Sovellus paperinvalmistuksen märkäpäässä

Liimausaineina käytettävät pinta-aktiiviset aineet ovat tärkeitä märkäpään kemikaaleja, jotka parantavat paperin ja kartongin vedenkestävyyttä. Niitä käytetään enimmäkseen kirjoitus-, tulostus-, pakkaus- sekä rakennuspaperin ja -kartongin valmistuksessa.

Pääasialliset liima-aineet ovat hartsipohjaiset liima-aineet ja synteettiset liima-aineet. Dispergoidun hartsiliiman valmistus on fysikaalinen ja kemiallinen prosessi, jossa kiinteä hartsi absorboi lämpöä ja muuttuu nestemäiseksi hartsiksi. Hartsinesteen ja veden välillä on suuri rajapintajännitys, ja tätä rajapintajännitystä voidaan vähentää vain lisäämällä pinta-aktiivisia aineita. Hartsikumin dispergoinnissa käytettävät emulgointiaineet ja dispergointiaineet ovat molemmat pinta-aktiivisia aineita. Oikean pinta-aktiivisen aineen valinta on avain dispergoidun hartsikumin valmistukseen, ja yleisesti käytettyjä aineita ovat anioniset, kationiset ja tsvitterioniset aineet. Kiinassa yleisimmin käytetty emulgointiaine on anioninen dispersiohartsikumi, ja yleisesti käytettyjä emulgointiaineita ovat polyoksietyleenityyppiset, kuten rasva-alkoholipolyoksietyleenieetterifosfaatti, natrium-2-hydroksi-3-(styreeniglykoli)akryylisulfonaatti, natrium-2-hydroksi-3-(nonyylifenoksipolyoksietyleeni)akryylisulfonaatti jne. Joitakin kationisia emulgointiaineita, kuten kationista polyakryyliamidia, polyamidipolyamidiepikloorihydriiniä ja kationista tärkkelystä, käytetään kationisen dispersiohartsiliiman valmistukseen.

Synteettisiä liima-aineita ovat pääasiassa alkyyliketeenidimeeri (AKD) ja alkyylimeripihkahappoanhydridi (ASA). Näitä kahta liima-ainetyyppiä kutsutaan myös reaktiivisiksi liima-aineiksi, koska ne sisältävät aktiivisia funktionaalisia ryhmiä, jotka voivat reagoida kuitujen hydroksyyliryhmien kanssa ja jäädä kuituihin. Koska ne kestävät korkeita pH-olosuhteita (pH = 7,5–8,5), tämäntyyppinen liima-aine on suosittu paperiteollisuudessa, koska siinä voidaan käyttää edullista kalsiumkarbonaattia täyteaineena paperin lujuuden, valkoisuuden ja paperinvalmistusominaisuuksien parantamiseksi. Tällä hetkellä yli 50 % kehittyneiden maiden korkealaatuisesta paperista on saavuttanut keski- tai emäksisen paperinvalmistuksen. AKD ja ASA eivät liukene veteen, ja stabiili AKD-voide voidaan valmistaa käyttämällä polyoksietyleenityyppistä ionitonta pinta-aktiivista ainetta emulgointiaineena.

Hartsia kontrolloivilla pinta-aktiivisilla aineilla käsitellyn sellun valkaisuprosessin aikana jäännöshartsi saostuu. Jos sitä ei eroteta ajoissa, se muodostaa viskooseja kerrostumia, jotka tarttuvat laitteisiin, paperikoneen kupariverkkoon, villakankaaseen ja kuivaussylintereihin aiheuttaen paperinvalmistusongelmia, jotka vaikuttavat normaaliin paperinvalmistukseen ja aiheuttavat myös paperisairauksia. Lisäksi jätepaperin nykyisen laajan käytön myötä hartsipohjaiset aineet, kuten liimat, musteen sideaineet ja päällystysliimat, voivat myös luoda hartsiesteitä, jotka vaikuttavat paperinvalmistukseen. Siksi hartsiesteiden kontrollointiaineiden tutkimus ja kehitys ovat tulleet yhä tärkeämmiksi.

