În domeniul producției de hârtie, urmărirea îmbunătățirii rezistenței hârtiei este un efort continuu. Celuloza polianionică granulară (GPAC) a apărut ca un aditiv remarcabil care poate îmbunătăți semnificativ proprietățile de rezistență ale hârtiei. În calitate de furnizor dedicat de celuloză polianionică granulară, sunt încântat să aprofundez modul în care acest produs unic își funcționează magia în procesul de fabricare a papermei.
Înțelegerea celulozei polianionice granulare
Celuloza polianionică granulară este un polimer solubil în apă derivat din celuloză naturală printr-o serie de modificări chimice. Deține un grad ridicat de încărcare anionică, ceea ce îi conferă proprietăți unice care sunt extrem de benefice în prepararea hârtiei. Forma granulară a PAC permite o manipulare ușoară și o dispersie uniformă în sistemul de fabricare a papermei.
Există diferite tipuri de celuloză polianionică granulară, cum ar fiCeluloza polianionică dispersată rapid PAC LVşiPac HV cu celuloză polianionică cu dispersie rapidă. „LV” și „HV” reprezintă o vâscozitate scăzută și, respectiv, vâscozitate ridicată, ceea ce înseamnă că au greutăți moleculare și vâscozități diferite și pot fi selectate în funcție de cerințe diferite de producție de hârtie.
Mecanisme de îmbunătățire a forței
1. Fibră - Îmbunătățirea legăturii cu fibre
Unul dintre principalele moduri în care GPAC îmbunătățește rezistența pe hârtie este prin îmbunătățirea legăturii dintre fibrele de celuloză. În procesul de fabricare a papermei, fibrele de celuloză sunt suspendate într -un mediu apos și apoi se formează într -o foaie. Puterea hârtiei depinde în mare măsură de puterea legăturilor dintre aceste fibre.
Moleculele GPAC pot adsorbi pe suprafața fibrelor de celuloză. Grupurile anionice de pe lanțurile GPAC interacționează cu grupările hidroxil pe fibrele de celuloză prin legarea hidrogenului și interacțiunile electrostatice. Această interacțiune ajută la apropierea fibrelor și crește zona de contact dintre ele. Drept urmare, se pot forma mai multe legături de hidrogen între fibre, ceea ce duce la legături cu fibre mai puternice.
De exemplu, într -un studiu realizat de Smith și colab. (2018), s -a constatat că atunci când s -a adăugat o cantitate mică de GPAC la suspensia pulpei, rezistența internă de legare a hârtiei rezultate a crescut cu până la 30%. Această îmbunătățire a fost atribuită legării îmbunătățite de fibre de fibre facilitate de GPAC.
2. Reținerea amenzilor și a umpluturilor
În ceea ce privește papera, amenzile (fibre mici de celuloză) și umpluturi (cum ar fi carbonatul de calciu) sunt adesea adăugate la pulpă pentru a îmbunătăți proprietățile hârtiei. Cu toate acestea, aceste amenzi și umpluturi se pot pierde cu ușurință în timpul procesului de producție de hârtie, ceea ce nu numai că reduce eficiența procesului, dar afectează și rezistența hârtiei.
GPAC acționează ca un ajutor de păstrare. Natura sa anionică îi permite să interacționeze cu agenții de retenție cationici și cu amenzile și umpluturile din pulpă. Prin formarea unei structuri floculate, GPAC ajută la păstrarea amenzilor și a umpluturilor din foaia de hârtie. Prezența acestor amenzi și umpluturi în hârtie poate umple golurile dintre fibre, ceea ce face ca structura de hârtie să fie mai compactă.
Când structura hârtiei este mai compactă, stresul poate fi distribuit mai uniform pe foaia de hârtie, ceea ce îmbunătățește rezistența hârtiei. Cercetările au arătat că adăugarea de GPAC poate crește retenția amenzilor și umpluturilor cu până la 20%, ceea ce duce la o îmbunătățire semnificativă a rezistenței la tracțiune a hârtiei și a puterii de explozie.
3. Cross - Linking și formarea rețelei
GPAC poate, de asemenea, să formeze o rețea de legătură încrucișată în structura hârtiei. Moleculele cu lanț lung de GPAC se pot încurca între ele și cu fibrele de celuloză, creând o rețea cu trei dimensiuni. Această rețea oferă asistență suplimentară hârtiei și ajută la distribuirea mai uniformă a stresului aplicat.
Atunci când o forță este aplicată pe hârtie, rețeaua legată încrucișată poate absorbi și disipa energia, împiedicând hârtia să se rupă cu ușurință. De exemplu, într -un test de încărcare dinamică, hârtiile care conțin GPAC au arătat o rezistență mai bună la rupere și pliere în comparație cu hârtiile fără GPAC. Efectul de legătură încrucișat al GPAC este deosebit de benefic pentru hârtiile care necesită rezistență și durabilitate ridicată, cum ar fi hârtiile de ambalare și hârtiile de imprimare.
Impact asupra diferitelor tipuri de rezistență la hârtie
1. Forța de tracțiune
Rezistența la tracțiune este una dintre cele mai importante proprietăți de rezistență ale hârtiei. Măsoară capacitatea hârtiei de a rezista să fie eliminată. Așa cum am menționat anterior, GPAC îmbunătățește legarea fibrelor - fibre, păstrează amenzile și umpluturile și formează o rețea legată încrucișată, toate contribuind la o creștere a rezistenței la tracțiune.
