В сферата на производството на хартии стремежът към подобряване на силата на хартията е непрекъснато начинание. Гранулирана полианионна целулоза (GPAC) се очертава като забележителна добавка, която може значително да подобри свойствата на силата на хартията. Като специализиран доставчик на гранулирана полианионна целулоза, аз съм развълнуван да се задълбоча в това как този уникален продукт работи своята магия в процеса на производство на хартия.
Разбиране на гранулирана полианионна целулоза
Гранулирана полианионна целулоза е водоразтворим полимер, получен от естествена целулоза чрез серия от химични модификации. Той притежава висока степен на анионна заряда, което му дава уникални свойства, които са изключително полезни при производството на хартия. Гранулираната форма на PAC позволява лесна обработка и еднаква дисперсия в системата за създаване на хартия.
Налични са различни видове гранулирана полианионна целулоза, катоБързо разпръснато полианионно целулоза PAC LVиБързо разпръснати полианионни целулозни PAC HV. "LV" и "HV" стоят съответно с нисък вискозитет и висок вискозитет, което означава, че имат различни молекулни тегла и вискозитет и могат да бъдат избрани според различните изисквания за производство на хартия.
Механизми за подобряване на силата
1. Подобряване на връзката на влакната - влакна
Един от основните начини GPAC подобрява силата на хартията е чрез повишаване на свързването между целулозните влакна. В процеса на производство на хартия целулозните влакна се суспендират във водна среда и след това се образуват в лист. Силата на хартията до голяма степен зависи от силата на връзките между тези влакна.
GPAC молекулите могат да се адсорбират върху повърхността на целулозните влакна. Анионните групи на GPAC веригите взаимодействат с хидроксилните групи върху целулозните влакна чрез водородна връзка и електростатични взаимодействия. Това взаимодействие помага да се сближи влакната и увеличава контактната зона между тях. В резултат на това могат да се образуват повече водородни връзки между влакната, което води до по -силни влакна -влакна.
Например, в проучване на Smith et al. (2018) е установено, че когато към пулп суспензията се добави малко количество GPAC, вътрешната якост на свързване на получената хартия се увеличава с до 30%. Това подобрение се дължи на подобреното влакно свързване, улеснено от GPAC.
2. Задържане на глоби и пълнители
При производството на хартия глобите (малки целулозни влакна) и пълнители (като калциев карбонат) често се добавят към пулпата, за да се подобри свойствата на хартията. Тези глоби и пълнители обаче могат лесно да бъдат загубени по време на процеса на създаване на хартия, което не само намалява ефективността на процеса, но и влияе върху силата на хартията.
GPAC действа като помощно средство за задържане. Неговата анионна природа му позволява да взаимодейства с катионните агенти за задържане и глобите и пълнителите в пулпата. Чрез формирането на флокулирана структура, GPAC помага да се запазят глобите и пълнителите в хартиеня лист. Наличието на тези глоби и пълнители в хартията може да запълни празнините между влакната, което прави структурата на хартията по -компактна.
Когато хартиената структура е по -компактна, напрежението може да бъде по -равномерно разпределено в хартиен лист, което подобрява силата на хартията. Изследванията показват, че добавянето на GPAC може да увеличи задържането на глоби и пълнители с до 20%, което води до значително подобрение на якостта на опън на хартията и силата на спукване.
3. Крос - свързване и образуване на мрежа
GPAC може също да образува кръстосана мрежа в рамките на хартиената структура. Дългите верижни молекули на GPAC могат да се заплитат помежду си и с целулозните влакна, създавайки тримесечна мрежа. Тази мрежа осигурява допълнителна поддръжка на хартията и помага да се разпредели по -равномерно приложеният стрес.
Когато се прилага сила към хартията, свързаната с кръстосана мрежа може да абсорбира и разсейва енергията, като предотвратява лесното счупване на хартията. Например, при динамично тест за натоварване, документи, съдържащи GPAC, показват по -добра устойчивост на разкъсване и сгъване в сравнение с документи без GPAC. Кръстосаният ефект на GPAC е особено полезен за документи, които изискват висока якост и издръжливост, като опаковъчни документи и печатни документи.
Въздействие върху различните видове якост на хартията
1. Якост на опън
Якостта на опън е едно от най -важните силови свойства на хартията. Той измерва способността на хартията да се съпротивлява да бъде разглобена. Както бе споменато по -рано, GPAC подобрява връзката на влакната - фибри, запазва глоби и пълнители и образува кръстосана мрежа, като всички те допринасят за увеличаване на якостта на опън.
В мелница за производство на хартия, която произвежда вестник, добавянето на GPAC при доза от 0,5% тегло на пулпата увеличи силата на опън на вестника с 15%. Това подобрение позволява на вестника да се обработва по -лесно по време на процеса на печат и намалява риска от счупване.
