CMC sodu stosowany w przemyśle papierniczym

Karboksymetyloceluloza sodowa (CMC) to uniwersalny dodatek mający liczne zastosowania w różnych gałęziach przemysłu, w tym w przemyśle papierniczym. Jego unikalne właściwości i funkcjonalności sprawiają, że jest on niezbędnym składnikiem procesów wytwarzania papieru, przyczyniając się do jakości, wydajności i zrównoważonego rozwoju produktów z papieru i tektury. W tym obszernym przewodniku zbadamy rolę sodu CMC w przemyśle papierniczym, w tym jego funkcje, zalety, zastosowania oraz wpływ, jaki ma na produkcję i właściwości papieru.

Wprowadzenie do karboksymetylocelulozy sodowej (CMC):

Karboksymetyloceluloza sodowa (CMC) to rozpuszczalny w wodzie polimer otrzymywany z celulozy, naturalnego polisacharydu występującego w ścianach komórkowych roślin. CMC wytwarza się poprzez traktowanie celulozy wodorotlenkiem sodu i kwasem monochlorooctowym, w wyniku czego powstaje chemicznie modyfikowany związek o unikalnych właściwościach. CMC charakteryzuje się wysoką lepkością, doskonałą retencją wody, zdolnością tworzenia filmu i kompatybilnością z innymi materiałami. Te właściwości sprawiają, że CMC nadaje się do szerokiego zakresu zastosowań w różnych gałęziach przemysłu, w tym w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym, kosmetycznym, tekstylnym i papierniczym.

Przegląd procesu wytwarzania papieru:

Zanim zagłębimy się w specyficzną rolę sodu CMC w wytwarzaniu papieru, przyjrzyjmy się pokrótce procesowi wytwarzania papieru. Produkcja papieru obejmuje kilka kolejnych etapów, w tym roztwarzanie, formowanie papieru, prasowanie, suszenie i wykańczanie. Oto przegląd każdego etapu:

1. Roztwarzanie: Włókna celulozowe są ekstrahowane z drewna, papieru makulaturowego lub innych surowców w procesach mechanicznego lub chemicznego roztwarzania.
2. Tworzenie papieru: Rozdrobnione włókna zawiesza się w wodzie, tworząc włóknistą zawiesinę lub zawiesinę zwaną miazgą. Następnie masę celulozową nakłada się na poruszającą się siatkę drucianą lub tkaninę, skąd woda odpływa, pozostawiając mokry arkusz papieru.
3. Prasowanie: Mokry arkusz papieru przepuszcza się przez szereg rolek dociskowych w celu usunięcia nadmiaru wody i utrwalenia włókien.
4. Suszenie: Sprasowany arkusz papieru suszy się za pomocą ciepła i/lub powietrza w celu usunięcia pozostałej wilgoci i wzmocnienia papieru.
5. Wykończenie: Wysuszony papier może zostać poddany dodatkowym procesom, takim jak powlekanie, kalandrowanie lub cięcie, aby uzyskać pożądane właściwości i specyfikacje.

Rola karboksymetylocelulozy sodowej (CMC) w papiernictwie:

Przyjrzyjmy się teraz konkretnym funkcjom i zaletom CMC sodu na różnych etapach procesu wytwarzania papieru:

1. Środek retencyjny i drenażowy:

Jedną z głównych funkcji sodu CMC w papiernictwie jest jego rola jako środka retencyjnego i odwadniającego. Oto jak CMC sodu przyczynia się do tego aspektu:

• Środek wspomagający retencję: CMC sodu działa jako środek wspomagający retencję, poprawiając retencję drobnych włókien, wypełniaczy i dodatków w masie papierniczej. Wysoka masa cząsteczkowa i hydrofilowość pozwalają mu adsorbować się na powierzchniach włókien celulozowych i cząstek koloidalnych, zwiększając w ten sposób ich retencję w arkuszu papieru podczas formowania.
• Środek wspomagający drenaż: CMC sodu służy również jako środek wspomagający drenaż, poprawiając szybkość odprowadzania wody z masy papierniczej. Pomaga stworzyć bardziej otwartą i porowatą strukturę papieru, umożliwiając skuteczniejsze odprowadzanie wody przez siatkę drucianą lub tkaninę podczas formowania papieru. Skutkuje to szybszym odwadnianiem, zmniejszonym zużyciem energii i poprawioną wydajnością maszyn w procesie papierniczym.