Yleisesti käytettyihin hartsisuojausaineisiin kuuluvat epäorgaaniset täyteaineet (kuten talkkijauhe), sienitautien torjunta-aineet, pinta-aktiiviset aineet, kelaatinmuodostajat, kationiset polymeerit, lipaasit ja kalvonerotusaineet. Yleisimmin käytetyt pinta-aktiiviset aineet ovat anionisia pinta-aktiivisia aineita, jotka ovat tällä hetkellä yleisimmin käytettyjä pinta-aktiivisia aineita, mukaan lukien korkeammat alkoholisulfaatit, alkyylibentseenisulfonihapot ja korkeammat alkoholit, fosfaatit jne. Kationiset pinta-aktiiviset aineet ovat pääasiassa alkyyliamiinisuoloja tai kvaternäärisiä ammoniumsuoloja. Ei-ionisia pinta-aktiivisia aineita ovat pääasiassa polyetyleeniglykoli ja polyolit. Lisäksi on olemassa myös amfoteerisia pinta-aktiivisia aineita ja erilaisia ​​monikomponenttikomplekseja. Irrotusaine on myös hartsisuojausaine, jota käytetään kuivaimen ja paperiarkin välisen tarttuvuuden säätelyyn, kaapimen ja kuivaimen voiteluun sekä liiman jakautumisen säätelyyn. Se sisältää pääasiassa polyamidipolymeerivoidetta, kuten polyvinyylialkoholivoidetta, mineraaliöljyä ja pinta-aktiivisten aineiden yhteensovitusalustaa suihkuttavaa orgaanista silikonivoidetta ja polyamiinipolyamidikationista polymeeriä.

Vaahtoamisenestoaine

Paperinvalmistusprosessissa massa sisältää pienen määrän luonnollisia ja keinotekoisesti lisättyjä vaahtoavia pinta-aktiivisia aineita, kuten teknisiä alkuaineita ja rasvahappoja, sekä vaahdon stabilointiaineita, kuten synteettisiä polymeerejä ja tärkkelystä. Tämän vuoksi muodostuu vaahtoa, joka aiheuttaa ongelmia, kuten paperin repeytymistä tai reikiä paperiin. Paperinvalmistuksessa käytettävien vaahdonestoaineiden tärkeimmät aktiiviset komponentit ovat korkeahiiliset alkoholit, polyeetterit, rasvahappoesterit, orgaaniset piipolymeerit jne. Niistä valmistetaan yleensä vesi-öljy-voidetta.

Paperinvalmistuksen pehmennin

Pehmeys viittaa pinta-aktiivisten aineiden kykyyn muodostaa hydrofobisia ryhmiä kuitujen pinnalle ja adsorboida niitä vastakkaiseen suuntaan, mikä vähentää kuitumateriaalin dynaamisia ja staattisia kitkakertoimia ja saavuttaa siten sileän ja pehmeän tuntuman. Rikkihappoviinietikka, sulfonoitu risiiniöljy ja muut anioniset pinta-aktiiviset aineet pehmentävät kuitujen pintaan adsorboituessaan.

Kationisten pinta-aktiivisten aineiden kationiset ryhmät voivat sitoutua suoraan negatiivisesti varautuneisiin kuituihin, kun taas hydrofobiset ryhmät muodostavat kuitujen ulkopuolelle matalaenergisiä pintoja, mikä johtaa erityisen hyvään joustavuuteen. Rasvahappo bisamidiepikloorihydriiniä käytetään pääasiassa paperissa, jolta vaaditaan suurta joustavuutta, kuten wc-paperissa, ryppypaperissa, terveyssiteissä, nenäliinoissa, lautasliinoissa jne.

Bipolaarisilla ionisilla pinta-aktiivisilla aineilla on laaja käyttöalue. Niiden kationiset ryhmät voivat muodostaa sidoksen kuitujen kanssa, kun taas niiden anioniset ryhmät voivat sitoutua kuituihin polyelektrolyyttien tai alumiini-ionien kautta massassa. Ne voivat myös saada hydrofobiset ryhmät suuntautumaan ulospäin, mikä vähentää merkittävästi pinta-energiaa. Esimerkkejä tällaisista pinta-aktiivisista aineista ovat 1(.9'-aminoetyyli).2. Seitsemäntoista alkyyli-imidatsoliinikarboksyylihappojohdannaista. Lisäksi sekä kationisilla että amfoteerisilla pinta-aktiivisilla aineilla on antibakteerisia ja bakterisidisia ominaisuuksia, jotka voivat tehokkaasti estää paperin homehtumista.

