V dynamickom svete výroby buničiny a papiera je hľadanie papierov so špecifickými vlastnosťami pokračujúce úsilie. Jednou z najdôležitejších vlastností je rýchlosť absorpcie vody, ktorá významne ovplyvňuje výkon papiera v rôznych aplikáciách. Ako popredný dodávateľ prísad z buničiny a papiera som bol svedkom z prvej ruky, ako tieto prísady môžu byť hrami - meničmi pri zmene rýchlosti absorpcie vody papiera.
Veda za absorpciou vody z papiera
Predtým, ako sa ponoríte do toho, ako prísady menia rýchlosť absorpcie vody, je nevyhnutné porozumieť prirodzenému procesu absorpcie vody v papieri. Papier je vyrobený predovšetkým z celulózových vlákien. Celulóza má vysokú afinitu k vode v dôsledku prítomnosti hydroxylových skupín v molekulárnej štruktúre. Tieto hydroxylové skupiny môžu tvoriť vodíkové väzby s molekulami vody, čo umožňuje, aby papier absorboval vodu ľahko.
Keď sa voda dostane do kontaktu s papierom, najprv zviaza povrch. Potom sa cez kapilárne pôsobenie vtiahne voda do priestorov medzi vláknami celulózy. Čím je poréznejšia štruktúra papiera, tým rýchlejšia voda môže preniknúť a absorbovať. Rýchlosť absorpcie vody je tiež ovplyvnená faktormi, ako je typ vlákna, stupeň bitia a hustota papiera.
Ako závisia odenkované látky a prísady z papiera
Additívy z buničiny a papiera pracujú niekoľkými spôsobmi na zmenu rýchlosti absorpcie vody papiera. Môžu modifikovať povrchové vlastnosti celulózových vlákien, vyplniť póry medzi vláknami alebo tvoriť ochrannú bariéru na povrchu papiera.
Povrchová úprava
Jedným z kľúčových mechanizmov je modifikácia povrchu. Additívy môžu reagovať s hydroxylovými skupinami na celulózových vláknach, čím sa znižuje ich schopnosť tvoriť vodíkové väzby s vodou. Napríklad sa na dosiahnutie tohto dosiahnutia bežne používajú agenti veľkosti.AKD Polymérový emulgátorje typ dimenzovacieho činidla, ktorý za určitých podmienok môže reagovať s celulózovými vláknami. Vytvára hydrofóbnu vrstvu na povrchu vlákniny, ktorá odpudzuje vodu a znižuje rýchlosť absorpcie vody.
Reakcia medzi Emulgátorom polyméru AKD a celulózou zahŕňa tvorbu esterovej väzby. Táto väzba mení chemickú povahu povrchu vlákniny z hydrofilného na hydrofóbne. Výsledkom je, že kvapky vody na povrchu papiera majú tendenciu skôr guľôčku, než sa šíriť a absorbovať.
Pór
Niektoré prísady fungujú tak, že naplnia póry medzi vláknami celulózy. Znížením dostupného priestoru na prenikanie vody cez kapilárne pôsobenie môžu tieto prísady účinne znížiť rýchlosť absorpcie vody. Na tento účel sa často používajú minerálne výplne, ako je uhličitan vápenatý a kaolíny. Nie sú však jedinými možnosťami.Promótor veľkosti AKDdo istej miery môže tiež prispieť k plneniu pórov. Môže pomôcť pri vytváraní kompaktnejšej štruktúry papiera, ktorá obmedzuje pohyb molekúl vody v papieri.
Tvorba bariéry
Niektoré prísady môžu na povrchu papiera tvoriť kontinuálnu alebo polosúpičku. Táto bariéra pôsobí ako fyzická prekážka prenikania vody. Napríklad niektoré syntetické polyméry sa môžu nanášať ako povlaky na povrchu papiera. Tieto polyméry vytvárajú vodotesnú vrstvu, ktorá zabraňuje vode v dosiahnutí celulózových vlákien. Aniónové polyméry, keď sa používajú v kombinácii s inými prísadami, môžu tiež prispieť k tvorbe ochrannej bariéry.Aniónový košaPomáha pri odstraňovaní aniónových kontaminantov z buničiny, čo môže zase zlepšiť účinnosť iných prísad pri vytváraní správnej bariéry na povrchu papiera.
Vplyv rôznych prísad na absorpciu vody v rôznych papierových aplikáciách
Výber prísad a ich vplyv na absorpciu vody sa líšia v závislosti od konkrétneho použitia papiera.
Tlačiarenské papiere
V prípade tlačiarenských papierov je rozhodujúca rýchlosť absorpcie vody kontrolovaná. Ak papier absorbuje príliš veľa vody, môže to viesť k problémom, ako je krvácanie z atramentu, kokling a zlá kvalita tlače. Additívy ako AKD Polymérový emulgátor sa často používajú na zníženie rýchlosti absorpcie vody v tlačových papieroch. To zaisťuje, že atrament zostane na povrchu papiera, čo vedie k ostrým a čírym výtlačkom. Zároveň musí mať papier stále určitú úroveň absorpcie vody, aby sa atrament mohol správne vyschnúť.
Balenie
Balené papiere musia mať dobrú odolnosť voči vode, najmä ak sa používajú na balenie mokrých alebo vlhkých výrobkov. Aditívy, ktoré môžu významne znížiť rýchlosť absorpcie vody, sú nevyhnutné. Zvyčajne sa používajú póry - plnenie prísad a tie, ktoré tvoria silnú bariéru na povrchu papiera. Napríklad kombinácia promótora veľkosti AKD a vhodného syntetického polymérneho povlaku môže spôsobiť, že obalový papier je odolný voči vode a chráni obsah pred poškodením vlhkosti.
