xạ lại ánh sáng trong vùng xanh của ánh sáng thấy
đựơc (pick hấp thụ là 435nm ± 10) và cho ta hiệu ứng hùynh quang mà dưới ánh
sáng ban ngày, ta sẽ thấy màu trắng sáng, nhờ vậy có thể giấu đi màu vàng của bột
giấy đã được tẩy trắng tới một mức độ hạn chế nào đó. Bất cứ chất nào hấp thụ ánh
sáng tử ngoại cũng làm giảm hiệu quả của màu hùynh quang. Ví dụ: TiO2, đất sét.
CaCO3 phản xạ ánh sáng tử ngoại nên làm tăng hiệu quả của màu hùynh quang.
2.2. Cơ sở hóa học của hiện tượng nhuộm màu cho giấy
Mối quan hệ giữ 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 tử khác, những điều kiện khác của hệ huyền phù và của máy xeo giấy
có ảnh hưởng đến sự phát triển của màu.
2.2.1. 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 tíêp 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. Ngòai ra lực vandervan cũng giữ vai trò đáng kể trong sự tạo liên

kết giữa phân tử màu và bề mặt xơ sợi.

7


-

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 phụ 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 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.
2.2.2. 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.
2.2.2.1. Các yếu tố có ảnh hưởng đến sự phát triển màu là:
- Thành phần sợi
- Loại và hàm lượng chất độn

8


- Chỉ số thoát nước của sợi.
- Thời gian tiếp xúc trước khi tiến hành quá trình tạo hình tờ giấy.
- Loại và hàm lượng chất gia keo.
- Nồng độ phèn và ion nhôm.

- pH, độ axit tổng cộng.
- loại và hàm lượng các loại nhựa và tinh bột.
2.2.2.2. Các nhân tố ảnh hưởng đến hiệu quả nhuộm màu
- pH
- Sự thay đổi huyền phù bột (sự góp màu)
- Độ tự do của bột (độ nghiền)
- Nhiệt độ bột/ nhiệt độ và độ ẩm băng giấy
- Nồng độ
- Thời gian tiếp xúc
- Thứ tự gia hóa chất (phụ gia khác)
- Giấy đứt
- Độ cứng của nước
- Chất bền màu & chất độn
- Điều kiện và phương pháp nhuộm màu
- Xơ sợi thu hồi sau tuyển nổi
2.2.3. 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. Gia phèn trước 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

9


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 m àu 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 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 hường 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.
2.2.4. Kỹ thuật nhuộm
Trong quá trình nhuộm vật liệu hay dung dịch nhuộm phải chuyển động mạnh để
tạo điều kiện cho việc phân bố đều thuốc nhuộm trên mặt xơ sợi, để đạt được độ
đều màu cao nhiệt độ phải tăng đều hoặc không thay đổi, do đó thuốc nhuộm cho

10


vào phải được khuấy trộn thật đều. Dung dịch thuốc nhuộm bổ sung (online) vào
phải được phân tán nhanh chóng trong toàn bộ khối dung dịch.
2.2.4.1. Tóm tắt tính chất vật liệu
Cấu tạo từ những đại phân tử mạch thẳng sắp xếp dọc theo trục xơ với mức độ định
hướng khác nhau, các đại phân tử liên kết với nhau qua các nhóm chức hay liên kết
với nhau bằng lực Van der walls. Có vùng các phân tử sắp xếp chặt chẽ gọi là cấu
trúc tinh thể, ngược lại có vùng sắp xếp không chặt chẽ gọi là cấu trúc vô định hình,
tạo cho xơ có diện tích bề mặt lớn.

