انتقل إلى المحتوى 
1. ما هي قوة الرطوبة؟
تشير قوة التحمل عند البلل إلى قدرة الورق على الاحتفاظ بقوته عند تعرضه للرطوبة. ويتم تقييمها خلال مرحلتين رئيسيتين:
- قوة البلل الأولية – قوة شبكة الورق قبل التجفيف، وهي مهمة لتشغيل الماكينة.
- قوة البلل عند إعادة البلل - قوة البلل للورق النهائي أثناء العمليات مثل الطلاء أو الطباعة، وفي الاستخدام النهائي (على سبيل المثال، الأنسجة، والتغليف).
نظرًا لأن هذين النوعين يخدمان أغراضًا مختلفة - مع متطلبات أداء مميزة - فيجب تحسينهما بشكل مختلف.
2. قوة الرطوبة الأولية
عند نسبة مواد صلبة أقل من 30% (أي رطوبة أعلى من 70%)، يحتفظ الورق بنسبة 15-20% فقط من قوته الجافة. تتأثر قوته الأولية في حالة البلل بما يلي:
- تكوين اللب ومستوى التكرير وجفاف النسيج
- ظروف العملية والمواد الكيميائية المضافة في النهاية الرطبة
تستخدم آلات الورق عالية السرعة أنظمة دعم متقدمة للشبكة الرطبة لتقليل التوتر والحفاظ على الاستقرار - مما يسمح بإنتاج ورق ذو وزن أساسي أقل وتوفير التكاليف.
يربط النموذج الكمي (Page, 1993) قوة البلل بالتوتر السطحي (γ)، ومساحة طبقة الماء (A)، ونصف قطر الانحناء (r)، والاحتكاك (µ)، وخشونة الألياف (C).
3. إعادة ترطيب القوة الرطبة
تشير قوة إعادة البلل إلى القوة التي يحتفظ بها الورق المجفف بعد أن يصبح رطبًا مرة أخرى. مع المعالجة المناسبة لقوة البلل، يحتفظ الورق عادةً بنسبة تتراوح بين 20% و40% (وحتى 50%) من قوته الجافة في الظروف الرطبة، وهو متطلب أساسي للعديد من الاستخدامات النهائية.
4. كيف تعمل عوامل القوة الرطبة
يُعطّل الماء الروابط الهيدروجينية بين الألياف، مما يُضعف الورق. تُواجه عوامل مقاومة الرطوبة هذا الأمر من خلال آليتين:
- الحماية: إنشاء شبكة صلبة مترابطة حول الألياف لمنع التورم.
- التعزيز: تشكيل روابط كيميائية جديدة غير حساسة للماء تعمل على تقوية البنية.
بناءً على كيمياء الترابط الخاصة بها، يمكن أن تكون عوامل القوة الرطبة:
- مؤقتة: تشكل روابط (على سبيل المثال، الهيمياسيتالات) التي تنكسر عند إعادة الترطيب (على سبيل المثال، PAM المغليوكسيليت).
- دائم: إنشاء روابط تساهمية مقاومة للماء (على سبيل المثال، PAE، UF، MF).
5. عوامل القوة الرطبة الشائعة
اليوريا فورمالدهايد (UF)
- أقدم الراتنجات التفاعلية؛ تشكل شبكات مترابطة متصالبة كارهة للماء عند درجة حموضة 4-5.
- يستخدم عادة بجرعة 0.5-3%، ويتم تطبيقه بالقرب من مضخة الخليط.
- يجب أن يتوافق مع درجة حموضة النظام وتجنب التفاعل مع حجم الشبة والراتنج لمنع البقايا.
الميلامين فورمالدهايد (MF)
- راتينج قابل للذوبان في الماء يستخدم في الأوراق المتخصصة.
- تصبح مشحونة إيجابيا عند درجة الحموضة المنخفضة وتلتصق بالألياف، مما يحسن الترابط.
- يتم تطبيقه بجرعة 0.1-3% مع جرعات دقيقة لمنع ظهور بقع النشا/الراتنج.
- يتطلب علاجًا بعد التجفيف - تتطور أقصى قوة للرطوبة بعد حوالي 10 أيام.
بولي أميد-إبيكلوروهيدرين (PAE)
- مُصمم للأنظمة المحايدة/القلوية، ويُستخدم على نطاق واسع في ورق المناديل والتغليف.
- يوفر كفاءة عالية في مقاومة الرطوبة عبر درجة الحموضة الواسعة (4-8).
- يشكل روابط متقاطعة تساهمية من خلال حلقات الإيبوكسيد؛ الجرعة ~0.25-1%.
- الكفاءة تتأثر بنوع الألياف، والتكرير، ودرجة الحموضة، والاحتفاظ، وتركيز Ca²⁺، وترتيب الإضافة الكيميائية.
