Quá trình này diễn ra trên bề mặt một xy-lanh sấy khổng lồ mang tên lô Yankee. Để quá trình creping diễn ra hoàn hảo, tờ giấy ẩm phải được kết dính một cách có kiểm soát vào bề mặt kim loại đang ở nhiệt độ rất cao, sau đó bị cạo bật ra bởi một lưỡi dao chuyên dụng.

Chính tại bề mặt phân cách mỏng manh giữa tờ giấy và lô sấy kim loại này, một hệ thống hóa chất (Yankee coating chemistry) tinh vi được ứng dụng để điều khiển lực bám dính. Hệ thống này không hoạt động đơn lẻ mà là sự phối trộn hiệp đồng của ba thành phần cốt lõi: Chất phủ lô (Coating agent), Chất tách lô (Release agent), và Chất điều chỉnh (Modifier agent). Sự cân bằng vi mô của hệ hóa chất này không chỉ quyết định chất lượng cấu trúc nếp gấp của thành phẩm mà còn đóng vai trò như một lớp màng đệm bảo vệ lô Yankee và dao cạo lô.

✴️ Chất phủ lô (TC8566, 8150C): Nền tảng kết dính

✅️ Bản chất và Cấu trúc Polymer: Chất phủ lô đảm nhận nhiệm vụ cốt lõi là tạo ra ái lực kết dính đủ mạnh để giữ băng giấy ướt dính chặt vào lô sấy ngay từ điểm ép, chịu đựng được lực ly tâm trong quá trình quay, và tạo nền tảng neo giữ cho quá trình tạo nếp nhăn tại dao cạo. Bản chất của phủ lô là một loại nhựa nhiệt rắn mang điện tích dương (cationic), có khả năng phản ứng chéo (crosslinking) dưới tác động của nhiệt năng từ mặt lô Yankee.

✅️ Hiệu ứng bảo vệ bề mặt: Một điểm nhấn kỹ thuật thường bị hiểu nhầm là lưỡi dao cạo trực tiếp cọ xát vào bề mặt vỏ kim loại của lô sấy. Trên thực tế, một hệ thống chất phủ lô được thiết kế chuẩn mực sẽ tạo ra độ dày cần thiết để mũi dao cạo ngập sâu vào trong lớp màng hóa chất, tách tờ giấy ra khỏi bề mặt, nhưng vẫn duy trì khoảng cách an toàn, lơ lửng bên trên lớp vỏ của lô Yankee. Do đó, lớp màng phủ lô đóng vai trò như lớp "thịt", hy sinh cấu trúc của nó để hấp thụ ma sát, kéo dài tuổi thọ của thiết bị.

Tính chất bám dính của phủ lô không chỉ đơn thuần là lực hút tĩnh điện vật lý mà chủ yếu dựa trên các liên kết hóa học cộng hóa trị. Cơ chế tạo màng và bám dính của phủ lô hoạt động qua hai con đường phản ứng song song:

✅️ Phản ứng đồng liên kết ngang: Vòng azetidinium (AZR) mang điện tích dương cao độ là một tâm phản ứng ái lực hạt nhân (electrophile) rất mạnh. Dưới tác dụng của nhiệt, vòng AZR sẽ mở ra và phản ứng với các nhóm carboxyl tự do mang điện tích âm có mặt trên bề mặt của xơ sợi hemicellulose và cellulose. Sự kết hợp này hình thành các liên kết este cộng hóa trị bền chặt.

✅️ Phản ứng tự liên kết ngang: Đồng thời, các vòng AZR chưa phản ứng trên một chuỗi polymer sẽ tiếp tục tấn công các nhóm amine tự do (bậc một hoặc bậc hai) nội tại trên một chuỗi polymer PAE khác. Quá trình tự phản ứng này đan kết các chuỗi polymer rời rạc thành một mạng lưới không gian ba chiều cứng cáp và không hòa tan lại trong nước. Mạng lưới này bám chặt vào lớp oxit kim loại của lô Yankee, tạo thành một lớp áo giáp bảo vệ.

✴️ Chất tách lô (TR8389, 8389R): Kiểm soát lực bong tróc và bôi trơn

✅️ Cơ chế hoạt động mâu thuẫn có chủ đích: Trong khi chất phủ lô cố gắng dán chặt mọi thứ lại với nhau, hệ thống cần một tác nhân đối trọng để đảm bảo tờ giấy có thể bong ra khi cần thiết; đó chính là vai trò của Chất tách lô. Tác nhân tách lô là các hợp chất mang tính kỵ nước (hydrophobic), có xu hướng cản trở sự hình thành mạng lưới liên kết ngang của phủ lô tại bề mặt.