Các loại xơ khác nhau có mức hút ẩm khác nhau. Khi nhúng xơ vào nước, sẽ xuất
hiện hiện tượng điện hóa do xơ hấp thụ một số ion từ dung dịch hay do các nhóm
định chức của xơ phân ly, do vậy trên bề mặt xơ và dung dịch có lớp điện kép, hiệu
số điện thế giữa xơ và dung dịch gọi là điện thế màng, đại lượng này phụ thuộc vào
nhiều yếu tố như tính chất xơ sợi, độ pH, sự có mặt của các chất điện ly và nhiệt độ.
Do đặc tính trên mà mỗi loại xơ chỉ nhuộm được bằng vài lớp thuốc nhuộm.
Bảng 2.1: Phân loại phẩm nhuộm sử dụng cho mỗi loại xơ sợi
STT
1
2
3

Loại nguyên liệu
Xơ-sợi gốc cellulose
Xơ-sợi gốc protein
Xơ-sợi cellulose tái sinh

4

Xơ-sợi ester cellulose

5

Xơ-sợi polylacrylic

6
7

Xơ-sợi nylon
Xơ sợi


Loại thuốc nhuộm sử dụng
Azoic, trực tiếp, hoạt tính, lưu hóa, hoàn
nguyên, acid
Acid, phức kim loại, hoạt tính
Azoic, trực tiếp, hoạt tính, lưu hóa, hoàn nguyên
Azoic, hoàn nguyên, phân tán
Cationic, phân tán
Acid, azoic, phức kim loại, hoạt tính, hoàn
nguyên, phân tán
Phân tán

11


2.2.4.2. Cơ chế nhuộm
Giai đọan 1: thuốc nhuộm được hấp thụ bởi bề mặt xơ. Nguyên nhân của sự hấp
thụ này là do trên bề mặt xơ sợi có một trường lực. Quá trình hấp thụ thực tế xảy ra
rất nhanh. Tùy vào cấu trúc của mỗi loại xơ sợi mà thuốc nhuộm đi vào bề mặt
trong dễ dàng hay khó khăn.
Đối với sợi thành mỏng chổi hoá tốt thuốc nhuộm được hấp thụ tốt trên bề mặt xơ
sợi, còn đối với sợi có thành dầy thuốc nhuộm hoạt tính cũng có thể dễ dàng xâm
nhập vào bề mặt trong của xơ sợi.

a) Sợi thành mỏng

b) Sợi thành dày

Hình 2.1: Hấp thụ thuốc nhuộm bởi bề mặt sợi
Giai đọan 2: giai đoạn khuếch tán dung dịch vào xơ, xảy ra trong một thời gian dài.

Việc khuấy trộn dung dịch nhuộm đều đặn sẽ làm tốc độ khuếch tán của thuốc
nhuộm trong dung dịch tăng lên làm tốc độ nhuộm tăng theo.
Đặc điểm và tính chất của xơ cũng như cấu tạo và tính chất của thuốc nhuộm có ảnh
hưởng đến tốc độ khuếch tán. Xơ sợi nở càng to thì sự khuếch tán thuốc nhuộm vào
xơ sợi càng dễ do khoảng trống giữa các phân tử tăng lên (nói cách khác: xơ nào hút
ẩm cao thì dễ nhuộm).

12


Cấu tạo và tính chất của thuốc nhuộm cũng ảnh hưởng đến quá trình nhuộm, khi
hòa tan thuốc nhuộm vào nước thì sẽ thu được những hạt liên hợp của nhiều phân tử
thuốc nhuộm với những kích thước khác nhau. Kích thước hạt càng lớn thì tốc độ
khuếch tán càng chậm. Với những thuốc nhuộm không tan trong nước, trong dung
dịch chúng nằm lơ lửng ở trạng thái huyền phù, phải nhờ tác dụng của chất hoạt
động bề mặt, nhiệt độ và sự khuấy trộn thì các hạt liên hợp lớn mới phá vỡ thành
các hạt có kích thước nhỏ nhất để dễ dàng thâm nhập vào xơ sợi.
Giai đọan 3: giai đọan cố định màu trên xơ. Trong giai đoạn này thuốc nhuộm và
xơ phát sinh ra các lực tác dụng tương hỗ, nhờ đó thuốc nhuộm được giữ chặt trên
xơ.
9 Động học quá trình nhuộm: gồm 4 giai đọan
- Các hạt thuốc nhuộm khuếch tán từ dung dịch đến bề mặt ngoài của xơ
- Hấp thụ lên bề mặt xơ
- Khuếch tán từ ngoài cào sâu bên trong lỏi xơ
- Thuốc nhuộm thực hiện liên kết bám dính vào xơ.
9 Sự khuếch tán thuốc nhuộm vào xơ
Khuếch tán là sự chuyển động của các phân tử tuân theo quy luật phân bố vật chất
không phải do tác dụng của ngoại lực. Thuốc nhuộm khuếch tán trong xơ chậm hơn
trong nước từ 1000-10000 lần do:
- Kích thước phân tử thuốc nhuộm không nhỏ hơn kích thước mao quản bao

