Comparaison des agents d'encollage internes et de surface pour la production industrielle de papier

Les agents d'encollage jouent un rôle essentiel dans la fabrication industrielle du papier, influençant directement la qualité et la fonctionnalité du produit. Les fabricants choisissent entre les agents d'encollage internes et les agents d'encollage de surface en fonction de l'équilibre souhaité. résistance à l'eau, imprimabilité et durabilitéLes agents d'encollage internes s'intègrent à la matrice du papier pour assurer une protection en volume, tandis que les agents d'encollage de surface forment une couche protectrice pour améliorer les propriétés de surface. Les tendances du secteur soulignent la nécessité de des solutions performantes et respectueuses de l'environnement alors que les réglementations et la demande des consommateurs stimulent l’innovation en matière de résistance, d’imprimabilité, de recyclabilité et d’impact environnemental.

Faits marquants

• Agents de collage internes mélanger avec la pâte avant la formation de la feuille pour améliorer la résistance à l'eau et renforcer toute la feuille de papier.
• Agents de collage de surface appliquer après la formation de la feuille, créant une couche protectrice qui améliore la qualité d'impression et la résistance de la surface.
• Le choix du bon agent d'encollage dépend de l'utilisation finale du papier, de l'équilibre entre la résistance à l'eau, l'imprimabilité, la durabilité et l'impact environnemental.
• Le dimensionnement interne offre une meilleure résistance mécanique et une meilleure durabilité, tandis que le dimensionnement de surface améliore la douceur de la surface et le contrôle de l'encre.
• Les fabricants utilisent de plus en plus d’agents d’encollage écologiques et biodégradables et combinent des méthodes internes et de surface pour atteindre les objectifs de qualité et de durabilité.

Présentation des agents de dimensionnement

Agents de collage internes

Agents de collage internes sont ajoutés directement à la pâte à papier avant la formation de la feuille. Ces produits chimiques réagissent avec les fibres de cellulose, créant une barrière hydrophobe sur toute la surface du papier. Ce procédé améliore la résistance à l'eau et permet de contrôler l'absorption de l'encre. La colophane cationique, le dimère d'alkylcétène (AKD) et l'anhydride alcénylsuccinique (ASA) sont les agents de collage internes les plus courants dans la production industrielle de papier. La colophane cationique fonctionne mieux avec l'alun sous pH contrôlé, améliorant son interaction avec les fibres de la pulpe et améliorant la rétention. L'AKD et l'ASA modifient chimiquement les fibres, formant une surface hydrofuge. L'AKD augmente la résistance à l'humidité, en particulier dans les papiers fabriqués à partir de pâte de résineux blanchie, tandis que l'encollage à la colophane peut réduire la résistance à sec de la pâte de feuillus en raison de son effet sur la liaison des fibres. Les agents d'encollage internes influencent également d'autres propriétés telles que la rigidité, la pliabilité et la stabilité dimensionnelle.

Remarque : les agents de collage internes jouent un rôle clé dans l’amélioration de la maniabilité de la machine à papier en améliorant la formation des feuilles et en réduisant la floculation des fibres.

Agents de collage de surface

Agents de collage de surface Sont appliqués après la formation de la feuille de papier, généralement sur la presse encolleuse. Ces agents forment un film fin à la surface du papier, qui repousse l'eau et améliore l'imprimabilité. Les agents de collage de surface réduisent l'absorption d'encre, préviennent le coulage de l'encre et améliorent la résistance de la surface. Alcool polyvinylique (PVA), souvent associé à de l'amidon oxydé, est un choix populaire pour l'encollage de surface. La capacité filmogène du PVA améliore les propriétés mécaniques et de surface, telles que la résistance et la perméabilité à l'air. Les agents d'encollage de surface contribuent également à augmenter la résistance à la traction, la résistance à la déchirure et la résistance au pliage. En formant une couche protectrice, ils améliorent l'aspect et les performances du papier lors des processus d'impression et de transformation.