✅️ Chức năng bôi trơn vi mô: Khảo sát động học cho thấy, khi dung dịch hóa chất pha loãng được phun lên bề mặt khô nóng của lô Yankee, lượng nước làm dung môi bốc hơi gần như tức thời. Trong tích tắc đó, các phân tử tách lô không hòa tan hoàn toàn vào nền phủ lô, mà có xu hướng di chuyển ra phía ngoài cùng của lớp màng, tức là bề mặt tiếp xúc với không khí và dao cạo. Sự tập trung của các giọt dầu siêu nhỏ tại mặt phân cách này cung cấp một chức năng bôi trơn. Bề mặt dao cạo trượt trên lớp dầu này, giúp suy giảm đáng kể ma sát tĩnh, triệt tiêu hiện tượng rung dao (chatter) – vốn là nguyên nhân hàng đầu gây sọc trên mặt giấy và làm mòn lưỡi dao.

✅️ Hơn nữa, dầu tách lô thâm nhập vào trong cấu trúc mạng của chất kết dính, hoạt động như một chất làm mềm (soften the coating) bằng cách chặn các điểm liên kết chéo dư thừa, trì hoãn tốc độ đóng rắn của màng keo, giúp lớp phủ có độ đàn hồi dẻo dai thay vì trở nên giòn cứng.

✴️ Chất điều chỉnh (TM8255, 8255Q): Tinh chỉnh cấu trúc và cơ tính mạng lưới polymer

Dù đã có sự kết hợp của chất phủ bám dính và dầu tách lô, nhiều hệ thống máy xeo tissue tốc độ cao hoặc sử dụng 100% bột tái chế vẫn gặp phải các sự cố về độ nhẵn màng phủ và độ bền lưỡi dao. Khái niệm "Chất điều chỉnh" (Modifier Agent) được phát triển nhằm tinh chỉnh các đặc tính lý hóa sâu hơn của mạng lưới polymer màng phủ. Các chất điều chỉnh được phân chia thành ba nhóm chức năng chính:

✅️ Chất xúc tác vô cơ và cơ chế thụ động hóa bề mặt kim loại

Đại diện phổ biến nhất cho nhóm này là các hợp chất phosphate, điển hình là Monoammonium phosphate (MAP) và Diammonium phosphate (DAP). Về mặt cơ chế, các ion phosphate tích điện âm mạnh mẽ hoạt động như những cầu nối tĩnh điện (electrostatic microparticles), kết nối các phân tử polymer phủ lô với mạng tinh thể kim loại của lô sấy Yankee. Tác dụng lớn nhất của các chất này là khả năng gia tốc, chúng ép phủ lô đóng rắn và ổn định với tốc độ cực nhanh ngay sau khi chạm vào bề mặt nhiệt. Màng phủ trở nên rắn chắc và có khả năng chống chọi với các vệt nước thừa (wet streaks) trên giấy, khắc phục tình trạng lô sấy bị nguội cục bộ và vô hiệu hóa các nhiễu loạn từ hóa chất wet-end.
Hơn thế nữa, các gốc phosphate có khả năng phản ứng với bề mặt kim loại gang thép, tạo ra một lớp màng thụ động hóa, giúp chống ăn mòn vô cùng hiệu quả trong môi trường nước sôi ẩm ướt.

✅️ Chất hóa dẻo và vai trò kiểm soát mức độ liên kết chéo

Trái ngược hoàn toàn với các chất xúc tác làm cứng màng, chất hóa dẻo (Plasticizers) được đưa vào để làm mềm, "làm tơi" và tăng độ phồng (bulk up) cho cấu trúc mạng lưới màng phủ.

✅️ Chất giữ ẩm và hiệu ứng thẩm thấu duy trì độ nhớt đàn hồi

Môi trường khô nóng 150°C có thể nướng chín bất cứ loại polymer hữu cơ nào thành một lớp vỏ khô khốc. Để khắc phục, chất giữ ẩm thường là các dẫn xuất của glycerol, glycol hoặc các polyol đa chức - được bổ sung. Tính hút ẩm mãnh liệt của các hợp chất này giúp "khóa" một lượng nước vi mô ở lại bên trong mạng lưới không gian của màng phủ lô. Lượng nước siêu nhỏ này đóng vai trò như một chất bôi trơn phân tử nội tại, ngăn chặn sự kết tinh polymer và duy trì trạng thái nhớt - đàn hồi cho lớp phủ. Một lớp màng có tính nhớt đàn hồi sẽ hấp thụ tuyệt vời các xung động cơ học từ va đập của dao cạo, đồng thời luôn duy trì khả năng tái thấm ướt bề mặt hoàn hảo để sẵn sàng đón nhận và bám dính vòng dải giấy ướt tiếp theo.

✴️ Việt Hưng rất mong nhận được ý kiến đóng góp, phản biện của quý vị. Xin chân thành cảm ơn!

✴️ VIỆT HƯNG cung cấp: chất tách lô (8389R, TR8389) chất phủ lô (TC8566, 8150C) chất điều chỉnh / bảo vệ lô (TM8255, 8255Q) từ APC Korea.

#giaytisssue #chattachlo #chatphulo #chatdieuchinh #releaseagent #coatingagent #midifieragent #viethungtech