nhiêu
- Trở lực không gian của các mao quản lớn
- Quá trình khuếch tán kèm theo quá trình hấp thụ
- Hấp thụ là quá trình chuyển thuốc nhuộm từ dung dịch vào xơ dẫn tới trạng
thái cân bằng, đại lượng hấp thụ cân bằng phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ và
chất trợ nhuộm.
- Nhiệt độ tăng: đại lượng hấp thụ cân bằng giảm
- Nồng độ thuốc nhuộm tăng: trị số tuyệt đối lượng thuốc nhuộm bị hấp phu
tăng lên, song % thuốc nhuộm giảm đi.

13


Để biểu diển quá trình hấp phụ thuốc nhuộm trên xơ ta dùng phương trình đẳng
nhiệt Langmiir: X=

K .C
1+ C

X: độ hấp phụ thuốc nhuộm trên xơ (g/kg)
K: hằng số hấp phụ phụ thuộc nhiệt độ
C: nồng độ thuốc nhuộm trong bể nhuộm
Từ phương trình langmiirta rút ra những kết luận sau:
- Khi tăng nhiệt độ thì K giảm thì X giảm. Tuy nhiên, tổng quá trình nhuộm lại
nhanh, vì khi nhiệt độ tăng thì xơ trương nở mạnh tạo điều kiện cho thuốc nhuộm
khuếch tán vào xơ
- Trong dung dịch loãng thì tỉ lệ % thuốc nhuộm được xơ hấp phụ cao hơn dung
dịch đậm đặc.
Dựa vào phương trình Langmiir ta có thể lập được đồ thị hấp phụ của các thuốc
nhuộm khác nhau. Từ đó có cơ sở để thực hiện ghép màu, thiết kế thời gian và nhiệt

độ nhuộm cho thích hợp
2.3 Không gian màu CIE LAB
Không gian màu CIELAB: là một một hệ thống định nghĩa màu theo 2 trục phân
cực cho ra 2 giá trị a* ; b* và đại lượng thứ 3 là ánh sáng (L).

Hình 2.2: Tọa độ màu CIE LAB
 

14


Không gian màu CIE LAB được sử dụng nhiều nhất cho việc đo màu vật thể (mực
in), thí dụ, để tìm một công thức hay kiểm tra màu của vật thể. Các tông màu và độ
bão hòa màu được vẽ trên các trục a* và b*. Trục a chạy từ -a* (Green) đến
+a*(Red) và trục b chạy từ -b*(Blue) đến +b*(Yellow). Trục độ sáng L* có giá trị
từ 0 (đen ở đáy) đến 100 (trắng ở đỉnh).
Công thức:
∆c* = mẫu – chuẩn : đây được hiểu là thước đo sắc độ, diễn tả sự khác nhau về sắc
độ giữa mẫu và chuẩn.
• Với C* =

: giá trị cường độ lên màu của mẫu

∆a* = mẫu – chuẩn
• ∆a* nhận giá trị dương thì mẫu đỏ hơn so với chuẩn
• ∆a* nhận giá trị âm thì mẫu xanh hơn so với chuẩn
∆b* = mẫu – chuẩn
• ∆b* nhận giá trị dương thì mẫu vàng hơn so với chuẩn
• ∆b* nhận giá trị âm thì mẫu xanh (tối hơn) so với chuẩn
L* có giá trị càng cao thì mẫu sáng hơn so với chuẩn.

Sự khác biệt vị trí màu giữa mẫu và chuẩn : ∆E
∆E =
Sự khác biệt về vị trí màu có thể được phân loại như sau:
Bảng 2.2: phân loại sự khác biệt vị trí màu theo ∆E

15