Các Chỉ Tiêu Kiểm Tra Chất Lượng Giấy - Tính Chất Cơ Lý - Smart User

Share on FacebookShare on TwitterShare on LinkedinShare on PinterestShare on Xing

1. Chỉ tiêu cơ lý thứ nhất trong kiểm tra chất lượng giấy: Định lượng

Định lượng rõ ràng là yếu tố căn bản nhất giấy bìa, đó là trọng lượng của 1 đơn vị diện tích giấy

Định lượng có thể tính bằng g/m2, pound/1.000 feet vuông; hoặc trọng lượng tính bằng kg hay pound của một ram giấy (500 tờ) ở một kích thước cụ thể nào đó

Tuy được bán theo trọng lượng, nhưng người mua lại quan tâm tới diện tích giấy. Định lượng căn bản được quy ra phần diện tích giấy mà người mua nhận dược đối với một cân nặng cho trước. VD: với định lượng 50g/m2 thì cứ 1kg giấy người mua sẽ có được 20m2. Khi được thể hiện dưới dạng cân nặng của một ram thì ứng với một cân nặng cho trước người mua sẽ biết được mình có bao nhiêu ram giấy

Trong nghề xeo giấy, định lượng rất quan trọng đối với việc xác định tỷ lệ sản xuất. Đối với máy xeo có khổ giấy và tốc độ nhất định thì tỷ lệ sản xuất mỗi ngày được tính như sau (đơn vị: tấn):

X = khổ máy xeo (m) * Tốc độ máy xeo (m/phút) * Định lượng (g/m2)* 1440/1000000

Tất cả các máy xeo đều được thiết kế để cho ra sản phẩm giấy có định lượng dao động trong một khoảng nhất định. Biên độ dao động càng nhỏ thì hiệu suất máy càng cao

Nhà sản xuất giấy luôn nỗ lực để đạt được mọi đặc điểm cơ lý mong muốn với một định lượng thấp nhất trong khả năng

Các tiêu chuẩn để đo định lượng kiểm tra chất lượng giấy được nêu rõ trong:  TAPPI T 410, SCAN P6, DIN53104 & ISO BSENISO536

2. Chỉ tiêu cơ lý thứ hai trong kiểm tra chất lượng giấy: Tỷ khối/Độ xếp chặt

Tỷ khối là một thông số rất quan trọng khác trong kiểm tra chất lượng giấy – nhất là với giấy in. Tỷ khối là thuật ngữ được dùng để mô tả quan hệ giữa thể tích hay bề dày của giấy với cân nặng. Nó là nghịch đảo của tỷ trọng (cân nặng trên mỗi đơn vị thể tích)

Tỷ khối được tính từ độ dày và định lượng.

Tỷ khối (cm3/g) = độ dày (mm) * định lượng (g/m2)* 1000

Tỷ khối của tờ giấy liên quan tới nhiều tính chất khác của nó. Giảm độ khối, hay nói cách khác là làm tăng tỷ trọng sẽ khiến tờ giấy mịn hơn, láng hơn, đục hơn, sậm màu hơn, kém bền chắc hơn…

Tỷ khối cao rất cần cho các loại giấy thấm, trong khi giấy in – đặc biệt là để in Kinh thánh, tự điển…- thì lại cần tỷ khối thấp

Độ tỷ khối sách: được định nghĩa là độ dày tổng thể tính bằng mm của một số lượng tờ giấy cho trước. Số độ tỷ khối được định nghĩa là số tờ giấy cần để tạo nên độ tỷ khối 25mm, hay ước khỏang 1”

Trình tự đo độ tỷ khối sách được nêu trong các tiêu chuẩn kiểm tra chất lượng giấy quốc tế: TAPPI T 500, SCAN P7 DIN53105, ISO 534, BS: EN ISO20534

3. Chỉ tiêu cơ lý thứ ba trong kiểm tra chất lượng giấy: Độ dày

Đối với một định lượng cho trước, độ dày giúp xác định xem giấy phồng xốp hay được nén chặt như thế nào. Cùng một định lượng, giấy làm từ loại bột được đánh/xử lý kỹ, có nhiều xơ sợi ngắn như bột từ gỗ cứng hay rơm rạ, giấy được nén hay ép chặt sẽ cho độ dày nhỏ hơn (mỏng hơn)