6. الاعتبارات البيئية والتنظيمية
تشمل المنتجات الثانوية الرئيسية في عملية إنتاج راتنج PAE ما يلي: DCP = 1,3،2-dichloro-3-propane MCPD = 1,2-chloro-2،XNUMX-propylene glycol EPI = epichlorohydrin. المركبات الجزيئية الصغيرة العضوية الثلاثة المذكورة أعلاه والتي تحتوي على الكلور هي المنتجات الثانوية الرئيسية في راتنج PAE والتي يتم تعريفها على أنها هاليدات عضوية قابلة للامتصاص (AOX)، والتي يتم إنتاجها عن طريق التحلل المائي للإبيكلوروهيدرين، كما هو موضح في الشكل XNUMX.
في الوقت الحالي، حددت لائحة الاتحاد الأوروبي REACH بوضوح سمية وسرطان نواتج AOX الثانوية في راتنجات PAE. من بينها، تم تحديد 1,3،2-ثنائي كلورو-350-بروبان DCP كمادة مسرطنة محتملة H 1 (الفئة 3B)، بينما تم تحديد 1,2-كلورو-351،2-بروبانديول MCPD كمادة مسرطنة مشتبه بها H 1,3 (الفئة 2). بالإضافة إلى ذلك، ووفقًا لأحكام BfR XXXVI، بالنسبة للمنتجات الورقية الملامسة للأغذية، بعد استخلاص العينة في الماء، فإن الحد الأقصى للكمية المتبقية من 2،3-ثنائي كلورو-1,2-بروبان DCP هو 12 ميكروغرام/لتر، والحد الأقصى للكمية المتبقية من XNUMX-كلورو-XNUMX،XNUMX-بروبانديول MCPD هو XNUMX ميكروغرام/لتر. وهذا بلا شك يفرض متطلبات أعلى على حماية البيئة ونظافة الراتنج المقاوم للرطوبة المستخدم.
في تصريف مياه الصرف الصحي لمصانع الورق، ولأن عامل مقاومة الرطوبة PAE هو المصدر الرئيسي لـ AOX، فقد طُرح الجيلان الثاني والثالث من راتنجات PAE الصديقة للبيئة، منذ منتصف ثمانينيات القرن الماضي، للحد من تلوث البيئة بـ AOX. وبالمقارنة مع الجيل الأول من راتنجات PAE، فقد قلل الجيلان الثاني والثالث بشكل كبير من محتوى الإبيكلوروهيدرين المتبقي والكمية المتبقية من نواتج التحلل المائي DCP وMCPD.
| مؤشر | الجيل الاول | الجيل الثاني | الجيل الثالث |
|---|---|---|---|
| نوع المنتج | عامل قوة الرطوبة الصناعية | عامل قوة الرطوبة القياسي | عامل قوة الرطوبة الصالح للأكل |
| محتوى المواد الصلبة (%) | 12.5 1 ± | 15 3 ± | 18 2 ± |
| pH | 4 1.5 ± | 4 1.5 ± | 4 1.5 ± |
| اللزوجة (cps) | ≤ 110 | ≤ 110 | ≤ 110 |
| DCP (جزء في المليون) | * (غير خاضع للرقابة) | ≤ 100 | ≤ 10 |
| MCPD (جزء في المليون) | * (غير خاضع للرقابة) | ≤ 100 | ≤ 10 |
| المزايا | منخفضة التكلفة مع أداء جيد في مقاومة الرطوبة | نسبة منخفضة من الكلور المتبقي، متوافقة مع معايير تغليف المواد الغذائية والاتحاد الأوروبي | خالي تمامًا من الكلور؛ مناسب لإنتاج ورق ملامسة الطعام على المدى الطويل |
| عيوب | يحتوي على نسبة عالية من الكلور المتبقي، والذي قد يكون ضارًا بصحة الإنسان | سعر أعلى قليلاً من الجيل الأول، ويتطلب جرعة أعلى بنحو 15% | تكلفة عالية؛ أداء أقل نسبيًا لقوة الرطوبة، يتطلب جرعة أكبر بنحو 5% من الجيل الثاني |
7. أفضل الممارسات لاستخدام القوة الرطبة
- الجرعة التحكمية (0.25-1%) للوصول إلى إمكانات زيتا المثلى.
- إضافة التسلسل لتجنب عدم التوافق مع الإضافات الأنيونية.
- ضمان الاحتفاظ عن طريق الجمع مع مساعدات الاحتفاظ والتحكم في مستويات Ca²⁺.
- قم بتطبيق المعالجة (على سبيل المثال، 80 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة) بعد الإضافة.
- قم بخلط العوامل ذات القوة الرطبة مع الإضافات ذات القوة الجافة لتعزيز قوة النسيج والاحتفاظ به.
8. الخاتمة والنظرة المستقبلية
عوامل مقاومة الرطوبة لا غنى عنها في صناعة الورق الحديثة، إذ تُعزز متانة الورق في ظل الرطوبة وتُتيح تطبيقات متنوعة. مع تزايد سرعات الآلات ومتطلبات المنتجات، تضمن هذه العوامل الأداء وكفاءة العمليات. ويركز البحث والتطوير المستمر على حلول مستدامة وفعالة لمقاومة الرطوبة، مثل البولي كاربوكسيلات والكيتوزان، والبدائل الخضراء للراتنجات التقليدية.