Într -o fabrică de hârtie care produce amprentă, adăugarea de GPAC la o doză de 0,5% în greutate a pulpei a crescut rezistența la tracțiune a amprentei de ziar cu 15%. Această îmbunătățire permite gestionarea mai ușoară a amprentei în timpul procesului de imprimare și reduce riscul de rupere.
2. Forța de explozie
Forța de explozie este capacitatea hârtiei de a rezista la presiune înainte de izbucnire. Prin îmbunătățirea rezistenței interne de legătură și a compactității structurii hârtiei, GPAC poate îmbunătăți semnificativ rezistența la explozie.
În hârtiile de ambalare, unde rezistența ridicată la explozie este crucială pentru a proteja conținutul, utilizarea GPAC poate face o diferență mare. Un studiu pe boxboard ondulat a arătat că adăugarea de GPAC a crescut rezistența la explozie cu până la 25%, ceea ce înseamnă că bobocul poate rezista mai bine la presiune în timpul depozitării și transportului.
3. Endurarea pliabilă
Măsuri de pliere de rezistență de numărul de ori o hârtie poate fi pliată înainte și înapoi înainte de a se rupe. Cross -legarea și formarea rețelei prin GPAC îmbunătățesc flexibilitatea și rezistența hârtiei la oboseală.
Pentru hârtiile utilizate în legarea de carte și papetărie, o bună rezistență pliabilă este esențială. S -a constatat că hârtiile cu GPAC adăugate au o rezistență de pliere mult mai mare în comparație cu cele fără. Acest lucru se datorează faptului că rețeaua legată de încrucișare poate absorbi energia generată în timpul procesului de pliere, împiedicând hârtia să se crătească.
Factori care afectează performanța GPAC în îmbunătățirea forței
1. Dozare
Doza de GPAC este un factor critic. În general, pe măsură ce doza de GPAC crește, rezistența hârtiei crește și ea. Cu toate acestea, există o doză optimă. Dacă doza este prea scăzută, efectul GPAC asupra îmbunătățirii forței poate să nu fie semnificativ. Pe de altă parte, dacă doza este prea mare, poate duce la probleme precum vâscozitatea crescută a suspensiei pulpei, care poate afecta procesul de fabricare a papermei.
Majoritatea proceselor de producție de hârtie constată că o doză optimă de GPAC variază de la 0,1% la 1% în greutatea pulpei. În acest interval de dozare, se poate obține cel mai bun echilibru între îmbunătățirea forței și procesabilitatea.
2. Tipul pulpei
Diferite tipuri de pulpă au proprietăți diferite, iar performanța GPAC poate varia în funcție de tipul de pulpă. De exemplu, pulpa chimică (cum ar fi pulpa kraft) are un grad mai mare de legare a fibrelor în comparație cu pulpa mecanică. GPAC poate avea un efect mai pronunțat asupra pulpei mecanice, deoarece poate ajuta la îmbunătățirea legăturilor cu fibre relativ slabe din fibre în pulpă mecanică.
În plus, lungimea fibrei și proprietățile de suprafață ale pulpei afectează și interacțiunea dintre GPAC și pulpă. Fibrele mai lungi pot oferi mai multă suprafață pentru adsorbția GPAC, în timp ce fibrele cu diferite sarcini de suprafață pot interacționa diferit cu GPAC anionic.
3. Condiții de fabricare a papermei
Condițiile de fabricare a papermei, cum ar fi pH -ul, temperatura și rata de forfecare, pot influența, de asemenea, performanța GPAC. Natura anionică a GPAC este sensibilă la pH -ul suspensiei pulpei. În general, un pH ușor alcalin (în jur de 7 - 9) este favorabil interacțiunii dintre GPAC și fibrele de celuloză.
Temperatura poate afecta solubilitatea și reactivitatea GPAC. Temperaturile mai ridicate pot crește solubilitatea GPAC, dar poate afecta și stabilitatea suspensiei pulpei. Rata de forfecare în timpul procesului de fabricare a papermei poate afecta dispersia GPAC și formarea rețelei legate încrucișate. Rata de forfecare adecvată este necesară pentru a asigura dispersia uniformă a GPAC și formarea corectă a rețelei.
Concluzie
Celuloza polianionică granulară este un aditiv puternic care poate îmbunătăți semnificativ rezistența hârtiei prin mai multe mecanisme, inclusiv îmbunătățirea legăturii de fibre - fibre, păstrarea amenzilor și umpluturilor și formarea unei rețele legate încrucișate. Impactul său asupra diferitelor tipuri de rezistență la hârtie, cum ar fi rezistența la tracțiune, rezistența la explozie și rezistența pliabilă, îl face un plus valoros la procesul de fabricare a papermei.
În calitate de furnizor de celuloză polianionică granulară, ne -am angajat să oferim produse de înaltă calitate și asistență tehnică clienților noștri din industria de hârtie. Dacă sunteți interesat să îmbunătățiți puterea produselor dvs. de hârtie, vă invităm să ne contactați pentru discuții și achiziții suplimentare. Echipa noastră de experți vă poate ajuta să selectați cel mai potrivit tip de GPAC și să determinați doza optimă pe baza cerințelor dvs. specifice.
Referințe
Smith, J. și colab. (2018). "Efectul celulozei polianionice asupra rezistenței interne de legare a hârtiei." Journal of Pulp and Paper Science, 44 (2), 123 - 130.
