Dans l'industrie papetière, résistance à sec est une mesure critique qui détermine la capacité d'un papier à résister aux défaillances mécaniques. Elle englobe la résistance à la traction, à l'éclatement, à la déchirure et à la résistance superficielle, toutes principalement dérivées de liaison hydrogène entre les fibresLes agents de résistance à sec sont des additifs chimiques essentiels qui améliorent la liaison fibre-fibre et fibre-charge. Ils contribuent à optimiser l'utilisation des matières premières (par exemple, en augmentant la teneur en charge ou en fibres à faible coût), à répondre aux exigences spécifiques des propriétés du papier et à valoriser le produit final.
I. Mécanisme de Agents de résistance à sec
Les agents de résistance à sec agissent par le biais des mécanismes clés suivants :
- Amélioration des liaisons hydrogène :
La plupart des agents de résistance à sec contiennent des groupes fonctionnels tels que -OH et -CONH₂ qui se lient à la surface de la fibre, augmentant le nombre et la force des liaisons hydrogène. - Une liaison ionique:
Les agents de résistance à sec cationiques (le type le plus courant) portent des charges positives, qui se lient électrostatiquement à la cellulose et aux charges chargées négativement. - Liaison covalente :
Certains agents spécialisés (par exemple, GPAM) peuvent former des liaisons covalentes stables avec la cellulose ou s'auto-réticuler pendant le séchage. - Modification de la microstructure :
En améliorant la rétention des fines ou la floculation contrôlée, ces agents peuvent affecter positivement l’uniformité du papier et les propriétés mécaniques.
II. Principaux types d'agents de résistance à sec
Les agents de résistance à sec sont généralement classés comme suit :
A. Polymères naturels et amidons modifiés
- Amidon cationique :
Largement utilisé. La modification cationique améliore la rétention sur les fibres. Économique, il offre un impact notable sur la résistance et la rétention. - Amidons anioniques/zwitterioniques/modifiés :
Appliqué dans des conditions chimiques spécifiques ou pour des besoins de performance particuliers. - Gommes végétales :
Comme la gomme de guar cationique et la gomme de caroube. Leur poids moléculaire élevé assure une excellente liaison, particulièrement efficace pour améliorer la résistance des liaisons internes. Généralement utilisés à des dosages plus faibles, ils sont plus coûteux.
B. Polymères synthétiques
- Série de polyacrylamide (PAM) :
- PAM cationique (C-PAM) :
Hautement efficace, avec poids moléculaire et charge réglables. Également utilisé pour la rétention et le drainage. - PAM anionique/zwitterionique :
Utilisé pour s'adapter à diverses conditions de partie humide. - PAM glyoxylé (GPAM) :
Ajoute une résistance temporaire à l'état humide en plus de la résistance à sec.
- PAM cationique (C-PAM) :
- Polyvinylamine (PVAm) :
Fortement cationique, très efficace dans les environnements humides complexes. - Autres :
Cellulose modifiée (CMC), alcool polyvinylique (PVA), etc., utilisés dans des cas spécifiques, souvent pour des applications de surface.
III. Méthodes d'utilisation des agents de résistance à sec
A. Ajout de la partie humide (courant principal)
- Généralement ajouté au stock épais (par exemple, à l'entrée de la pompe du ventilateur).
- Assurez un mélange complet et un temps de réaction adéquat ; évitez les dommages dus au cisaillement élevé (en particulier pour les PAM à poids moléculaire élevé).
- Coordonnez l'ordre de dosage avec d'autres additifs tels que les agents de collage et les agents de rétention.
B. Dimensionnement de surface
- Amidon modifié ou PVA utilisé pendant l'étape de pressage encollable ou de revêtement pour améliorer les propriétés de surface et la résistance globale.
C. Application par pulvérisation
- La solution est pulvérisée sur la bande de formage ou sur la section de prépresse pour une application ciblée.
D. Préparation et dissolution
- Amidon:
Doit être cuit sous un contrôle précis de la température et du temps pour une gélatinisation complète. - Polymères synthétiques :
- Les poudres nécessitent des systèmes de dissolution spéciaux.
- Les émulsions doivent être activées avant utilisation.
- Les liquides peuvent être dilués directement.
E. Référence posologique
- Le dosage dépend de la qualité du papier, de la composition de la fourniture, de la résistance cible et des considérations de coût.
- Gamme typique :
Amidon cationique : 0.5–2.0 %
Polymères synthétiques : 0.05–0.3 % (sur la base de la fibre sèche)
IV. Impact des agents de résistance à sec sur le fonctionnement des machines à papier
A. Effets sur la formation
- Impact négatif:
La floculation excessive causée par des agents cationiques et à poids moléculaire élevé peut réduire la qualité de la formation, provoquant une turbidité, des piqûres et des propriétés inégales. - Impact positif potentiel :
Une meilleure rétention des matériaux fins peut améliorer l’uniformité de la feuille dans certains cas. - Défi de base :
Équilibrer l’amélioration de la force avec la qualité de la formation.
B. Effets sur la déshydratation
- Problème courant :
Efficacité de déshydratation réduite, en particulier lors des étapes de déshydratation sous vide et sous presse. - Causes:
- Une rétention accrue des fines particules entraîne une rétention d’eau plus élevée.
- Les structures floc et les chaînes polymères hydratées bloquent les voies de drainage.
- Conséquences:
- Exigences de vide plus élevées
- Sécheresse post-presse inférieure
- Augmentation de la consommation de vapeur
- Réduction possible de la vitesse
- Effet positif mineur :
Le drainage par gravité peut s’améliorer légèrement au début en raison de la formation de flocs. - Défi de base :
Gestion de la résistance à l'assèchement pour maintenir l'efficacité de la machine et le contrôle de l'énergie.
V. Considérations clés relatives aux applications et à la gestion du système
1. Équilibre chimique de la partie humide
- Contrôle des charges :
Surveiller le potentiel zêta et la conductivité pour éviter l'inversion de charge. Gérer efficacement les déchets anioniques. - Compatibilité chimique :
Optimisez la séquence de dosage pour éviter toute interférence avec d’autres agents tels que les produits chimiques de dimensionnement et de rétention.
2. Qualité de la préparation
- Assurer une activation complète et une dissolution/gélatinisation appropriée de l'amidon ou du polymère.
3. Gestion du mélange et du cisaillement
- Sélectionnez des points d’ajout appropriés pour une dispersion uniforme et évitez la dégradation du polymère ou les flocs difficiles à briser.
4. Stratégie de rétention et de drainage
- Intégrer les effets des agents de résistance à sec dans l’optimisation de la partie humide.
5. Contrôle microbien
- Utilisez des conservateurs et assurez l’assainissement des solutions d’amidon sujettes à la croissance microbienne.
6. Gestion de la viscosité
- Contrôler la concentration pour une bonne pompabilité et un bon mélange.
