Comment le dimère d'alkylcétène permet des procédés de fabrication de papier alcalin

L'alkylcétène dimère assure la résistance à l'eau dans la fabrication moderne de papier alcalin. Ce produit chimique permet l'utilisation de charges à base de carbonate de calcium, qui améliorent la qualité et la durabilité du papier.

• Les usines européennes ont été les premières à adopter des procédés alcalins il y a des décennies, suivi par les principaux producteurs américains et japonais.
• L’industrie a adopté le collage alcalin pour atteindre les objectifs écologiques, améliorer les performances et répondre à la demande du marché en papier durable.
• Les progrès technologiques, notamment contrôles automatisés et traitements de surface, soutiennent désormais une production de haute qualité et respectueuse de l'environnement.

Faits marquants

• Le dimère d'alkylcétène crée forte résistance à l'eau en se liant chimiquement aux fibres de cellulose dans des conditions alcalines, améliorant ainsi la durabilité du papier.
• L'utilisation de l'AKD permet l'utilisation de charges de carbonate de calcium, qui améliorent la brillance, la résistance et la durabilité du papier.
• Le contrôle du pH, de la température et des agents de rétention comme l'amidon cationique assure une meilleure Liaison AKD et réduit les pertes chimiques lors de la fabrication du papier.
• Une répartition et un durcissement appropriés de l'AKD sur les fibres conduisent à un dimensionnement uniforme et à une hydrofugation durable des produits en papier.
• Évitez de surdoser l'AKD au-dessus de 2 % pour éviter la fragilité et maintenir la résistance mécanique du papier.

Mécanisme du dimère d'alkylcétène

Réaction chimique avec la cellulose

Vous activez la résistance à l'eau du papier en utilisant dimère d'alkylcétène, une molécule construite autour d'un cycle oxétan-2-one à quatre chaînons à longues chaînes alkyles. Cette structure unique lui permet d'interagir directement avec les fibres de cellulose. Le procédé d'encollage interne implique trois étapes principales:

1. Vous retenez les particules de dimère d'alkylcétène sur les fibres de cellulose pendant la formation de la feuille.
2. Les particules fondent et se propagent sur les surfaces des fibres lorsqu’elles sont exposées à la chaleur.
3. Le dimère d'alkylcétène réagit avec les groupes hydroxyles de la cellulose, formant liaisons covalentes β-céto-ester.

Cette réaction chimique est particulièrement efficace dans des conditions neutres à légèrement alcalines, généralement à un pH de 7.5 à 9.0 et à des températures comprises entre 90 et 110 °C. Tous les dimères d'alkylcétène ne réagissent pas ; certains peuvent s'hydrolyser et ne pas se lier à la cellulose. Cependant, la partie qui forme des liaisons covalentes crée une couche hydrophobe durable à la surface de la fibre. Cette couche résiste à la pénétration de l'eau et reste stable même après une exposition répétée à l'humidité.

Conseil: Pour maximiser l'efficacité du dimère d'alkylcétène, il est nécessaire de contrôler les paramètres du procédé tels que le pH et la température. Cette approche garantit une meilleure liaison chimique avec la cellulose et une réduction des pertes par hydrolyse.

Hydrophobicité et résistance à l'eau

En traitant les fibres de cellulose avec du dimère d'alkylcétène, on augmente considérablement leur résistance à l'eau. Les liaisons covalentes formées lors du processus d'encollage créent une surface fermée et hydrophobe. Des études scientifiques montrent que ce traitement peut augmenter les angles de contact avec l'eau au-delà de 100°, confirmant ainsi une forte déperlance. Concrètement, le papier et même le contreplaqué traités avec du dimère d'alkylcétène absorbent beaucoup moins d'eau au fil du temps. Par exemple, le contreplaqué traité avec ce produit chimique présente des propriétés hydrophobes. absorption d'eau réduite à 2, 24 et 48 heures, et une résistance améliorée à la pourriture causée par les champignons.

Cet effet est également observable sur les textiles. Les tissus en coton traités au dimère d'alkylcétène conservent une grande déperlance même après une exposition prolongée au soleil. après 30 cycles de lavageLes liaisons chimiques restent stables et l’effet hydrophobe persiste, rendant le traitement à la fois efficace et durable.

