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1. Introducción
El encolado es un paso crucial en el proceso de fabricación de papel. Tradicionalmente, se utilizaba comúnmente el encolado a base de colofonia, también conocido como encolado ácido. Sin embargo, la fabricación de papel ácido presenta numerosas desventajas, y la industria papelera mundial ha estado migrando hacia procesos neutros y alcalinos. En los últimos años, los agentes de encolado neutros AKD han ganado una amplia aceptación en China y se consideran un avance importante en la tecnología papelera nacional.
Las condiciones óptimas de dimensionamiento para AKD son las siguientes:
- Almidón catiónico: 1.5%
- Dosis de AKD: 0.2%
- Poliacrilamida aniónica (APAM): 150 ppm
- Carbonato de calcio precipitado (PCC): 20%
- pH óptimo: 7.0–7.5
Secuencia de adición:
- Almidon catiónico
- Emulsión AKD
- AMPA
La fabricación de papel fue uno de los grandes inventos de la antigua China. Sin embargo, el papel artesanal tradicional no se encolaba o solo se trataba ligeramente con almidón o cola animal. No fue hasta 1807 que el inventor alemán Illig introdujo el encolado de colofonia y alumbre en la fabricación moderna de papel.
El propósito del encolado es distribuir uniformemente un material de baja energía superficial sobre la superficie del papel para formar una película hidrófoba. Esta película impide o ralentiza la penetración de líquidos (especialmente agua) en la estructura de la fibra, mejorando así la resistencia al agua. La eficacia del encolado afecta directamente la calidad del papel.
La evolución de la tecnología de encolado ha pasado de papeles sin encolar al encolado con colofonia ácida, luego a agentes de encolado sintéticos neutros como AKD y ASA, y más tarde a dispersiones catiónicas y aniónicas adecuadas para la fabricación de papel neutro/alcalino.
El encolado con colofonia ácida tiene muchas desventajas:
- Falta de brillo y amarilleamiento del papel
- Fragilidad y corta vida útil
- Rendimiento de dimensionamiento débil
- Corrosión de equipos debido a la acidez
- Incapacidad para utilizar rellenos alcalinos
- Alta contaminación de aguas bravas
- No apto para papeles de alta calidad
Con el desarrollo de la fabricación moderna de papel, países de todo el mundo han invertido en nuevas tecnologías de encolado. Para la década de 1990, más del 90 % del encolado en Europa y Norteamérica se había trasladado a procesos neutros/alcalinos. China también ha logrado avances significativos en este ámbito en los últimos años.
2. Mecanismo y ventajas del dimensionamiento neutro AKD
AKD, o Alquil Ketene DimerFue desarrollado por Hercules Inc. en la década de 1950. Es un agente de encolado neutro reactivo capaz de formar enlaces covalentes con fibras vegetales. El AKD es un sólido ceroso de color amarillo claro, soluble en disolventes orgánicos como benceno, tolueno, éter, cloroformo y tetracloruro de carbono, pero insoluble en agua.
Químicamente, la AKD es una lactona insaturada con un anillo de lactona de cuatro miembros y dos grupos laterales alquilo de cadena larga. Durante el proceso de encolado, el anillo de lactona reacciona con los grupos hidroxilo de la celulosa para formar β-cetoésteres, anclando las cadenas alquílicas hidrofóbicas a la superficie de la fibra. Esta reacción se denomina mecanismo de esterificación o mecanismo de enlace covalente.
Ventajas del encolado neutro AKD en comparación con el encolado ácido con colofonia:
- Mejora el rendimiento general del papel.
- Reduce la descarga de aguas residuales
- Reduce el consumo de energía.
- Reduce los costes de fabricación de papel.
- Reduce la necesidad de abrillantadores ópticos.
- Mejora el funcionamiento de la máquina de papel.
A pesar de sus ventajas, el dimensionamiento neutro del AKD también tiene ciertas limitaciones que deben abordarse durante el uso práctico.
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