2. Siła i środek wiążący:

Sód CMC działa jako środek wzmacniający i wiążący w papiernictwie, zapewniając spójność i integralność arkusza papieru. Oto jak zwiększa wytrzymałość papieru:

• Wiązanie wewnętrzne: CMC sodu tworzy wiązania wodorowe z włóknami celulozowymi, cząstkami wypełniacza i innymi składnikami masy papierniczej. Wiązania te pomagają wzmocnić matrycę papieru i poprawić wiązanie między włóknami, co skutkuje wyższą wytrzymałością na rozciąganie, rozdarcie i pękanie gotowego papieru.
• Wiązanie włókien: CMC sodu działa jako środek wiążący włókna, zwiększając adhezję pomiędzy poszczególnymi włóknami celulozowymi i zapobiegając ich rozpadowi lub separacji podczas formowania papieru i kolejnych etapów przetwarzania. Poprawia to integralność strukturalną i stabilność wymiarową papieru, zmniejszając ryzyko rozdarcia, zmatowienia lub pylenia.

3. Rozmiar i powłoka powierzchniowa:

Sód CMC stosuje się w preparatach do zaklejania powierzchni i powłok w celu poprawy właściwości powierzchni i drukowalności papieru. Oto jak poprawia jakość powierzchni papieru:

• Klejenie powierzchniowe: Sód CMC stosuje się jako środek zaklejający powierzchnię w celu zwiększenia wytrzymałości powierzchni, gładkości i wchłaniania atramentu przez papier. Tworzy cienką, jednolitą warstwę na powierzchni arkusza papieru, zmniejszając porowatość i poprawiając jednolitość powierzchni. Pozwala to na lepszą trwałość atramentu, ostrzejszą jakość druku i mniejsze wtapianie lub zacieki na drukowanych obrazach i tekście.
• Spoiwo powłokowe: CMC sodu służy jako spoiwo w preparatach do powlekania papieru, które nakłada się na powierzchnię papieru w celu uzyskania określonych właściwości funkcjonalnych lub estetycznych. Pomaga wiązać cząsteczki pigmentu, wypełniacze i inne składniki powłoki z powierzchnią papieru, tworząc gładkie, błyszczące lub matowe wykończenie. Powłoki na bazie CMC poprawiają właściwości optyczne, połysk powierzchni i drukowność papieru, dzięki czemu nadaje się on do wysokiej jakości zastosowań poligraficznych i opakowaniowych.

4. Pomoc w zatrzymaniu:

Sód CMC działa jako środek retencyjny w procesie papierniczym, poprawiający zatrzymywanie drobnych cząstek, włókien i dodatków w masie papierniczej. Wysoka masa cząsteczkowa i rozpuszczalność w wodzie umożliwiają jego adsorbcję na powierzchniach włókien celulozowych i cząstek koloidalnych, zwiększając w ten sposób ich zatrzymywanie w arkuszu papieru podczas formowania. Prowadzi to do poprawy formowania, jednorodności i właściwości wytrzymałościowych gotowego papieru.

5. Kontrola właściwości reologicznych:

Sód CMC pomaga kontrolować właściwości reologiczne masy papierniczej i powłok, umożliwiając lepszą przetwarzalność i wydajność. Oto jak wpływa to na reologię:

