제지 산업에 사용되는 나트륨 CMC

카르복시메틸 셀룰로오스 나트륨(CMC)은 제지 산업을 포함한 다양한 산업에서 다양한 용도로 사용되는 다용도 첨가제입니다. 독특한 특성과 기능으로 인해 제지 공정에서 없어서는 안 될 구성 요소가 되어 종이 및 판지 제품의 품질, 성능 및 지속 가능성에 기여합니다. 이 포괄적인 가이드에서는 기능, 이점, 응용, 종이 생산 및 특성에 미치는 영향을 포함하여 제지 산업에서 나트륨 CMC의 역할을 살펴보겠습니다.

나트륨 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC) 소개:

나트륨 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC)는 식물 세포벽에서 발견되는 천연 다당류인 셀룰로오스에서 추출된 수용성 고분자입니다. CMC는 셀룰로오스를 수산화나트륨과 모노클로로아세트산으로 처리하여 독특한 특성을 지닌 화학적으로 변형된 화합물을 생성함으로써 생성됩니다. CMC는 점도가 높고 보수력이 뛰어나며 피막형성력, 타소재와의 상용성이 뛰어난 것이 특징입니다. 이러한 특성으로 인해 CMC는 식품, 의약품, 화장품, 섬유 및 제지 등 다양한 산업 분야의 광범위한 응용 분야에 적합합니다.

제지 공정 개요:

제지에서 나트륨 CMC의 구체적인 역할을 알아보기 전에 제지 과정을 간략하게 살펴보겠습니다. 제지에는 펄프화, 종이 형성, 압축, 건조 및 마무리를 포함한 여러 순차적 단계가 포함됩니다. 각 단계의 개요는 다음과 같습니다.

1. 펄프화: 셀룰로오스 섬유는 기계적 또는 화학적 펄프화 공정을 통해 목재, 재활용 종이 또는 기타 원료에서 추출됩니다.
2. 종이 형성: 펄프화 섬유는 물에 부유되어 펄프라고 알려진 섬유질 슬러리 또는 현탁액을 형성합니다. 그런 다음 펄프를 움직이는 철망이나 직물 위에 놓고 물이 빠져 나가면서 젖은 종이가 남습니다.
3. 프레싱: 젖은 종이 시트는 일련의 프레싱 롤러를 통과하여 과도한 물을 제거하고 섬유를 강화합니다.
4. 건조: 압축된 종이 시트를 열 및/또는 공기를 사용하여 건조하여 남아 있는 수분을 제거하고 종이를 강화합니다.
5. 마무리: 건조된 종이는 원하는 특성과 사양을 얻기 위해 코팅, 캘린더링 또는 절단과 같은 추가 공정을 거칠 수 있습니다.

제지에서 나트륨 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC)의 역할:

이제 제지 공정의 다양한 단계에서 나트륨 CMC의 구체적인 기능과 이점을 살펴보겠습니다.

1. 보유 및 배수 보조:

제지에서 나트륨 CMC의 주요 기능 중 하나는 보유 및 배수 보조제 역할입니다. 나트륨 CMC가 이러한 측면에 어떻게 기여하는지는 다음과 같습니다.

• 보유 보조제: 나트륨 CMC는 종이 펄프의 미세 섬유, 충전재 및 첨가제의 보유를 개선하여 보유 보조제 역할을 합니다. 고분자량과 친수성 특성으로 인해 셀룰로오스 섬유와 콜로이드 입자의 표면에 흡착되어 형성 중에 종이 시트에 대한 보유력이 향상됩니다.
• 배수 보조제: 나트륨 CMC는 종이 펄프에서 물의 배수 속도를 향상시켜 배수 보조제 역할도 합니다. 이는 보다 개방적이고 다공성인 종이 구조를 만드는 데 도움이 되어 종이 형성 중에 철망이나 직물을 통해 물이 보다 효율적으로 배출될 수 있습니다. 이로 인해 제지 공정에서 탈수 속도가 빨라지고 에너지 소비가 감소하며 기계 효율성이 향상됩니다.

2. 강도 및 결합제:

나트륨 CMC는 제지에서 강도와 결합제 역할을 하며 종이 시트에 응집력과 무결성을 제공합니다. 용지 강도를 향상시키는 방법은 다음과 같습니다.

• 내부 결합: 나트륨 CMC는 셀룰로오스 섬유, 필러 입자 및 종이 펄프의 기타 구성 요소와 수소 결합을 형성합니다. 이러한 결합은 종이 매트릭스를 강화하고 섬유 간 결합을 개선하여 완성된 종이의 인장, 인열 및 파열 강도 특성을 높이는 데 도움이 됩니다.
• 섬유 결합: 나트륨 CMC는 섬유 결합제 역할을 하여 개별 셀룰로오스 섬유 사이의 접착을 촉진하고 종이 형성 및 후속 가공 단계에서 분해 또는 분리를 방지합니다. 이는 종이의 구조적 완전성과 치수 안정성을 향상시켜 찢어짐, 보풀, 먼지 발생 위험을 줄입니다.

3. 표면 크기 조정 및 코팅:

나트륨 CMC는 종이의 표면 특성과 인쇄성을 개선하기 위해 표면 사이징 및 코팅 제제에 사용됩니다. 종이 표면 품질을 향상시키는 방법은 다음과 같습니다.