Độ dày của giấy được đo bằng micrometer – là khoảng cách vuông góc giữa hai bề mặt giấy phẳng và song song, được đặt dưới lực nén 1kg/cm2

Độ dày đồng nhất sẽ tốt cho việc cuộn giấy và in liên tục. Độ dày không đều sẽ ảnh hưởng đến một số chỉ tiêu cơ lý như độ chịu bục, độ trong suốt của giấy và tính chất cuộn giấy. Độ dày rất quan trọng đối với giấy làm bìa, giấy in, giấy tụ điện, giấy thấm, vv…

Qui trình chuẩn để đo độ dày được giải thích trong tiêu chuẩn để kiểm tra chất lượng giấy TAPPI T 411

4. Chỉ tiêu cơ lý thứ tư trong kiểm tra chất lượng giấy: Độ chịu uốn

Độ chịu uốn là chỉ tiêu quan trọng thứ tư trong kiểm tra chất lượng giấy có thể được định nghĩa là sự thay đổi có tính hệ thống của tờ giấy từ trạng thái phằng. Độ chịu uốn hình thành từ sự bung ra của tờ giấy do bị ép trong quá trình sản xuất hay sử dụng sau đó.

Độ chịu uốn giấy vẫn đang là vấn đê chất lượng nan giải và tầm quan trọng của nó tăng lên đối với các chủng loại giấy dùng để in tốc độ cao, và giấy dùng trong các quá trình xử lý chuyển đổi đòi hỏi độ chính xác cao

Có ba dạng độ chịu uốn căn bản: độ chịu uốn cơ học, cuốn cấu trúc và cuốn ẩm. Cuốn cơ học phát sinh khi một mặt giấy bị kéo căng vượt quá giới hạn đàn hồi của nó, ví dụ như độ chịu uốn nơi tờ giấy hình thành ở gần lõi cuộn giấy. Cuốn cấu trúc sinh ra do bởi 2 mặt của tờ giấy có sự khác biệt về hàm lượng xơ sợi vụn, chất độn, mật độ xơ sợi hay tính định hướng của xơ sợi quan sát được qua bề dày của tờ giấy

Độ chịu uốn ẩm có thể hình thành khi giấy được in offset. Một mặt bên này có thể hút ẩm nhiều hơn mặt kia, độ ẩm sẽ thóat ra khi được sấy và tờ giấy sẽ bị cuộn về phía mặt khô hơn

Bạn có thể tham khảo qui trình đo độ chịu uốn ở tiêu chuẩn TAPPI T 466 & T520 về kiểm tra chất lượng giấy

5. Chỉ tiêu cơ lý thứ năm trong kiểm tra chất lượng giấy: Tính ổn định kích thước

Khi chuyển từ trạng thái khô sang điểm hút ẩm bão hòa, sợi cellulose (thành phần chính của giấy) sẽ trương nở theo đường kính từ 15-20%. Do phần lớn xơ sợi trong tờ giấy đều đã được định hướng theo hướng vận hành của máy xeo nên việc hút hay khử ẩm của giấy đều sẽ gây ra sự thay đổi kích thước theo chiều ngang CD

Những thay đổi kích thước như thế có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến quá trình in ấn và tác động xấu đến việc sử dụng những vật dụng như thẻ tính. Thay đổi kích thước không đều còn gây ra tình trạng nhăn và cuốn giấy

Thay đổi kích thước xơ sợi trong giấy bắt nguồn từ sự trương nở và co ngót của từng sợi xơ. Rất khó đánh giá chính xác độ trương nở vì tính chất này của các loại xơ sợi để làm giấy khác biệt rất nhiều, và vì các mặt cắt ngang bất kỳ của các sợi xơ khiến khó xác định đúng đường kính của chúng

Những thay đổi về kích thước xơ sợi cùng thành phần độ ẩm là điều rất quan trọng đối với việc sử dụng giấy. Tất cả các loại giấy đều nở ra khi độ ẩm tăng và co rút khi độ ẩm giảm, nhưng tỷ lệ và biên độ thay đổi thì có khác nhau nơi từng loại giấy

