Les agents de résistance à sec sont couramment utilisés dans la fabrication du papier pour améliorer sa résistance à sec, notamment sa résistance à la traction et à l'éclatement. Leur efficacité dépend de leur type, de leur mécanisme d'action, de leur dosage et de leur stratégie d'application.
I. Principaux types de Agents de résistance à sec
- Agents à base d'amidon
Types : amidon cationique, amidon anionique, amidon oxydé, amidon estérifié au phosphate
Caractéristiques : Largement disponible et rentable ; adapté aux papiers culturels et d'emballage. - Polyacrylamide (PAM)
Types : PAM cationique, anionique et non ionique
Caractéristiques : Poids moléculaire élevé et excellentes performances de renforcement ; idéal pour les machines à papier à grande vitesse. - Alcool polyvinylique (PVA)
Caractéristiques : Excellentes propriétés filmogènes ; utilisé dans les papiers de haute qualité comme les papiers de monnaie et les papiers spéciaux. - Chitosane (polymère naturel)
Caractéristiques : Biodégradable et respectueux de l'environnement ; adapté aux applications à faible pollution.
II. Mécanisme d'action
Les agents de résistance à sec améliorent la liaison fibre-fibre, principalement par liaison hydrogène, interaction électrostatique, enchevêtrement moléculaire et effets de dispersion. Ils améliorent également la rétention et le drainage, contribuant ainsi à la résistance globale.
III. Positionnement de l'application et stratégies d'optimisation
Le point d'addition influence grandement l'efficacité d'absorption et la résistance finale du papier. Les options possibles sont les suivantes :
- Pompe à pulpe: Mélange à cisaillement élevé ; idéal pour une dispersion uniforme.
- Avant l'écran de pression:Réduit les interférences des déchets anioniques.
- Caisse de tête:Efficace pour les agents à réaction rapide comme le PAM avec une dégradation par cisaillement minimale.
Des stratégies telles que le dosage en deux étapes et la co-addition avec d'autres produits chimiques (par exemple, amidon + PAM) sont recommandées en fonction de la composition et de la qualité du papier.
IV. Facteurs clés affectant la performance des agents de résistance à sec
Le tableau suivant résume les principaux facteurs d’influence, mécanismes et effets d’optimisation typiques :
Tableau 1 : Facteurs influençant l'efficacité de l'agent de résistance à sec
| Facteur | Mécanisme | Effet d'optimisation typique |
|---|---|---|
| Diplôme de battage de pulpe | Un battage plus élevé augmente la surface des fibres et les sites d'adsorption. | À 40°SR, le dosage optimal est inférieur de 0.5 à 1 % à celui à 30°SR. |
| PH | Le pH affecte l'état de charge des agents de résistance à sec (par exemple, les agents cationiques augmentent l'efficacité lorsque le pH > 5). | Lorsque le pH passe de 5 à 7, le dosage peut devoir être augmenté de 0.3 à 0.5 % pour maintenir l’équilibre de charge. |
| Type d'agent | Le PAM de poids moléculaire élevé (> 10 millions) peut relier les fibres même à de faibles dosages ; le PAM de faible poids moléculaire nécessite un dosage plus élevé. | 5 millions de MW PAM : dosage optimal = 1.2 % ; 12 millions de MW PAM : dosage optimal = 0.8 %. |
| Température | La température élevée accélère l’hydrolyse du PAM et réduit la concentration efficace. | Pour chaque augmentation de 5 °C, le dosage de PAM peut devoir augmenter de 0.2 à 0.3 %. |
| Type de fibre | Les fibres de bois dur sont plus courtes et nécessitent plus de pontage ; les fibres de bois tendre sont plus longues et se lient mieux naturellement. | Papier de soie (principalement en bois dur) : dosage 1–1.5 % ; Papier d'impression (principalement en bois tendre) : dosage plus faible. |
V. Courbe dose-réponse : force vs. dosage
- 0-1.5%: Augmentation rapide de la force
- 1.5-2%: Rendements décroissants
- 2-3%:Phase de plateau
- >3%: Risque de fragilité et de problèmes de machine
Des mécanismes tels que le pontage des fibres et la neutralisation des charges expliquent le comportement non linéaire.
VI. Recommandations de dépannage et d'optimisation
Le tableau suivant fournit des conseils sur la manière de diagnostiquer et de corriger les problèmes courants liés à l'utilisation d'agents de résistance à sec :
Tableau 2 : Problèmes courants et solutions
| Question | Cause possible | Stratégie d'optimisation |
|---|---|---|
| La force ne s'améliore pas | Dosage insuffisant ou mauvaise compatibilité | Augmentez le dosage de 1 à 2 % ou utilisez un produit avec un type de charge correspondant. |
| Le papier devient cassant | Surdosage ou formation excessive de film | Réduire le dosage à 0.5–1 %, ou modifier le système de co-addition rétention/PAM. |
| Drainage lent sur machine à papier | Chaînes moléculaires trop longues dans l'agent de résistance à sec | Réduisez la concentration à 0.1–0.3 % ou passez à un produit à viscosité plus faible. |
VII. Notes et bonnes pratiques
- Utilisez des mélangeurs statiques ou des dispositifs à turbulence pour assurer un mélange complet.
- Rapport de dilution : 10–20x pour éviter la floculation.
- Dosage automatisé en fonction du débit et de la vitesse de la machine.
- Plage de pH compatible : 5–7 pour les agents cationiques ; > 7 pour le PAM anionique.
- Évitez l’ajout simultané d’additifs de charge opposée.
- Surveillez le drainage de la machine et la flexibilité des fibres pour éviter le surdosage.
La relation entre le dosage de l'agent de résistance à sec et la résistance du papier suit une courbe en S. Une performance optimale dépend d'une combinaison de validation expérimentale et d'ajustement en temps réel. Une approche sur mesure, tenant compte de la composition, de la qualité du papier et des conditions d'exploitation, est essentielle pour maximiser les bénéfices et minimiser les coûts et les risques opérationnels.