• Fonctions principales des agents de collage dans la production industrielle de papier :
  • Améliorer la résistance à l'eau en créant des barrières hydrophobes
  • Réduisez l'absorption d'encre et améliorez l'imprimabilité
  • Augmente la résistance et la durabilité de la surface
  • Affecte la rigidité, la pliabilité et la stabilité dimensionnelle
  • Améliorer la maniabilité de la machine à papier

Types et méthodes d'application

Produits chimiques couramment utilisés

La fabrication industrielle du papier fait appel à divers produits chimiques pour obtenir les propriétés souhaitées. Le choix dépend du type d'encollage (interne ou de surface) et des exigences de performance spécifiques. Le tableau suivant résume les produits chimiques les plus courants et leurs caractéristiques :

Les fabricants choisissent souvent l'AKD et l'ASA pour les procédés neutres ou alcalins, car ces agents stabilisent les charges comme le carbonate de calcium et assurent une hydrophobicité durable. La colophane, une résine naturelle, reste populaire pour les procédés acides en raison de son rapport coût-efficacité. Pour les applications de surface, les solutions à base d'amidon prédominent en raison de leur biodégradabilité et de leur faible coût. Les polymères synthétiques tels que l'alcool polyvinylique (PVA) et le polyacrylamide (PAM) offrent une résistance et une durabilité accrues, tandis que la caséine et la gélatine améliorent l'imprimabilité et la finition de surface.

Conseil : le choix du produit chimique approprié dépend de la qualité du papier, de l’utilisation finale et de la compatibilité avec d’autres additifs.

Processus de candidature

Les papetiers appliquent des agents d'encollage internes et de surface à différentes étapes de la production, chacune avec des méthodes et des considérations spécifiques. Le tableau ci-dessous présente les principaux procédés d'application :

Les agents d'encollage internes tels que l'AKD, l'ASA ou la colophane sont introduits directement dans la pâte à papier. partie humideCette approche garantit l'hydrophobicité de la matrice fibreuse. Les agents d'encollage de surface, notamment les dérivés d'amidon et les polymères synthétiques, sont appliqués après la formation de la feuille, mais avant le séchage final. Les presses encolleuses, les presses à film et les méthodes d'enduction, comme l'enduction à la lame ou à la tige, permettent d'obtenir une couche uniforme sur les deux faces de la feuille. Les paramètres du procédé, tels que la viscosité, la température et la vitesse de séchage, nécessitent un contrôle minutieux pour obtenir des résultats optimaux.

Comparaison de force

Interne vs. Surface

La résistance mécanique demeure un facteur essentiel dans la production industrielle de papier. Les fabricants évaluent souvent l'impact des agents d'encollage internes et de surface sur la durabilité et les performances du produit final. Agents de collage internes, lorsqu'ils sont ajoutés à la pâte avant la formation des feuilles, interagissent directement avec les fibres de cellulose. Des études récentes en laboratoire montrent que certains agents d'encollage internes, tels que combinaison de (3-glycidoxypropyl) triméthoxy (GPS) avec de la colophane naturelle, forment des liaisons covalentes avec la cellulose. Cette liaison chimique, confirmée par des analyses FTIR et XPS, améliore significativement la résistance mécanique et l'hydrophobicité. Les papiers traités avec ces agents présentent une durabilité et une résistance à l'eau accrues, surpassant ainsi ceux collés avec de la colophane traditionnelle, qui repose sur des liaisons hydrogène plus faibles ou une neutralisation des charges.

Agents de collage de surfaceEn revanche, les agents d'encollage sont appliqués après la formation de la feuille, généralement sur la presse encolleuse. Ces agents forment un film protecteur à la surface du papier, comblant les capillaires et améliorant sa résistance. Cependant, ils ne se lient pas chimiquement aux fibres. Ils assurent plutôt un renforcement physique, ce qui favorise principalement les propriétés de surface du papier plutôt que sa structure interne. Par conséquent, les agents d'encollage de surface améliorent moins la résistance mécanique globale que les agents d'encollage internes.

Remarque : les agents de collage internes pénètrent dans toute la feuille, offrant une résistance et une longévité uniformes, tandis que les agents de collage de surface améliorent principalement la durabilité et l'imprimabilité de la surface.

Le tableau suivant résume les différences clés dans les performances de force:

Les fabricants recherchant une résistance mécanique supérieure et des performances durables privilégient souvent les agents d'encollage internes. Les agents d'encollage de surface restent précieux pour les applications où la qualité de surface et l'imprimabilité sont primordiales.