• 표면 사이징: 나트륨 CMC는 종이의 표면 강도, 매끄러움 및 잉크 수용성을 향상시키기 위해 표면 사이징제로 적용됩니다. 종이 시트 표면에 얇고 균일한 피막을 형성하여 기공률을 줄이고 표면 균일성을 향상시킵니다. 이를 통해 잉크 홀드아웃이 향상되고, 인쇄 품질이 더욱 선명해지며, 인쇄된 이미지와 텍스트의 페더링이나 번짐이 줄어듭니다.
• 코팅 바인더: CMC 나트륨은 특정 기능적 또는 심미적 특성을 달성하기 위해 종이 표면에 적용되는 종이 코팅 제제의 바인더 역할을 합니다. 안료 입자, 충전재 및 기타 코팅 성분을 종이 표면에 결합시켜 매끄럽고 광택이 있거나 무광택 마감 처리하는 데 도움이 됩니다. CMC 기반 코팅은 종이의 광학적 특성, 표면 광택 및 인쇄 적성을 향상시켜 고품질 인쇄 및 포장 응용 분야에 적합합니다.

4. 유지 지원:

나트륨 CMC는 제지 공정에서 유지 보조제로 작용하여 종이 펄프의 미세 입자, 섬유 및 첨가제의 유지를 향상시킵니다. 고분자량 및 수용성 특성으로 인해 셀룰로오스 섬유 및 콜로이드 입자의 표면에 흡착되어 형성 중에 종이 시트에 대한 보유력이 향상됩니다. 이는 완성된 종이의 형성, 균일성 및 강도 특성을 향상시킵니다.

5. 유변학적 특성의 제어:

나트륨 CMC는 종이 펄프 및 코팅의 유변학적 특성을 제어하여 가공성과 성능을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 이것이 유변학에 미치는 영향은 다음과 같습니다.

• 점도 조절: 나트륨 CMC는 점도 조절제 역할을 하여 종이 펄프와 코팅 제제의 흐름 거동과 일관성을 조절합니다. 현탁액에 유사가소성 또는 전단박화 특성을 부여합니다. 즉, 전단 응력 하에서(예: 혼합 또는 펌핑 중) 점도가 감소하고 정지 상태에서 회복됩니다. 이를 통해 재료의 취급, 펌핑 및 적용이 쉬워지고 공정 효율성과 제품 품질이 향상됩니다.
• 증점제: 나트륨 CMC는 종이 코팅 및 제형에서 증점제 역할을 하여 점도를 높이고 안정성과 적용 범위를 향상시킵니다. 이는 종이 표면에 대한 코팅의 흐름과 증착을 제어하여 균일한 두께와 분포를 보장합니다. 이는 종이의 광학적 특성, 인쇄성 및 표면 마감을 향상시켜 다양한 인쇄 및 포장 응용 분야에 적합합니다.

제지에서 나트륨 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC)의 응용:

나트륨 CMC는 다양한 등급과 유형의 종이 제품에 걸쳐 다양한 제지 응용 분야에 사용됩니다. 몇 가지 일반적인 응용 분야는 다음과 같습니다.

1. 인쇄 및 필기 용지: 나트륨 CMC는 복사 용지, 오프셋 용지 및 코팅된 판지를 포함한 인쇄 및 필기 용지의 표면 크기 조정 및 코팅 제제에 사용됩니다. 인쇄 적성, 잉크 지속성, 표면 매끄러움을 향상시켜 이미지와 텍스트를 더 선명하고 생생하게 인쇄합니다.
2. 포장 종이: 나트륨 CMC는 접이식 상자, 골판지 상자 및 종이 봉지와 같은 종이 및 보드 포장에 사용됩니다. 표면강도, 강성, 표면조도를 향상시켜 포장재의 외관과 성능을 향상시킵니다.
3. 티슈 및 타월 페이퍼: 나트륨 CMC는 티슈 및 타월 페이퍼에 첨가되어 습윤 강도, 부드러움 및 흡수성을 향상시킵니다. 시트의 무결성과 내구성을 향상시켜 티슈 제품의 수분 보유력과 찢어짐 방지 기능을 향상시킵니다.
4. 특수 용지: Sodium CMC는 이형지, 감열지 및 보안 용지와 같은 특수 용지에 적용됩니다. 이형 특성, 열 안정성, 위조 방지 등 특정 기능을 부여하여 특수 용도의 요구 사항을 충족합니다.

환경 지속 가능성:

제지에서 나트륨 CMC의 주요 이점 중 하나는 환경 지속 가능성입니다. 재생 가능하고 생분해성이 있으며 무독성 소재인 CMC는 종이 제품의 합성 첨가제 및 코팅에 대한 친환경적인 대안을 제공합니다. 생분해성은 환경에 미치는 영향을 최소화하고 제지 산업의 지속 가능한 산림 관행과 순환 경제 이니셔티브를 지원합니다.

결론:

카르복시메틸 셀룰로오스 나트륨(CMC)은 종이 및 판지 제품의 품질, 성능 및 지속 가능성을 향상시켜 제지 산업에서 중요한 역할을 합니다. 다기능 특성으로 인해 제지 공정의 다양한 단계에서 유지력, 강도, 표면 특성 및 가공성을 개선하기 위한 다용도 첨가제로 사용됩니다. 인쇄 및 포장지부터 티슈 및 특수 용지에 이르기까지 나트륨 CMC는 다양한 등급 및 유형의 종이 제품에 걸쳐 다양한 응용 분야를 찾아 제지 기술의 발전과 혁신적인 종이 기반 재료 개발에 기여합니다. 고품질의 환경 친화적인 종이 제품에 대한 수요가 계속 증가함에 따라 나트륨 CMC는 보다 지속 가능하고 자원 효율적인 제지 방식을 추구하는 데 여전히 귀중한 성분으로 남아 있습니다.