Orgaaniset piipinta-aktiiviset aineet kuuluvat erityisiin pinta-aktiivisiin aineisiin, ja kationisia organopii-kvaternäärisiä ammoniumsuoloja käytetään pääasiassa pehmentiminä. On myös monia muita pehmentimiä, kuten steariinihappopolyoksietyleeniesteri, polyoksietyleenilanoliini, emulgoitu vaha jne.

Paperinvalmistuksen pehmennin

Pehmeys viittaa pinta-aktiivisten aineiden kykyyn muodostaa hydrofobisia ryhmiä kuitujen pinnalle ja adsorboida niitä vastakkaiseen suuntaan, mikä vähentää kuitumateriaalin dynaamisia ja staattisia kitkakertoimia ja saavuttaa siten sileän ja pehmeän tuntuman. Rikkihappoviinietikka, sulfonoitu risiiniöljy ja muut anioniset pinta-aktiiviset aineet pehmentävät kuitujen pintaan adsorboituessaan.

Kationisten pinta-aktiivisten aineiden kationiset ryhmät voivat sitoutua suoraan negatiivisesti varautuneisiin kuituihin, kun taas hydrofobiset ryhmät muodostavat kuitujen ulkopuolelle matalaenergisiä pintoja, mikä johtaa erityisen hyvään joustavuuteen. Rasvahappo bisamidiepikloorihydriiniä käytetään pääasiassa paperissa, jolta vaaditaan suurta joustavuutta, kuten wc-paperissa, ryppypaperissa, terveyssiteissä, nenäliinoissa, lautasliinoissa jne.

Bipolaarisilla ionisilla pinta-aktiivisilla aineilla on laaja käyttöalue. Niiden kationiset ryhmät voivat muodostaa sidoksen kuitujen kanssa, kun taas niiden anioniset ryhmät voivat sitoutua kuituihin polyelektrolyyttien tai alumiini-ionien kautta massassa. Ne voivat myös saada hydrofobiset ryhmät suuntautumaan ulospäin, mikä vähentää merkittävästi pinta-energiaa. Esimerkkejä tällaisista pinta-aktiivisista aineista ovat 1(.9'-aminoetyyli).2. Seitsemäntoista alkyyli-imidatsoliinikarboksyylihappojohdannaista. Lisäksi sekä kationisilla että amfoteerisilla pinta-aktiivisilla aineilla on antibakteerisia ja bakterisidisia ominaisuuksia, jotka voivat tehokkaasti estää paperin homehtumista.

Orgaaniset piipinta-aktiiviset aineet kuuluvat erityisiin pinta-aktiivisiin aineisiin, ja kationisia orgaanisia piisokvaternaarisia ammoniumsuoloja käytetään pääasiassa pehmentiminä.

On myös monia muita pehmennysaineita, kuten steariinihappopolyoksietyleeniesteri, polyoksietyleenilanoliini, emulgoitu vaha jne.

Antistaattinen aine

Erikoiskäsitellyn paperin valmistuksessa voi joskus esiintyä antistaattisia ongelmia. Pinta-aktiivisten aineiden käyttö nesteen käsittelyyn voi tuottaa hydrofiilisen ulkopinnan. Toisin sanoen antistaattisena aineena pinta-aktiivinen aine muodostaa positiivisen adsorptiovaikutuksen materiaalin pintaan muodostaen hydrofobisen ryhmän materiaalin pinnalle. Hydrofiiliset ryhmät ulottuvat avaruuteen, mikä lisää kuitujen ionijohtavuutta ja kosteuden imeytymiskykyä, mikä johtaa purkausilmiöihin ja pinnan resistanssin vähenemiseen, mikä estää staattisen sähkön kertymisen. Antistaattisina aineina käytetyillä pinta-aktiivisilla aineilla on suuria hydrofobisia ryhmiä ja vahvoja hydrofiilisiä ryhmiä. Kationisilla pinta-aktiivisilla aineilla on eniten käyttöä ja paras suorituskyky, ja niitä seuraavat amfoteeriset pinta-aktiiviset aineet.