Imprimabilité et qualité de surface

Agents de collage et imprimabilité

L'imprimabilité reste une priorité absolue pour les producteurs de papier industriel. Le choix des agents d'encollage influence directement l'absorption de l'encre, la netteté et la qualité globale de l'impression. Différents types d'agents d'encollage offrent des avantages uniques en termes de performances d'impression, comme le montre la figure ci-dessous. tableau ci-dessous:

Agents de collage de surface, tels que l'amidon et l'alun, jouent un rôle essentiel dans le contrôle de l'absorption de l'encre et la prévention de sa pénétration excessive. Ils améliorent l'adhérence de l'encre et réduisent son étalement, produisant des images plus nettes et plus précises. L'encollage interne, ajouté lors de la production de pâte, améliore la résistance à l'eau et la durabilité, ce qui influence indirectement l'absorption de l'encre. Les agents mouillants du papier complètent souvent les agents d'encollage en améliorant les propriétés de surface et la répartition de l'encre, favorisant ainsi une qualité d'impression uniforme et une vitesse d'impression élevée.

• Agents de collage de surface :
  • Améliore la fluidité et l'imprimabilité.
  • Contrôlez directement l'absorption de l'encre.
  • Empêcher la pénétration excessive de l'encre.
  • Améliore l'adhérence de l'encre et réduit la propagation de l'encre.
• Agents de collage internes :
  • Améliore la résistance à l'eau et la durabilité.
  • Influence indirectement l’absorption de l’encre.

Propriétés de surface

Les propriétés de surface telles que la douceur et la brillance ont un impact significatif sur la qualité d'impression. Agents d'encollage à base de dimères d'alkylcétène (AKD)Utilisés en interne et en surface, ils augmentent la résistance à l'eau et accélèrent le durcissement. Ils améliorent également la rétention des fines et des charges, ce qui permet d'obtenir des surfaces plus lisses et plus brillantes. Études de profilométrie Les études montrent que les papiers traités avec des agents d'encollage comme le chitosane présentent des surfaces beaucoup plus lisses que les papiers non encollés. Un film continu se forme à la surface du papier, empêchant l'encre de coller et garantissant une écriture et une impression de haute qualité. L'encollage interne répartit les agents sur toute la feuille, améliorant ainsi la résistance à l'eau et la qualité globale du papier. Des surfaces plus lisses offrent une brillance et une imprimabilité supérieures, rendant l'encollage essentiel pour les impressions haut de gamme.

Recyclabilité et impact environnemental

Agents de collage internes

Les agents d'encollage internes jouent un rôle crucial dans la production de papier recyclé. Des études environnementales sur la pâte d'emballages en carton ondulé usagé montrent que l'association de colophane cationique et d'alun augmente significativement la résistance à l'eau du papier recyclé. Cette amélioration ne compromet pas les propriétés mécaniques telles que la résistance à l'éclatement, à la traction ou au déchirement. L'alun agit comme un collecteur de déchets anioniques et un stabilisateur, améliorant ainsi la rétention et l'orientation de la colophane cationique sur les fibres. Ce processus augmente l'hydrophobicité et compense la chimie complexe des fibres recyclées. Les chercheurs ont identifié des dosages optimaux :1.0 % d'alun et 0.5 % de colophane cationique— à la fois rentable et respectueux de l'environnement. La séquence d'ajout et les conditions de pH améliorent encore les performances. Ces résultats soutiennent l'utilisation d'agents de collage internes dans le papier recyclé, préservant ainsi à la fois la recyclabilité et la durabilité.

Cependant, plusieurs préoccupations environnementales demeurent.

• Des réglementations strictes restreignent l'utilisation de certains produits chimiques, augmentant les coûts de conformité.
• La dépendance à l’égard des matières premières naturelles comme l’amidon et la colophane peut créer des défis en matière de chaîne d’approvisionnement et d’environnement.
• L’industrie est confrontée à des difficultés pour récupérer les agents d’encollage des eaux usées industrielles, 8 à 12 % des agents appliqués perdus dans les effluents.
• Plus de 65 % des usines de papier signalent des pertes de calibrage supérieures à 4 kilogrammes par tonne, ce qui augmente les coûts de traitement et l’impact environnemental.
• La volatilité des prix des matières premières, en particulier pour les agents dérivés de la pétrochimie, ajoute des défis supplémentaires.
• L’industrie continue d’innover, en développant des alternatives biodégradables et non toxiques pour répondre à ces problèmes.