Hygienické papiere
Hygienické papiere, ako sú toaletný papier a papierové utierky, majú inú požiadavku. Na efektívne vykonávanie svojich zamýšľaných funkcií musia mať vysokú rýchlosť absorpcie vody. Additívy tu však stále môžu hrať úlohu. Niektoré prísady môžu zlepšiť pevnosť papiera pri udržiavaní alebo dokonca zvyšovaní kapacity absorbovania vody. Napríklad určité mokré látky - pevné látky sa môžu použiť na zabránenie rozpadu papiera, čo je vlhké, čo mu umožňuje držať viac vody.
Faktory ovplyvňujúce účinnosť prísad
Účinnosť prísad bunil a papiera pri zmene rýchlosti absorpcie vody nie je určená iba samotnou prísadou. Prichádza do hry niekoľko ďalších faktorov.
Aditívna dávka
Množstvo použitého prísady je kritickým faktorom. Ak je dávka príliš nízka, nemusí sa dosiahnuť požadovaný účinok na absorpciu vody. Na druhej strane, ak je dávka príliš vysoká, môže to viesť k problémom, ako sú zvýšené náklady, znížená sila papiera a potenciálne environmentálne obavy. Preto je rozhodujúce nájdenie optimálnej dávky. To si často vyžaduje rozsiahle testovanie a optimalizáciu na základe konkrétneho procesu výroby papiera a požadovanej rýchlosti absorpcie vody.
Podmienky výroby papiera
Podmienky, za ktorých sa vyprodukuje, ovplyvňujú aj výkonnosť prísad. Napríklad teplota a pH počas prípravy buničiny a procesu papiera môžu ovplyvniť reakciu prísad s celulózovými vláknami. Vysoké teploty môžu urýchliť reakciu niektorých veľkosti činidiel, zatiaľ čo extrémne hodnoty pH môžu ovplyvniť stabilitu prísad.
Vlákno
Vlastnosti vlákien celulózy, ako je ich zdroj, dĺžka a stupeň bitia, môžu ovplyvniť účinnosť prísad. Rôzne zdroje vlákien majú rôzne chemické kompozície a fyzikálne štruktúry, ktoré môžu interagovať inak s prísadami. Napríklad vlákna z mäkkého dreva a vlákna z tvrdého dreva môžu reagovať inak na to isté látky.
Kontrola kvality a testovanie
Aby sa zabezpečilo, že prísady účinne menia rýchlosť absorpcie vody papiera, sú nevyhnutné správne kontrola kvality a metódy testovania.
Test Cobb
Test COBB je široko používaná metóda na meranie rýchlosti absorpcie vody papiera. Meria množstvo vody absorbovanej vzorkou papiera v špecifikovanom čase za štandardizovaných podmienok. Porovnaním hodnôt COBB vzoriek papiera s prísadami a bez prísad a bez nich je možné vyhodnotiť účinnosť prísad.
Meranie kontaktného uhla
Meranie kontaktného uhla je ďalšou dôležitou technikou. Meria uhol medzi kvapkou vody a povrchom papiera. Vyšší kontaktný uhol naznačuje hydrofóbnejší povrch, čo znamená nižšiu absorpciu vody. Táto metóda môže poskytnúť cenné informácie o povrchovej modifikácii dosiahnutej prísadami.
Záver
Ako dodávateľ prísad z buničiny a papiera ma neustále ohromí transformačnou silou týchto látok pri zmene rýchlosti absorpcie vody papiera. Či už ide o zlepšenie kvality tlače, ochranu balených výrobkov alebo zvýšenie funkčnosti hygienických papierov, správne prísady môžu výrazne zmeniť.
Dosiahnutie požadovanej rýchlosti absorpcie vody však nie je jednoduchá úloha. Vyžaduje si hlboké pochopenie procesu výroby papiera, vlastností vlákien celulózy a správanie prísad. Prostredníctvom nepretržitého výskumu a vývoja neustále skúmame nové prísady a stratégie optimalizácie, aby sme uspokojili vyvíjajúce sa potreby papierového priemyslu.
Ak sa nachádzate v podniku výroby papiera a snažíte sa optimalizovať mieru absorpcie vody vašich výrobkov, vyzývam vás, aby ste nás kontaktovali kvôli podrobnej diskusii. Náš tím odborníkov vám môže poskytnúť prispôsobené riešenia na základe vašich konkrétnych požiadaviek. Pracujme spolu na vytvorení papierov s perfektnými vlastnosťami vody - absorpcie pre vaše aplikácie.
Odkazy
- Hubbe, MA, Rojas, OJ, Lucia, LA, & Sain, M. (2007). Celulózové vlákna, makrofibrily a mikrofibrily: morfologická sekvencia zložiek MFC z hľadiska fyziológie rastlín a technológie vlákien. Výskumné listy NanoScale, 2 (10), 411 - 419.
- Pawlak, JJ, Hubbe, MA a Zhu, JY (2005). Povrchové vlastnosti celulózových vlákien a pokút a ich vplyv na procesy papiera a papierové vlastnosti. Journal of Pulp and Paper Science, 31 (6), 210 - 216.
- Shen, J., & Li, C. (2016). Posledný pokrok vo vývoji a uplatňovaní veľkosti agentov na papierovanie. Bioresources, 11 (3), 5784 - 5805.