Kuitua dispergoiva aine

Kuitujen dispergointiaineiden päätehtävänä on vähentää kuitujen flokkulaatiota ja parantaa paperin muodostumista. Kuitujen dispergointiaineet voivat muodostaa kaksikerroksisen rakenteen kuitujen pinnalle. Ulomman dispergointiaineen polaarisella päällä on voimakas affiniteetti veden kanssa, mikä lisää veden kostutusastetta ja hylkii staattista sähköä dispersion aikaansaamiseksi. Yleisesti käytettyjä kuitujen dispergointiaineita ovat osittain hydrolysoitu polyakryyliamidi (PAM), polyetyleenioksidi (PlEO) jne. PEO:lla on korkea viskositeetti, hyvä vesiliukoisuus ja hyvä voitelevuus. Lisäämällä alle 0,05 % korkealaatuiseen wc-paperiin voidaan saavuttaa hyvä dispersiovaikutus.

Pintaliiman ja -päällystyksen käyttö paperinvalmistuksessa

Sekä pintaliimauksessa että pinnoituksessa paperin pintaan levitetään kemikaaleja ensisijaisesti sen pintaominaisuuksien parantamiseksi, tulostuslaadun parantamiseksi ja yleisen eheyden parantamiseksi. Näiden kahden välillä on kuitenkin monia eroja, joista tärkein on se, että pintaliimauksessa käytetään usein vain liimoja, kun taas pinnoituksessa käytetään sekä liimoja että pigmenttejä. Pinnoituksessa käytetty liima puristetaan paperiin, kun taas levitetty pigmentti levitetään paperin pinnalle.

Pinta-aktiiviset aineet pinnan liimaukseen

Materiaalin mukaan se voidaan jakaa luonnollisiin ja muunneltuihin tuotteisiin sekä synteettisiin tuotteisiin; ionisten ominaisuuksien mukaan se voidaan jakaa anionisiin, kationisiin ja ionittomiin tyyppeihin; tuotemuodon mukaan se voidaan jakaa vesiliuostyyppeihin ja voidetyyppeihin. Yleisesti käytetyillä pintaliima-aineilla on hydrofobisia ja hydrofiilisiä ryhmiä, joten yleisesti ottaen ne kaikki ovat pinta-aktiivisia aineita. Tärkeimpiä pintaliima-aineita ovat muunneltu tärkkelys, polyvinyylialkoholi (PVA), karboksimetyyliselluloosa (CMC) ja polyakryyliamidi (PAM). Erilaisia ​​pintaliima-aineita voidaan valita eri tarpeiden mukaan. Esimerkiksi: ① Vedenkestävyyden parantamiseksi voidaan käyttää AKD:tä, dispersiohartsia, parafiinia, kromikloridistearaattia, styreenimaleiinianhydridikopolymeeriä ja muita synteettisiä hartsilateksia; ② Öljynkestävyyden parantamiseksi voidaan lisätä orgaanisia fluorattuja yhdisteitä, kuten perfluorialkyyliakrylaattikopolymeerejä, perfluorioktaanihappokromikomplekseja, perfluorialkyylifosfaatteja jne. Tarttuvuuden parantamiseksi voidaan lisätä silikonihartsia; ④ Painotulostuksen tehokkuuden parantaminen pääasiassa käyttämällä modifioitua tärkkelystä, CMC:tä, PVA:ta jne. Kuiva- ja märkälujuutta parannetaan lisäämällä PAM-modifioitua tärkkelystä jne. Painotulostuksen kiillon parantamiseksi käytetään pääasiassa CMC:tä, natriumalginaattia ja muita materiaaleja. Pinnan liimausvaikutuksen parantamiseksi on yleistä käyttää kahta tai useampaa liima-ainetta yhdessä, ja vaikutus on erittäin merkittävä.

Pinnoitteen pinta-aktiiviset aineet

Päällystyskäsittelyssä käytettävien pinnoitteiden koostumus sisältää pääasiassa liimoja, pigmenttejä ja muita lisäaineita. Itse pinnoite on monimutkainen yhdiste, ja se vaihtelee paperin erityisvaatimusten ja kaavan koostumuksen mukaan. Pinta-aktiivisilla aineilla on tärkeä rooli paperipinnoitteiden formuloinnissa, ja niihin kuuluvat pääasiassa pinnoitteen dispergointiaineet, vaahdonestoaineet, voiteluaineet, säilöntäaineet, antistaattiset aineet ja synteettinen lateksi.