2. Сила на спукване
Силата на спукване е способността на хартията да издържа на натиск, преди да се спука. Чрез подобряване на вътрешната якост на свързване и компактността на структурата на хартията, GPAC може значително да повиши силата на спукване.
В опаковките на опаковките, където високата сила на спукване е от решаващо значение за защита на съдържанието, използването на GPAC може да направи голяма промяна. Проучване на гофрирания бокс показа, че добавянето на GPAC увеличава силата на спукване с до 25%, което означава, че карето може по -добре да издържи налягането по време на съхранение и транспортиране.
3. Сгъваема издръжливост
Сгъване на издръжливост на сгъването Броят пъти, когато една хартия може да се сгъва напред и назад, преди да се счупи. Кръстосаното свързване и образуване на мрежа от GPAC подобряват гъвкавостта и устойчивостта на хартията към умората.
За документи, използвани при свързване на книги и канцеларски материали, добрата издръжливост на сгъване е от съществено значение. Установено е, че документите с GPAC добавени имат много по -голяма издръжливост на сгъване в сравнение с тези без. Това е така, защото кръстосаната мрежа може да абсорбира енергията, генерирана по време на процеса на сгъване, като предотврати напукване на хартията.
Фактори, влияещи върху работата на GPAC при подобряване на силата
1. Дозировка
Дозировката на GPAC е критичен фактор. Като цяло, с увеличаването на дозата на GPAC, силата на хартията също се увеличава. Има обаче оптимална доза. Ако дозата е твърде ниска, ефектът на GPAC върху подобряването на силата може да не е значителен. От друга страна, ако дозата е твърде висока, това може да доведе до проблеми като повишен вискозитет на пулп суспензията, които могат да повлияят на процеса на създаване на хартия.
Повечето процеси на производство на хартия установяват, че оптималната доза GPAC варира от 0,1% до 1% тегло на пулпата. В този диапазон на дозата може да се постигне най -добрият баланс между подобряването на силата и обработваемостта.
2. Тип пулпа
Различните видове пулпа имат различни свойства и ефективността на GPAC може да варира в зависимост от типа на пулпата. Например, химическата пулпа (като Kraft Pulp) има по -висока степен на свързване на влакната в сравнение с механичната пулпа. GPAC може да има по -изразен ефект върху механичната пулпа, тъй като може да помогне за подобряване на сравнително слабите влакнести връзки в механичната пулпа.
В допълнение, дължината на влакната и повърхностните свойства на пулпата също влияят на взаимодействието между GPAC и пулпата. По -дългите влакна могат да осигурят повече повърхностна площ за адсорбция на GPAC, докато влакната с различни повърхностни заряди могат да взаимодействат по различен начин с анионния GPAC.
3. Условия за производство на хартия
Условията за производство на хартия, като рН, температура и скорост на срязване, също могат да повлияят на работата на GPAC. Анионният характер на GPAC е чувствителен към рН на пулпната суспензия. Като цяло, леко алкално рН (около 7 - 9) е благоприятно за взаимодействието между GPAC и целулозните влакна.
Температурата може да повлияе на разтворимостта и реактивността на GPAC. По -високите температури могат да увеличат разтворимостта на GPAC, но това може също да повлияе на стабилността на пулп суспензията. Скоростта на срязване по време на процеса на създаване на хартия може да повлияе на дисперсията на GPAC и образуването на кръстосаната мрежа. Необходима е подходяща скорост на срязване, за да се осигури равномерна дисперсия на GPAC и правилното образуване на мрежата.
Заключение
Гранулирана полианионна целулоза е мощна добавка, която може значително да подобри силата на хартията чрез множество механизми, включително засилване на влакната - фибри, задържане на глоби и пълнители и образуване на кръстосана мрежа. Въздействието му върху различните видове якост на хартия, като якост на опън, якост на спукване и сгъваема издръжливост, го прави ценно допълнение към процеса на производство на хартия.
Като доставчик на гранулирана полианионна целулоза, ние се ангажираме да предоставяме висококачествени продукти и техническа поддръжка на нашите клиенти в индустрията за производство на хартия. Ако се интересувате от подобряване на силата на вашите хартиени продукти, ви каним да се свържете с нас за по -нататъшно обсъждане и поръчки. Нашият екип от експерти може да ви помогне да изберете най -подходящия тип GPAC и да определите оптималната доза въз основа на вашите специфични изисквания за производство на хартия.
ЛИТЕРАТУРА
Smith, J., et al. (2018). "Ефект на полианионната целулоза върху вътрешната сила на свързване на хартията." Journal of Pulp and Paper Science, 44 (2), 123 - 130.