Dimère d'alkylcétène vs. encollage acide

Le choix d'un dimère d'alkylcétène présente plusieurs avantages par rapport aux agents d'encollage acides traditionnels comme la colophane. Le tableau suivant met en évidence les principales différences :

L'alkylcétène dimère peut être utilisé dans une plage de pH beaucoup plus large, notamment en milieu alcalin. Cette compatibilité permet d'incorporer des charges alcalines comme le carbonate de calcium, qui améliorent la blancheur et la durabilité du papier. En revanche, l'encollage à base de colophane est plus efficace en milieu acide ou neutre et nécessite souvent une stabilisation supplémentaire. L'alkylcétène dimère offre également un encollage plus rapide et plus uniforme, une meilleure maniabilité et une résistance unique à l'acide lactique. Ces caractéristiques en font le choix privilégié pour une fabrication de papier moderne, de haute qualité et durable.

Remarque: Lorsque vous combinez un dimère d'alkylcétène avec charges alcalines telles que le carbonate de calcium précipité, vous obtenez des surfaces superhydrophobes et une résistance mécanique accrue. Cette synergie confirme la compatibilité supérieure du dimère d'alkylcétène avec les procédés de fabrication de papier alcalin.

Facteurs affectant les performances

Type de pulpe et de fibre

Vous devez tenir compte du type de pâte et de fibres que vous utilisez, car ils affectent directement l’efficacité du collage des dimères d’alkylcétène. Fibres de cellulose bactérienne, avec leur petit diamètre et leur grande surface spécifique, portent une forte charge négative. Cette propriété entraîne une forte absorption du dimère d'alkylcétène, mais une grande partie est perdue dans l'eau blanche, réduisant l'efficacité du collage. L'utilisation de pâte de bagasse peut entraîner un collage moins efficace que celui des pâtes de feuillus ou de résineux. La bagasse contient des fibres courtes, plus de fines et une teneur en cendres plus élevée, ce qui interfère avec les additifs chimiques. Pour remédier à ces problèmes, vous pouvez utiliser des agents de rétention comme l'amidon cationique et polyacrylamide cationiqueCombinés, ces agents inversent les charges de surface et favorisent la floculation, améliorant ainsi significativement la rétention des dimères d'alkylcétènes. Les agents améliorant l'encollage, tels que la polyamideamine-épichlorhydrine et le chitosane, contribuent également à neutraliser les charges et à former des liaisons chimiques, augmentant ainsi la rétention.

Conservation et distribution

On obtient un dimensionnement optimal en assurant une rétention et une répartition uniformes du dimère d'alkylcétène à la surface des fibres. La diffusion du produit chimique sur la cellulose n'est pas instantanée. Les monocouches d'AKD se déplacent lentement sur toute la surface de la fibre, et ce processus progressif influence la rapidité et l'homogénéité du développement de l'hydrophobicité. Le transfert en phase vapeur joue également un rôle, affectant à la fois l'accumulation et la perte d'encollage. Des techniques avancées, telles que l'utilisation dioxyde de carbone supercritique, permet une répartition plus uniforme de l'AKD dans la matrice papier. Cette méthode améliore la pénétration et permet de réduire la quantité de produit chimique nécessaire tout en conservant une forte résistance à l'eau.

Conseil: Concentrez-vous sur une distribution chimique uniforme et des stratégies de rétention efficaces pour maximiser les performances de dimensionnement et minimiser les déchets.

pH et alcalinité

Il est nécessaire de contrôler le pH du système pour optimiser la réaction du dimère d'alkylcétène avec la cellulose. Ce produit chimique réagit mieux en milieu alcalin, notamment à pH 8 à 8.6À ce pH, vous favorisez la formation de liaisons hydrophobes qui confèrent à votre papier sa résistance à l'eau. Cependant, un pH trop élevé peut entraver la réaction souhaitée et réduire son efficacité. Maintenir un pH équilibré vous permet de tirer le meilleur parti de votre processus d'encollage et de produire un papier durable et de haute qualité.

