1. Introduction
Les agents de résistance à sec comptent parmi les additifs fonctionnels les plus couramment utilisés dans la fabrication du papier. Ces additifs renforcent les liaisons hydrogène entre les fibres de cellulose, améliorant ainsi la résistance globale de la feuille de papier. Avec l'utilisation croissante de pâte recyclée, souvent de moindre qualité, l'augmentation des taux de recyclage de l'eau, l'augmentation des vitesses des machines et la diversification des besoins d'utilisation finale du papier et du carton, différents types d'agents de résistance, tels que les agents de résistance à sec, les GPAM et l'amidon cationique, sont devenus essentiels pour répondre aux spécifications de résistance requises.
Les principaux facteurs affectant la résistance du papier comprennent :
- La résistance intrinsèque des fibres individuelles,
- La force de liaison entre les fibres,
- Résistance au frottement due à l'enchevêtrement des fibres.
Les agents de résistance à sec fonctionnent en s'ancrant sur les fibres, augmentant le potentiel de liaison hydrogène pendant la formation et le séchage de la feuille, et en élargissant la zone de contact entre les fibres, ce qui améliore la résistance du papier.
2. Types courants : amidon et PAM
Les agents de résistance à sec les plus utilisés comprennent l'amidon (principalement cationique, mais aussi anionique, amphotère, copolymérisé par greffage et non ionique) et le polyacrylamide (PAM). Selon leurs propriétés ioniques, les PAM peuvent être classés comme suit :
- PAM anionique
- PAM cationique
- Amphotère PAM
Le PAM amphotère peut être divisé en :
- PAM de type Mannich
- PAM de type Hofmann
- PAM de type copolymère
Les différences de poids moléculaire, de structure, de contenu et de distribution des groupes ioniques donnent lieu à divers scénarios d’application.
3. Analyse comparative : PAM vs. Amidon
L'amidon est un polymère naturel dérivé de sources telles que le manioc, le maïs et la pomme de terre. Il doit être modifié chimiquement (oxydé ou substitué ioniquement) avant utilisation. L'amidon cationique ordinaire n'améliore que modérément la résistance et nécessite une gélatinisation avant utilisation. Les amidons fortement substitués sont plus efficaces pour augmenter la résistance, mais l'amidon peut contribuer à des niveaux élevés de DCO/DBO, augmentant ainsi les coûts de traitement des eaux usées et provoquant une altération due à la croissance microbienne. Néanmoins, l'amidon est plus rentable que le PAM.
Le PAM offre un champ d'application plus large. Les PAM de type copolymère amphotère sont particulièrement polyvalents, permettant des structures moléculaires personnalisables et une stabilité des performances dans diverses conditions de fabrication du papier. Outre l'amélioration de la résistance du papier, le PAM permet également :
- Améliore le drainage dans la section du fil,
- Augmente la rétention des fines et des charges,
- Améliore la propreté et la fluidité de la section presse,
- Réduit la consommation de vapeur dans la section de séchage.
4. Conception d'un copolymère amphotère PAM
La conception de copolymère amphotère PAM Il faut tenir compte des caractéristiques spécifiques de chaque système de fabrication du papier. Les paramètres clés sont les suivants :
- Quantité et type de monomères ioniques (par exemple, acide itaconique, acide acrylique pour les anioniques ; DMDAAC, AETAC, METAC pour cationique),
- Répartition des groupes fonctionnels ioniques (structures linéaires vs. en réseau).
Une formulation PAM bien conçue peut augmenter efficacement la résistance du papier avec des performances sur mesure.
5. Considérations relatives à l'utilisation
Avant utilisation, le PAM amphotère doit être dilué uniformément avec de l'eau industrielle ou du robinet. L'ordre d'ajout des autres produits chimiques (par exemple, alun, amidon modifié, agents de collage, agents de rétention) peut affecter la résistance finale du papier et doit être soigneusement optimisé.
En raison de sa viscosité élevée, le PAM doit être appliqué à l'aide d'un système de dilution continue. La solution d'origine est stable à température ambiante jusqu'à six mois, mais une fois diluée, elle est sensible aux variations de pH et au stockage prolongé, ce qui peut dégrader ses performances.
Consignes de manipulation importantes :
- Évitez de mélanger le PAM avec d’autres produits chimiques sous sa forme concentrée,
- Utilisez des équipements en acier inoxydable, en PVC ou en PRF (plastique renforcé de fibres) — évitez l’acier au carbone,
- Une dilution appropriée et un ajout contrôlé sont essentiels pour des résultats optimaux.