Tính ổn định về kích thước của giấy có thể cải thiện được bằng cách tránh không để xơ sợi hút ẩm. Giấy được định hình kỹ sẽ có tính ổn định kích thước cao

6. Chỉ tiêu cơ lý thứ sáu trong kiểm tra chất lượng giấy: Độ định hình

Định hình giấy là một chỉ báo về tính đồng nhất của việc phân bố các xơ sợi và chất độn trong tờ giấy. Tính định hình đóng vai trò quan trọng như phần lớn các đặc điểm khác của giấy

Giấy phải được bền ngay tại những điểm yếu nhất của nó. Tờ giấy được định hình kém sẽ mỏng hơn, kém bền hơn và có nhiều đốm hơn. Những điều này ảnh hưởng tới các tính chất như độ chịu bục, độ trong suốt, độ dày v.v…

Định hình của giấy cũng ảnh hưởng đến khả năng tráng phủ và in ấn của giấy

Không hề có đơn vị hay một phương pháp chuẩn để đo tính định hình của giấy. Đó chỉ là sự đánh giá tương đối hoặc chủ quan

7. Chỉ tiêu cơ lý thứ bảy trong kiểm tra chất lượng giấy: Độ ma sát

Độ ma sát là phản lực sinh ra giữa hai bề mặt tờ giấy hay tờ bìa khi chúng được cho tiếp xúc và cọ sát vào nhau. Tính chất này được đo bởi hệ số ma sát, là tỷ lệ giữa lực ma sát với phản lực vuông góc với hai bề mặt giấy

Độ ma sát có hai thành phần là ma sát tĩnh và ma sát động. Ma sát tĩnh là phản lực chống lại chuyển động ban đầu giữa các bề mặt và ma sát động là phản lực chống lại lực sinh ra khi hai bề mặt trượt lên nhau theo một tốc độ không đổi

Việc đo lực ma sát được ứng dụng trong sản xuất bao bì khi nó thể hiện được rằng một vật chứa như túi xách, bao gói hay thùng cactông sẽ không bị trượt khi đựng hàng hay khi chúng đang ở trong dây chuyền làm bao bì

Tính chất này cũng quan trọng đối với giấy in vì lực ma sát giúp cho các tờ giấy trươt được lên nhau, tránh tình trạng in chồng hai tờ

Trong kiểm tra chất lượng giấy về đo lực ma sát có hai phương pháp đo – hoặc dùng Incline plane đã được giải thích trong TAPPI T 548 và T 815; còn cách thứ hai sử dụng Horizontal Plane trong TAPPI T 549 & T816

8. Chỉ tiêu cơ lý thứ tám trong kiểm tra chất lượng giấy: Máy xeo và các hướng bề mặt

Hướng dọc máy xeo MD và hướng ngang máy xeo CD

Trong hệ thống chuyển động của máy xeo, khi bột đi qua sàng áp thì các xơ sợi đươc định hướng theo chiều dọc

Nếu tốc độ của bột tại mặt cắt thùng đầu bằng/ nhỏ hơn tốc độ lưới thì các xơ sợi đã được định hướng theo chiều dài sẽ sắp xếp lại theo hướng cuốn

Sự định hướng của xơ sợi có thể bị phá vỡ trong giới hạn nhất định khi tốc độ của bột nhỏ hơn tốc độ lưới. Vì thế lúc nào trên tờ giấy ta cũng thấy đa phần các phần tử nhỏ được định hướng theo hướng của máy xeo

Hướng của các phần tử nhỏ này chính là hướng vận hành của máy xeo MD. Hướng mặt cắt CD là hướng của giấy ở vị trí vuông góc với hướng vận hành của máy xeo

Một số tính chất cơ lý thay đổi theo hướng máy xeo và hướng mặt cắt, khi đó chúng sẽ được ghi nhận /báo cáo theo cả hai hướng. Tờ giấy có tất cả các đặc điểm đều như nhau hay gần như giống nhau theo cả hai hướng được gọi là “tờ giấy vuông”

Hướng máy xeo và hướng mặt cắt

Khi giấy được cắt ra thành từng tờ, hướng máy xeo và hướng mặt cắt phải được ghi nhận kỹ và việc cắt tờ giấy phải được thực hiện cho phù hợp với mục đích sử dụng cuối cùng