Charges et additifs

Interaction du carbonate de calcium

Vous pouvez augmenter la teneur en charges du papier en utilisant du carbonate de calcium, ce qui améliore la blancheur et réduit les coûts de production. Lors de l'ajout de carbonate de calcium, il faut tenir compte de son interaction avec les agents d'encollage. Charges avec volumes de pores plus importants, comme la caustification du carbonate de calcium, ont tendance à absorber davantage agent d'encollageCette absorption réduit la quantité disponible pour réagir avec les fibres de cellulose, ce qui peut diminuer la résistance à l'eau. Les charges à pores plus petits retiennent plus efficacement l'agent d'encollage à la surface des fibres, ce qui améliore l'hydrophobicité.

L'ordre dans lequel vous ajoutez le carbonate de calcium et les agents d'encollage est également important. En règle générale, ajouter du carbonate de calcium avant l'agent d'encollageCette séquence permet à l'agent d'encollage d'interagir à la fois avec la charge et la suspension de fibres. Cependant, le carbonate de calcium peut favoriser l'hydrolyse de l'agent d'encollage, ce qui peut entraîner une perte ou une réversion de la charge. Il est donc important de surveiller la distribution granulométrique et la surface spécifique de vos charges. Des études montrent que les charges à granulométrie optimisée et à surface spécifique plus faible absorbent moins d'agent d'encollage, ce qui améliore la résistance à l'eau. Par exemple, les feuilles de papier avec 24 % de charge de remplissage et les boues de chaux modifiées ont démontré une meilleure hydrophobicité en raison de l'absorption réduite de l'agent d'encollage par la charge.

Conseil: Pour maintenir une forte résistance à l'eau, conservez la teneur efficace en agent d'encollage ci-dessous 2%Des niveaux plus élevés peuvent rendre le matériau cassant et compromettre l’intégrité structurelle.

Autres additifs

Vous utilisez souvent des additifs comme l’amidon cationique, aides à la rétentionet des floculants pour améliorer les propriétés du papier. Ces additifs influencent la répartition et la rétention de l'agent d'encollage sur les fibres. L'amidon cationique contribue à stabiliser l'agent d'encollage et favorise sa rétention sur la cellulose. Les agents de rétention, comme le polyacrylamide, améliorent l'adhérence des charges et des agents d'encollage aux fibres, réduisant ainsi les pertes en eau blanche.

Cependant, certains additifs peuvent entrer en compétition avec les fibres pour l'agent d'encollage. Charges et fibres portent des charges négatives, ce qui signifie qu'elles entrent en compétition pour l'adsorption. Si les charges ont une surface spécifique élevée, elles peuvent adsorber davantage d'agent d'encollage, laissant moins de place aux fibres. Il est important d'équilibrer le type et la quantité d'additifs pour optimiser l'efficacité de l'encollage. Ajuster l'ordre d'ajout et le temps de séjour au cours du procédé peut améliorer encore les résultats.

• Additifs courants affectant le dimensionnement :
  • Amidon cationique : améliore la rétention et la distribution
  • Polyacrylamide : améliore la floculation et la rétention
  • Chitosane : augmente la liaison chimique et la rétention

En sélectionnant et en gérant soigneusement les charges et les additifs, vous pouvez obtenir une teneur élevée en charges tout en maintenant une excellente résistance à l'eau et une excellente qualité du papier.

Pratiques d'excellence

Optimisation de processus

Vous pouvez optimiser la résistance à l'eau et la qualité du papier en appliquant des stratégies de dosage et des contrôles de processus éprouvés. L'approche recommandée consiste à utiliser environ 0.2 % AKD dans vos formulations de couchage. Ce dosage améliore considérablement l'hydrophobicité et la résistance à la traction sans compromettre l'intégrité du papier. Le tableau ci-dessous résume l'impact des différents dosages d'AKD :

Vous devez optimiser la rétention En sélectionnant les agents de rétention appropriés, tels que l'amidon cationique ou le polyacrylamide. Contrôlez les points d'ajout d'AKD et de charges pour éviter une décomposition prématurée et assurer une distribution uniforme. Maintenez le pH du système entre 8 et 8.6 pour favoriser des réactions d'encollage stables. Ajustez les conditions de séchage pour favoriser un durcissement optimal et maximiser la résistance à l'eau. Des formulations d'encollage bien dispersées et un mélange minutieux avec la matière première contribuent également à obtenir des résultats homogènes.