Agents de collage de surface

Les agents d'encollage de surface ont connu une innovation rapide en réponse aux pressions environnementales et réglementaires. Les fabricants adoptent de plus en plus les formes solides, notamment pour la production de carton recyclé. Les agents biodégradables et biosourcés, tels que les mélanges d'amidon et de protéines naturels, gagnent en popularité. Ces agents réduisent la dépendance aux produits pétrochimiques et s'alignent sur les objectifs de développement durable. Les cadres réglementaires comme REACH de l'UE encouragent l'utilisation d'agents d'amidon et de protéines biodégradables, tandis que les droits de douane stimulent l'approvisionnement national et les produits chimiques alternatifs.

Les agents de collage de surface sont leaders dans les secteurs de l'impression et de l'emballage, offrant une imprimabilité et une résistance à l'abrasion améliorées. L'adoption du dosage numérique et du contrôle qualité en temps réel réduit encore davantage les déchets et améliore la régularité. Ces tendances positionnent les agents de collage de surface comme un choix privilégié pour les fabricants soucieux de réduire leur empreinte environnementale et de se conformer aux réglementations en constante évolution.

Préférences industrielles

Quand utiliser le dimensionnement interne

Les fabricants de papier industriel choisissent l'encollage interne pour les applications exigeant une excellente résistance à l'eau et une intégrité structurelle de la feuille. L'encollage interne devient essentiel lorsque le papier doit résister à l'humidité pendant la production et l'utilisation finale. Les fabricants optent souvent pour cette approche dans les cas suivants :

1. La résistance à l’eau est une exigence primordiale, en particulier pour les papiers utilisés avec des encres à base d’eau ou dans des environnements humides.
2. Les produits en carton blanchi, tels que les emballages et les contenants alimentaires, bénéficient d'un encollage interne, généralement à l'aide taille de la colophane pour assurer la durabilité.
3. Les qualités de papier fin contenant du carbonate de calcium précipité nécessitent un encollage interne en résine synthétique pour maintenir les performances et la qualité d'impression.
4. Les papiers produits avec des matériaux de haute dureté, où des ions calcium ou magnésium sont présents, s'appuient sur un encollage interne pour gérer l'efficacité de l'encollage et éviter les problèmes de rétention de charge.
5. Les compositions d'alun-colophane pré-réagées améliorent les performances de dimensionnement dans des conditions de pH et de consistance difficiles, en particulier dans les stocks de pâte épais et fins.
6. Les fabricants combinent souvent le collage interne et de surface pour les papiers spéciaux, tels que les emballages aseptiques, afin d'obtenir une résistance à l'eau et des propriétés barrières maximales.

Remarque : L'encollage interne est optimal lorsque les fabricants contrôlent le pH et la consistance lors de la préparation de la pâte. Cela garantit une répartition et une rétention optimales de l'encollage dans la matrice fibreuse.

Les fabricants prennent également en compte l'échelle de production et le coût. Les encollages internes synthétiques, tels que dimère d'alkylcétène (AKD), offre efficacité et régularité pour les opérations à volume élevé. Le calibrage interne réduit la charge de travail par rapport au calibrage traditionnel en pots de gélatine, ce qui le rend adapté aux processus industriels à grande échelle.