VD1: Toàn bộ giấy in đều được cắt theo hướng nằm dọc của các phần tử nhỏ (là hướng của đại đa số các phần tử nhỏ)

VD2: Giấy in sách sẽ xếp nếp được dễ và quyển sách mở ra được dễ hơn khi ta bung các tờ giấy ra mà thấy hướng máy xeo được cho chạy lên và xuống trong các trang

VD3: Loại giấy làm nhãn hàng hóa bọc quanh lon ông kim loại và chai lọ sẽ được cắt theo hướng vuông góc với hướng máy xeo để tăng tính đàn hồi thích ứng với lon ống

Hướng hạt dài và hướng hạt ngắn

Tờ giấy được gọi là có hướng hạt dài khi đa số các hạt được sắp xếp theo hướng song song với hướng máy xeo (MD). Tờ giấy được gọi là có hướng hạt ngắn nếu hướng chính của các hạt song song với hướng mặt cắt (CD)

Rất khó xác định chắc chắn MD hay CD của 1 tờ giấy ngoại trừ một phương pháp thô sơ là cắt một sợi giấy dài 2”, rộng 1” rồi đem thấm ướt. Đặt mẩu giấy ướt này lên một bề mặt hoặc lên tay

Khi mẩu giấy khô nó sẽ cong lên. Hướng cong chính là hướng CD bởi vì khi khô giấy sẽ co ngót theo hướng CD hơn là theo hướng MD

9. Chỉ tiêu cơ lý thứ chín trong kiểm tra chất lượng giấy: Độ ẩm

Tất cả các loại giấy đều có một độ ẩm nào đó. Trong kiểm tra chất lượng giấy, độ ẩm trong giấy thay đổi từ 2-12% tùy theo hàm lượng hơi nước, loại bột sử dụng, độ nghiền và hóa chất dùng trong quá trình sản xuất

Phần lớn các tính chất cơ lý của giấy thay đổi theo hàm lượng ẩm độ. Nước làm cho sợi cellulose bị hóa nhựa, làm mối liên kết giữa các sợi xơ bị lỏng và yếu đi

Cả hai tính chất cách điện và hằng số điện môi của giấy đều thay đổi theo độ ẩm. Khả năng hấp thu và phản xạ những dải hồng ngọai và vi sóng của giấy cũng bị ảnh hưởng bởi thành phần độ ẩm. Lượng nước có trong tờ giấy thường được thể hiện dưới dạng %

Lượng nước đóng vai trò quan trọng trong quá trình ép quang, in ấn và gia công. Đối với khía cạnh kinh tế, việc kiểm soát độ ẩm cũng có ý nghĩa đáng kể. Không được cho nước vào

Kiểm soát độ ẩm kém trong kiểm tra chất lượng giấy có thể gây tác dụng ngược lên nhiều tính chất cơ lý của giấy

Độ ẩm tuyệt đối được thể hiện dưới dạng % so với cân nặng của giấy /bìa. Nói chung khi đang tiến hành xét nghiệm thì mẫu giấy chưa được ổn định. Quy trình chuẩn kiểm tra chất lượng giấy về độ ẩm được nêu trong TAPPI T 412 and ISO 287, SCAN P4

10. Chỉ tiêu cơ lý thứ mười trong kiểm tra chất lượng giấy: Độ láng

Đây là thông số rất quan trọng trong kiểm tra chất lượng giấy đối với giấy dùng để in. Độ láng có liên quan tới bề mặt giấy. Đó là độ phẳng của mặt giấy trong những điều kiện thử nghiệm về độ xù xì, độ gợn và khả năng chịu nén

Trong đa số trường hợp sử dụng giấy thì đặc điểm bề mặt giấy được cho là rất quan trọng. Ta thường nghe nói rằng giấy này “láng mịn”, giấy kia “thô ráp”

Những thuật ngữ như “ngoại quan” hay “chất liệu” thường được dùng để mô tả đặc điểm bề mặt của giấy. Độ láng rất quan trọng với giấy viết, vì nó ảnh hưởng tới sự lướt đi dễ dàng hay không của cây viết trên mặt giấy

Vẻ ngoại quan rất quan trọng đối với giấy bao bì vì có liên quan tới khuynh hướng bị trượt đi khi xếp chồng các thùng lên nhau. Độ láng thường sẽ quyết định việc giấy có thể in được hay không. Độ láng cũng có tác động về cảm quan vì giấy thô ráp trông không được đẹp