Conseil: Utiliser un minimum anti-mousse avec une faible activité de surface pour éviter toute interférence avec le dimensionnement interne.

Dépannage

Vous pouvez rencontrer échecs de dimensionnement Lors de la fabrication de papier alcalin. Les causes courantes incluent l'hydrolyse de l'AKD, une mauvaise rétention sur les fibres et l'interférence de charges comme le carbonate de calcium précipité. Un mauvais séquençage chimique et une formation incomplète de liaisons esters peuvent également entraîner une faible hydrophobie. Pour résoudre ces problèmes, suivez les étapes suivantes :

1. Optimiser les aides à la rétention pour améliorer la fixation de l'AKD aux fibres.
2. Ajustez le moment et la séquence des ajouts chimiques pour une meilleure distribution.
3. Surveillez et contrôlez le pH du système pour maintenir la stabilité de l'AKD.
4. Ajustez les conditions de séchage pour améliorer les performances de durcissement et de dimensionnement.
5. Assurer un mélange uniforme des agents d'encollage avec la composition des fibres.
6. Évaluer l’impact des charges et modifier le moment de l’ajout d’additifs si nécessaire.
7. Sélectionnez des antimousses qui ne perturbent pas le collage interne.

Vous pouvez éviter la perte de dimensionnement en maintenant un séchage et une rétention appropriés des fines et des charges. Évitez dosage excessif d'AKD, car des niveaux plus élevés peuvent réduire les propriétés mécaniques. Un contrôle rigoureux des processus et une gestion rigoureuse des interactions chimiques vous aideront à obtenir un papier durable et résistant à l'eau.

La fabrication de papier alcalin efficace et de haute qualité est obtenue grâce à la maîtrise de la chimie et de la gestion uniques du procédé d'encollage interne. Des facteurs clés tels que le type de pâte, la rétention, le durcissement et les conditions environnementales influencent la résistance à l'eau et la durabilité.

• Une optimisation continue, comme des accélérateurs de maturation avancés et une stabilité d’émulsion améliorée, garantit des résultats cohérents et favorise la durabilité.
• Les recherches soulignent que lumière, oxygène et température peut avoir un impact sur l'hydrophobicité à long terme, vous devez donc surveiller de près les variables du processus.

Continuez à affiner votre approche pour équilibrer la résistance à l’eau, la recyclabilité et la responsabilité environnementale dans chaque feuille que vous produisez.

QFP

Quel est le principal avantage de l’utilisation du dimère d’alkylcétène dans la fabrication de papier alcalin ?

Tu gagnes forte résistance à l'eau et peut utiliser des charges de carbonate de calcium. Cette combinaison améliore la brillance, la durabilité et la résistance du papier. Le collage AKD favorise également une production efficace et des résultats de haute qualité.

Comment optimiser la rétention de l'AKD sur les fibres de cellulose ?

L'amidon cationique ou le polyacrylamide sont recommandés comme agents de rétention. Ces additifs favorisent la fixation de l'AKD aux fibres et réduisent les pertes en eau blanche. Un mélange approprié et un pH contrôlé améliorent également la rétention.

Peut-on utiliser l’AKD avec de la pâte recyclée ?

Oui, vous pouvez utiliser l'AKD avec de la pâte recyclée. Il peut être nécessaire d'ajuster les agents de rétention et de surveiller la teneur en charges. Les fibres recyclées nécessitent parfois un contrôle supplémentaire du procédé pour obtenir une résistance à l'eau constante.

Quels problèmes peuvent survenir en cas de surdosage d’AKD ?

Remarque: Un excès d'AKD peut fragiliser le papier et réduire sa résistance mécanique. Pour de meilleurs résultats, il est recommandé de maintenir une teneur en AKD inférieure à 2 %. Un surdosage peut également entraîner une perte d'encollage et une résistance à l'eau inégale.