Technologie d'application de l'agent d'encollage neutre AKD

1. Introduction

L'encollage est une étape cruciale de la fabrication du papier. Traditionnellement, l'encollage à base de colophane, aussi appelé encollage acide, était couramment utilisé. Cependant, cette méthode présente de nombreux inconvénients, et l'industrie papetière mondiale s'oriente vers des procédés neutres et alcalins. Ces dernières années, les agents d'encollage neutres AKD ont été largement adoptés en Chine et sont considérés comme une avancée majeure dans la technologie papetière nationale.

Les conditions de dimensionnement optimales pour l'AKD sont les suivantes :

• Amidon cationique : 1.5 %
• Dosage de l'AKD : 0.2 %
• Polyacrylamide anionique (APAM) : 150 ppm
• Carbonate de calcium précipité (PCC) : 20 %
• pH optimal : 7.0–7.5

Séquence d'addition :

1. Amidon cationique
2. Émulsion AKD
3. APAM

La fabrication du papier est l'une des grandes inventions de la Chine ancienne. Cependant, le papier artisanal traditionnel n'était pas encollé ou était seulement légèrement traité à l'amidon ou à la colle animale. Ce n'est qu'en 1807 que l'inventeur allemand Illig introduisit l'encollage à la colophane et à l'alun dans la fabrication moderne du papier.

L'objectif de l'encollage est de répartir uniformément un matériau à faible énergie de surface à la surface du papier afin de former un film hydrophobe. Ce film empêche ou ralentit la pénétration des liquides (notamment de l'eau) dans la structure fibreuse, améliorant ainsi la résistance à l'eau. L'efficacité de l'encollage influence directement la qualité du papier.

L'évolution de la technologie de collage est passée des papiers non collés aux collages à base de colophane acide, puis aux agents de collage synthétiques neutres comme l'AKD et l'ASA, et plus tard aux dispersions cationiques et anioniques adaptées à la fabrication de papier neutre/alcalin.

L'encollage à la colophane acide présente de nombreux inconvénients :

• Faible luminosité et jaunissement du papier
• Fragilité et courte durée de conservation
• Faibles performances de dimensionnement
• Corrosion des équipements due à l'acidité
• Incapacité à utiliser des charges alcalines
• Forte pollution des eaux vives
• Ne convient pas aux papiers de haute qualité

Avec le développement de la fabrication moderne du papier, les pays du monde entier ont investi dans de nouvelles technologies d'encollage. Dans les années 1990, plus de 90 % de l'encollage en Europe et en Amérique du Nord était passé à des procédés neutres/alcalins. La Chine a également réalisé des progrès significatifs dans ce domaine ces dernières années.

2. Mécanisme et avantages du dimensionnement neutre AKD

AKD, ou Dimer d'alkylcétèneDéveloppé par Hercules Inc. dans les années 1950, il s'agit d'un agent d'encollage neutre réactif capable de former des liaisons covalentes avec les fibres végétales. L'AKD est un solide cireux jaune clair, soluble dans les solvants organiques tels que le benzène, le toluène, l'éther, le chloroforme et le tétrachlorure de carbone, mais insoluble dans l'eau.

Chimiquement, l'AKD est une lactone insaturée composée d'un cycle lactone à quatre chaînons et de deux groupes alkyles latéraux à longue chaîne. Lors du collage, le cycle lactone réagit avec les groupes hydroxyles de la cellulose pour former des β-céto-esters, fixant les chaînes alkyles hydrophobes à la surface de la fibre. Cette réaction est appelée mécanisme d'estérification ou mécanisme de liaison covalente.

Avantages de l'encollage neutre AKD par rapport à l'encollage acide à la colophane :

• Améliore les performances globales du papier
• Réduit les rejets d'eaux usées
• Réduit la consommation d’énergie
• Réduit les coûts de fabrication du papier
• Réduit le besoin d'azurants optiques
• Améliore la maniabilité de la machine à papier

Malgré ses avantages, le dimensionnement neutre AKD présente également certaines limites qui doivent être prises en compte lors de l'utilisation pratique.

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