• Kontrola lepkości: Sód CMC działa jako modyfikator lepkości, regulując zachowanie przepływu i konsystencję masy papierniczej i preparatów powłokowych. Nadaje zawiesinom właściwości pseudoplastyczne lub rozrzedzające przy ścinaniu, co oznacza, że ​​ich lepkość zmniejsza się pod wpływem naprężeń ścinających (takich jak podczas mieszania lub pompowania) i odzyskuje swoją lepkość w stanie spoczynku. Ułatwia to obsługę, pompowanie i nakładanie materiałów, poprawiając wydajność procesu i jakość produktu.
• Środek zagęszczający: CMC sodu służy jako środek zagęszczający w powłokach i recepturach papieru, zwiększając ich lepkość oraz poprawiając ich stabilność i krycie. Pomaga kontrolować przepływ i osadzanie się powłok na powierzchni papieru, zapewniając równomierną grubość i rozkład. Poprawia to właściwości optyczne, drukowność i wykończenie powierzchni papieru, dzięki czemu nadaje się on do różnorodnych zastosowań poligraficznych i opakowaniowych.

Zastosowania karboksymetylocelulozy sodowej (CMC) w papiernictwie:

Sód CMC jest stosowany w różnych zastosowaniach papierniczych w różnych gatunkach i typach produktów papierowych. Niektóre typowe zastosowania obejmują:

1. Papiery do drukowania i pisania: Sód CMC stosuje się w preparatach do zaklejania powierzchni i powlekania papierów drukarskich i do pisania, w tym papieru do kopiowania, papieru offsetowego i tektury powlekanej. Poprawia drukowność, trwałość atramentu i gładkość powierzchni, co skutkuje ostrzejszymi, bardziej żywymi drukowanymi obrazami i tekstem.
2. Papiery opakowaniowe: Sód CMC stosuje się w papierach i tekturach opakowaniowych, takich jak składane kartony, pudełka z tektury falistej i torby papierowe. Poprawia wytrzymałość powierzchni, sztywność i wykończenie powierzchni, poprawiając wygląd i wydajność materiałów opakowaniowych.
3. Bibułki i ręczniki: Sód CMC dodaje się do bibułek i ręczników w celu poprawy wytrzymałości na mokro, miękkości i chłonności. Zwiększa integralność i trwałość arkusza, umożliwiając lepszą retencję wilgoci i odporność na rozdarcie w produktach bibułkowych.
4. Papiery specjalistyczne: Sód CMC znajduje zastosowanie w papierach specjalistycznych, takich jak przekładki, papiery termiczne i papiery zabezpieczone. Zapewnia określone funkcje, takie jak właściwości uwalniania, stabilność termiczna i zabezpieczenie przed fałszerstwami, aby spełnić wymagania specjalistycznych zastosowań.

Zrównoważony rozwój środowiska:

Jedną z kluczowych zalet stosowania CMC sodu w papiernictwie jest jego zrównoważenie środowiskowe. Jako materiał odnawialny, biodegradowalny i nietoksyczny, CMC oferuje przyjazne dla środowiska alternatywy dla syntetycznych dodatków i powłok w produktach papierowych. Jego biodegradowalność zapewnia minimalny wpływ na środowisko i wspiera zrównoważone praktyki leśne oraz inicjatywy gospodarki o obiegu zamkniętym w przemyśle papierniczym.

Wniosek:

Karboksymetyloceluloza sodowa (CMC) odgrywa kluczową rolę w przemyśle papierniczym, poprawiając jakość, wydajność i zrównoważony rozwój produktów z papieru i tektury. Jego wielofunkcyjne właściwości sprawiają, że jest to wszechstronny dodatek poprawiający retencję, wytrzymałość, właściwości powierzchniowe i przetwarzalność na różnych etapach procesu wytwarzania papieru. Od papierów drukarskich i opakowaniowych po bibułkę i papiery specjalistyczne, sól sodowa CMC znajduje różnorodne zastosowania w różnych gatunkach i typach produktów papierowych, przyczyniając się do rozwoju technologii papierniczej i rozwoju innowacyjnych materiałów na bazie papieru. Ponieważ zapotrzebowanie na wysokiej jakości, przyjazne dla środowiska produkty papierowe stale rośnie, sól sodowa CMC pozostaje cennym składnikiem w dążeniu do bardziej zrównoważonych i zasobooszczędnych praktyk wytwarzania papieru.