Pinnoitteen dispergointiaine: Se on tärkein lisäaine pinnoitteissa, joista useimmat ovat pinta-aktiivisia aineita. Sen tehtävänä on ① varata pigmenttihiukkasia, jolloin ne tuottavat hylkiviä voimia toisiaan vastaan; ② peittää pigmenttihiukkasten pinnan ja toimii suojaavana kolloidina; ③ muodostaa hiukkasten ympärille korkean viskositeetin tilan, joka estää useiden hiukkasten aggregaation. Varhaisimmat käytetyt dispergointiaineet olivat fosfaatit, polysilikaatit, diammoniumvetyfosfaatti, bentseenisulfonihapon ja formaldehydin kondensaatiotuote, kaseiini, arabihartsi jne. Natriumheksametafosfaatti, natriumpyrofosfaatti ja natriumtetrafosfaatti ovat yleisesti käytettyjä dispergointiaineita matalan kiintoainepitoisuuden omaavissa pinnoitteissa. Korkean kiintoainepitoisuuden omaavissa pinnoitteissa käytetään yleisesti suurimolekyylipainoisia orgaanisia dispergointiaineita, kuten natriumpolyakrylaattiliuosta, natriumpolymetakrylaattia ja sen johdannaisia, di-isobutyleenimaleiinianhydridikopolymeerin dinatriumsuolaliuosta sekä alkyylifenolipolyoksietyleenieetteriä ja rasva-alkoholipolyoksietyleenieetteriä.

Vaahdonestoaine: vaahtoa syntyy usein pinnoitteen valmistus- ja pinnoitusprosessissa, ja vaahdonestoainetta on lisättävä. Pääasiassa käytetään korkeampia alkoholeja, rasvahappoestereitä, tributyylifosfaattia, tripropyylifosfaattia jne.

Voiteluaine: Voiteluaineita voidaan lisätä paperipinnoitteiden juoksevuuden ja voitelevuuden parantamiseksi, tarttuvuuden parantamiseksi, paperipinnoitteiden sileyden ja kiillon antamiseksi, plastisuuden lisäämiseksi, halkeilun estämiseksi ja päällystetyn paperin painettavuuden parantamiseksi. Tällä hetkellä yleisimmin käytettyjä voiteluaineita ovat vesiliukoiset metallisaippua-aktiiviset aineet, joita edustaa kalsiumstearaatti, ja natriumstearaattivesiliukoisilla voiteluaineilla on myös merkittävä vaikutus. Voiteluaineina voidaan käyttää myös parafiinihiilivetyjä ja rasvahappoamiineja.

Säilöntäaineet: Jotkut luonnolliset liimat ovat alttiita hajoamiselle ja homeen kasvulle, joten paperipinnoitteisiin tulisi lisätä korroosionestoaineita. Kvaternaarisia ammonium-kationisia pinta-aktiivisia aineita, fluorattuja syklisiä yhdisteitä, orgaanisia bromi- ja rikkiyhdisteitä, N-(2-bentsimidatsolyyli)karbamaattia (karbendatsiimia) jne. on käytetty laajalti paperipinnoitteissa.

Antistaattinen aine: Lisäämällä pinnoitteeseen oktadekyylitrimetyyliammoniumfluoridia, polyoksietyleenisorbitaaniesteriä, alkyylifenolipolyoksietyleenieetterifosfaattia, polystyreenisulfonaattia jne., paperille voidaan antaa antistaattisia ominaisuuksia.

Synteettinen lateksi: Synteettinen lateksi on tärkeä pinnoiteliima. Synteettisen lateksin valmistusprosessissa pinta-aktiivisilla aineilla on tärkeä rooli emulgointiaineina, dispergointiaineina, stabilointiaineina jne.
#Kemikaalivalmistaja#
#Tekstiilin apuaine#
#Tekstiilikemikaali#
#silikonipehmennysaine#
#silikonivalmistaja#