Đo độ láng (PP Bekk): đây là cách đo gián tiếp độ láng của giấy khi đặt nó dưới lực nén trung bình (100kPa). Quy trình kiểm tra chất lượng giấy về đo láng được mô tả trong TAPPI T 479

Đo độ nhám (PP Sheffield): là cách đo gián tiếp độ láng hay độ nhám của giấy thông qua việc đo dòng khí giữa hai mẫu giấy hình tròn bằng nhau (được ép phía sau bởi một miếng kính phẳng), cả hai là những vòng tròn đồng tâm được ép từ trên xuống. Quy trình kiểm tra chất lượng giấy về đo độ nhám chuẩn được mô tả trong TAPPIT 538

Độ nhám (PP Print-surf): tương tự như PP Sheffield. Quy trình kiểm tra chất lượng giấy về đo độ nhám chuẩn được mô tả trong TAPPI T555

11. Điều hòa nhiệt độ và hơi nước cho giấy

Như đã nói trên, việc kiểm soát hàm lượng ẩm độ của giấy trong kiểm tra chất lượng giấy rất quan trọng và cần được duy trì ổn định trong suốt quá trình gia công giấy. Để giữ cho độ ẩm không đổi thì điều quan trọng là giấy cần phải được điều hòa tốt

Việc điều hòa nhiệt độ và độ ẩm cho giấy cũng quan trọng đối với nhiều quy trình in ấn và gia công. Bên cạnh tác động của độ ẩm đối với các tính chất cơ lý của giấy còn phải xác định việc hình thành tính ổn định của tờ giấy tùy thuộc vào lực nén và lực ma sát

Giấy càng khô thì tính ổn định càng lớn. Các sợi cellulose có tính hút ẩm, nghĩa là chúng dễ hấp thu hơi nước từ môi trường xung quanh

Lượng hơi nước được hấp thu tùy thuộc vào độ ẩm và nhiệt độ không khí tiếp xúc với giấy. Do đó, những đổi thay dù rất nhỏ về nhiệt độ và độ ẩm không khí cũng có thể ảnh hưởng tới kết quả đo lường, kiểm tra

Vì thế cần phải duy trì những điều kiện chuẩn về độ ẩm và nhiệt độ không khí để điều hòa

12. Mặt trong và mặt ngoài /mặt giáp lưới và mặt giáp mền

Còn được gọi là mặt lưới và mặt trên. Mặt giấy tiếp xúc với lô máy xeo trong quá trình sản xuất được gọi là mặt lưới; còn lại là mặt trên. Trước khi có một lớp xơ sợi mỏng tích tụ trên lưới máy thì xơ sợi vụn và chất độn đã thóat bớt ra ngoài, do đó mặt lưới thường có ít xơ sợi vụn và chất độn hơn so với mặt trên

Những tính chất như độ láng, cấu trúc sợi và độ hút mực rất khác nhau giữa 2 mặt trong và ngoài nên cần phải đo ở cả hai mặt. Sự khác nhau này được gọi là tính hai mặt. Giấy có nhiều chất độn hay phụ gia hoặc giấy làm từ bột có sợi ngắn nhiều sẽ thể hiện tính hai mặt này càng rõ

Đối với giấy để in chỉ trên một mặt, tốt nhất là nên in trên mặt ngoài. Tem thư thường được in ở mặt trong rồi mới phủ keo ở mặt ngoài, vì độ láng của mặt này gíup duy trì các chất phủ tốt hơn

Mặt lưới và mặt trên mô tả trên đây là đối với giấy 1 lớp. Còn với giấy/giấy bìa nhiều lớp thì mỗi lớp đều có mặt trong và mặt trên. Mặt trên của lớp tren cùng sẽ là mặt trên của giấy, và mặt trong của lớp dưới cùng là mặt trong của giấy. Việc khác nhau về loại xơ sợi, chất độn và hóa chất dùng cho mỗi lớp đều có lý do kinh tế-công nghệ riêng

Quy trình kiểm tra chất lượng giấy tiêu chuẩn cho chỉ tiêu trên được mô tả trong TAPPI T 455