Quand utiliser le dimensionnement de surface

Dimensionnement des surfaces Il est privilégié lorsque les qualités tactiles, l'imprimabilité et la résistance de surface sont prioritaires. Les fabricants appliquent l'encollage après la formation de la feuille afin d'améliorer l'interaction du papier avec les encres et les revêtements. Les facteurs suivants guident le choix de l'encollage :

• Le papier nécessite une netteté d'impression améliorée, une réduction des bavures d'encre et une surface plus lisse pour une impression et une conversion de haute qualité.
• Les applications nécessitent des textures tactiles ou une brillance spécifiques, comme dans les papiers d'écriture haut de gamme, les papiers d'art et les emballages spéciaux.
• Le dimensionnement de surface permet une modification ciblée de l'extérieur du papier, prenant en charge des techniques artistiques complexes telles que la superposition d'aquarelle, le lavis à l'encre ou les techniques mixtes.
• Les conditions environnementales, telles que l'humidité et le stockage, influencent le choix. Les agents de collage à base de gélatine peuvent se dégrader dans les climats humides, tandis que les agents à base d'amidon ou synthétiques offrent une plus grande stabilité.
• Les fabricants cherchant à atteindre des objectifs de durabilité adoptent de plus en plus d’agents d’encollage de surface d’origine végétale ou biodégradables, tels que les amidons et les dérivés de la cellulose.
• La flexibilité des coûts et de la production joue un rôle important. L'encollage permet d'ajuster rapidement les propriétés du papier sans modifier la composition du noyau, ce qui permet de prendre en charge diverses gammes de produits et de petites séries.

Astuce : De nombreux fabricants utilisent un approche de double dimensionnementCombinant dimensionnement interne et de surface pour un équilibre optimal entre durabilité et caractéristiques de surface raffinées, cette stratégie répond aux exigences fonctionnelles et esthétiques des applications exigeantes.

Les fabricants doivent également gérer des variables telles que la pureté de l'eau, le temps de séchage et l'humidité ambiante. Ces facteurs influencent le comportement final du papier et nécessitent un contrôle minutieux du processus pour garantir des performances d'encollage constantes.

Résumé des avantages et des inconvénients

Agents de collage internes

Les agents de collage internes offrent plusieurs avantages distincts pour la production industrielle de papier. Ils fournissent dimensionnement uniforme et prévisible sur toute la feuille, garantissant des performances constantes dans les applications exigeantes. Ces agents améliorent la qualité d'impression en empêchant le bavure ou le coulage de l'encre, ce qui les rend adaptés à l'impression et à l'emballage de haute qualité. Les agents d'encollage internes augmentent également la résistance à la pénétration des liquides, essentielle pour les produits sensibles à l'humidité. En renforçant le réseau de fibres, ils améliorent la résistance et la durabilité du papier, tout en favorisant une meilleure stabilité dimensionnelle et en réduisant les problèmes tels que le gondolage ou le gauchissement.

Avantages clés:

• Dimensionnement uniforme sur toute la feuille de papier
• Qualité d'impression et contrôle de l'encre améliorés
• Résistance améliorée à l'eau et aux autres liquides
• Résistance et durabilité accrues
• Meilleure stabilité dimensionnelle

Cependant, les agents d'encollage internes présentent plusieurs défis. Leur production et leur utilisation peuvent libérer des composés organiques volatils (COV), ce qui soulève des préoccupations environnementales. Les papeteries doivent investir dans un traitement intensif des eaux usées pour éliminer les résidus chimiques, ce qui augmente les coûts d'exploitation. Le respect de réglementations environnementales strictes complique encore davantage leur utilisation, notamment lorsque des produits chimiques nocifs sont impliqués. La fluctuation des prix des matières premières, comme ceux des polymères et de l'amidon, peut impacter la rentabilité. La sensibilisation et l'adoption limitées dans certaines régions, ainsi que la concurrence des technologies alternatives, pèsent également sur la croissance du marché.

Principaux inconvénients :

• Préoccupations environnementales liées aux émissions de COV
• Coûts élevés de traitement des eaux usées et de mise en conformité
• Volatilité des prix des matières premières
• Adoption limitée sur les marchés en développement
• Concurrence des technologies alternatives et respectueuses de l'environnement

Conseil pratique : Les utilisateurs industriels doivent évaluer l'équilibre entre les avantages en termes de performances et les coûts de conformité environnementale lors du choix des agents d'encollage internes. Suivre l'évolution de la réglementation et explorer des alternatives écologiques peut contribuer à maintenir la compétitivité.

Agents de collage de surface

Les agents de collage jouent un rôle essentiel dans l'amélioration des propriétés de surface du papier. Ils forment un film continu qui lie étroitement les fibres, augmentant ainsi la résistance à la traction et à la compression. Ces agents améliorent considérablement l'imprimabilité en limitant la pénétration de l'encre, ce qui permet d'obtenir des images plus nettes et des couleurs éclatantes. Ils constituent également une barrière hydrophobe, améliorant ainsi la résistance à l'humidité et la stabilité dimensionnelle. Les agents à base d'amidon, en particulier, offrent des avantages environnementaux tels que la biodégradabilité, une faible toxicité et contribuent aux objectifs de développement durable.

Les experts du secteur notent que agents de collage de surface à base d'amidon S'inscrivent parfaitement dans les principes de l'économie circulaire. Ces agents réduisent l'empreinte carbone et contribuent à la conformité réglementaire. Cependant, la variabilité des matières premières et les coûts de production plus élevés peuvent poser des défis. Les polymères synthétiques, bien qu'offrant des performances supérieures, peuvent compliquer le recyclage et accroître l'impact environnemental. L'industrie continue d'innover, en se concentrant sur la modification enzymatique et les additifs sans PFAS afin d'améliorer la durabilité sans compromettre les performances.

Remarque : Les utilisateurs industriels doivent adapter les agents d'encollage de surface aux besoins spécifiques de leur application, en tenant compte de la méthode d'impression, des réglementations environnementales et des exigences d'utilisation finale. L'innovation continue dans le domaine des agents biosourcés et biodégradables offre de nouvelles perspectives de production durable.

Considérations pratiques pour les utilisateurs industriels :

• Évaluer résistance à l'eau, qualité d'impression et exigences de résistance pour chaque candidature.
• Évaluez les avantages des agents d’encollage naturels et synthétiques en termes de performance et de durabilité.
• Surveiller les réglementations environnementales et les tendances du marché des matières premières pour gérer les coûts et la conformité.
• Tenez compte des avancées technologiques et de la dynamique du marché régional lors de la sélection des agents d’encollage pour la production de papier.

Les producteurs de papier industriel doivent adapter leurs stratégies de dimensionnement à leurs objectifs spécifiques. le tableau ci-dessous met en évidence les principales différences dans les applications industrielles :

Les producteurs qui recherchent une qualité d'impression nette et durable peuvent privilégier l'amidon cationisé, mais Agents à base de PolyDADMAC Offrir une meilleure faisabilité industrielle. Chaque opération doit évaluer les besoins d'utilisation finale et consulter des experts techniques pour optimiser les performances et la conformité.

QFP

Quelle est la principale différence entre les agents d’encollage internes et de surface ?

Les agents d'encollage internes se mélangent à la pâte avant la formation de la feuille. Les agents d'encollage de surface s'appliquent au papier après sa formation. L'encollage interne modifie la feuille entière, tandis que l'encollage de surface ne cible que la couche externe.

Les fabricants peuvent-ils utiliser à la fois des encollages internes et des encollages de surface ?

Oui. De nombreux fabricants combinent les deux méthodes. Cette approche améliore la résistance à l'eau, l'imprimabilité et la résistance de la surface. Le double encollage permet de répondre aux exigences élevées des produits d'emballage et des papiers spéciaux.

Les agents d’encollage de surface sont-ils plus respectueux de l’environnement que les agents d’encollage internes ?

Agents de collage de surface utilisent souvent des matériaux biodégradables comme l'amidon. Ces agents ont généralement un impact environnemental moindre. Les agents d'encollage interne peuvent utiliser des produits chimiques synthétiques, ce qui peut augmenter les besoins en traitement des eaux usées.

Comment les agents de collage affectent-ils la production de papier recyclé ?

Les agents d’encollage améliorent la résistance à l’eau et la résistance du papier recyclé. Dimensionnement interne contribue au maintien des performances, tandis que le collage de surface améliore la qualité d'impression. Les fabricants doivent gérer les pertes chimiques et se conformer aux réglementations environnementales.

Quels facteurs influencent le choix de l’agent d’encollage dans la production industrielle de papier ?

Les fabricants prennent en compte l'utilisation finale, la qualité d'impression, la résistance à l'eau, le coût et les réglementations environnementales. Ils sélectionnent les agents d'encollage en fonction des besoins spécifiques de chaque qualité de papier et de chaque procédé de production.