Additifs de résistance à l'état humide et de résistance à l'état sec pour la fabrication du papier

Les additifs de résistance à l'état humide et à sec diffèrent dans la manière dont ils améliorent la durabilité des produits papetiers dans des conditions variables. Les additifs de résistance à l'état humide améliorent la résistance à l'humidité, rendant les papiers et emballages plus durables pour le transport et les exigences d'hygiène. Les additifs de résistance à l'état sec renforcent l'intégrité structurelle, essentielle pour les papiers spéciaux et l'impression. Ces distinctions sont importantes dans un contexte de croissance continue des volumes de production mondiaux, avec L'Asie-Pacifique en tête de la croissance.

• Les additifs de résistance à l'état humide dominent le marché, représentant Part de 60%, en raison de la demande d’emballages et de tissus résistants à l’eau.
  La sélection des bons additifs de résistance du papier a un impact direct sur les performances du produit, sa recyclabilité et son coût.

Faits marquants

• Additifs de résistance à l'état humide aident le papier à rester solide et à résister aux dégâts causés par l'eau, ce qui les rend idéaux pour les mouchoirs, les emballages et les papiers médicaux exposés à l'humidité.
• Additifs de résistance à sec améliore la résistance du papier une fois sec, prenant en charge l'impression, les papiers spéciaux et les emballages recyclables sans affecter la récupération des fibres.
• Les additifs de résistance à l'état humide forment des liaisons chimiques permanentes qui résistent à l'eau mais peuvent augmenter les coûts et réduire la recyclabilité ; les additifs de résistance à l'état sec utilisent des liaisons réversibles et sont plus rentables.
• Le choix du bon additif dépend de l’utilisation du produit, du coût, de l’impact environnemental et des règles réglementaires visant à équilibrer performances et durabilité.
• La combinaison d'additifs de résistance à l'état humide et sec permet aux fabricants de papier de créer des papiers performants dans des conditions humides et sèches, répondant ainsi aux divers besoins de l'industrie.

Additifs de résistance du papier

Les additifs de résistance du papier jouent un rôle crucial dans l'industrie papetière. Les fabricants utilisent ces produits chimiques pour améliorer les propriétés mécaniques du papier, telles que la résistance à la traction, la rigidité et la durabilité. En améliorant la résistance des joints fibre-fibre et en augmentant la densité du réseau, ces additifs permettent aux papetiers de produire des feuilles résistantes aux applications exigeantes. Les techniques de modification de surface, notamment les traitements couche par couche, renforcent encore l'adhérence interfaciale et les contraintes résiduelles, ce qui se traduit par des gains significatifs en rigidité et en résistance spécifiques.

Remarque : des interactions fibre-fibre plus fortes aident à utiliser les propriétés naturelles des fibres de cellulose, ce qui conduit à de meilleures performances et à une meilleure efficacité de production.

Additifs de résistance à l'humidité

Additifs de résistance à l'état humide permettent aux produits en papier de conserver leur intégrité lorsqu'ils sont exposés à l'humidité. Ces agents former des liaisons covalentes avec les fibres de cellulose et créer des revêtements réticulés et résistants à l'eauLeur nature polymère, leur solubilité dans l'eau et leur caractère cationique leur permettent de s'auto-réticuler et de se fixer solidement aux fibres. Les agents de résistance à l'état humide sont essentiels pour les produits tels que les mouchoirs en papier, les emballages médicaux et les étiquettes qui nécessitent une durabilité en milieu humide. L'industrie adopte de plus en plus d'agents de résistance à l'état humide d'origine biologique afin de concilier performance et durabilité environnementale.

Additifs de résistance à sec

Les additifs de résistance à sec améliorent la résistance du papier dans des conditions de séchage normalesCes produits chimiques comprennent l'amidon cationique, les dérivés de polyacrylamide, la carboxyméthylcellulose et les dérivés de gomme de guar. Les additifs de résistance à sec augmentent la surface de liaison, ou la résistance par unité de surface de liaison, entre les fibres, améliorant ainsi la liaison interne et la résistance à la traction. Les papetiers se concentrent sur les stratégies de rétention, le moment d'ajout et la neutralisation des charges pour optimiser les résultats. Ces additifs favorisent un traitement efficace et contribuent à atteindre les objectifs de résistance pour les papiers spéciaux et les qualités d'impression.

Les additifs de résistance du papier se répartissent en deux catégories principales : la résistance à l'humidité et additifs de résistance à secChaque type a un objectif distinct, permettant aux fabricants de papier d'adapter les produits à des exigences de performance spécifiques.

Additifs de résistance à l'humidité

Objet

Les additifs de résistance à l'humidité jouent un rôle essentiel dans la fabrication du papier. Les fabricants ajoutent ces produits chimiques à la pâte à papier pour augmenter sa résistance à l'eau et préserver sa résistance mécanique en cas d'exposition à l'humidité. Ces additifs contribuent à maintenir la stabilité dimensionnelle et à prévenir les déchirures et les cassures en conditions humides. Ils améliorent également l'imprimabilité et la maniabilité, ce qui renforce la qualité globale des produits papetiers. Additifs de résistance à l'état humide permettent la production de qualités de haute qualité, résistantes à l'humidité, pour des applications exigeantes.

Les additifs de résistance à l’humidité permettent aux mouchoirs, aux emballages et aux produits sanitaires de conserver leur intégrité pendant l’utilisation, le transport et le stockage.

Mécanisme

Les additifs de résistance à l'état humide fonctionnent en formant des liaisons covalentes et en réticulant les fibres de cellulose. Les résines synthétiques telles que la polyamide-amine-épichlorhydrine (PAE) contiennent des groupes azétidinium qui s'auto-réticulent et se co-réticulent avec la cellulose. Ce processus crée des liaisons hydrophobes qui limitent le gonflement des fibres et augmentent la résistance à l'eau. Associés à l'amidon cationique, ces additifs forment des liaisons hydrogène et renforcent le réseau fibreux. Ces interactions chimiques améliorent la résistance à la traction à l'état humide et réduisent l'absorption d'eau, ce qui renforce la durabilité et les propriétés barrières du papier.

Types

Les fabricants de papier utilisent plusieurs types d’additifs de résistance à l’état humide :

• Résines polyamide-amine-épichlorhydrine (PAE) : les plus courantes pour la résistance permanente à l'état humide.
• Polyéthylèneimine (PEI) : Utilisé pour des qualités spécifiques nécessitant une résistance élevée à l'état humide.
• Polyacrylamide glyoxalé (GPAM) : appliqué pour la résistance temporaire à l'humidité, en particulier dans les produits sanitaires jetables.
• Agents de résistance à l'humidité biosourcés : de plus en plus adoptés pour la durabilité.

Applications

Wet strength additives find use in a wide range of paper products:

• Papier de soie et essuie-tout : nécessitent résistance, douceur et dispersibilité dans l’eau.
• Emballage liquide : Nécessite une résistance à l'humidité pour le confinement des aliments et des boissons.
• Serviettes et produits sanitaires : doivent résister à la manipulation et à l’élimination en milieu humide.
• Étiquettes et emballages médicaux : Exigez la durabilité dans les environnements humides.

Les papetiers ajoutent généralement des agents de résistance à l'humidité à la pâte épaisse pendant la phase humide du processus. Certains additifs nécessitent un traitement thermique ou un vieillissement pour atteindre des performances optimales. Ces produits chimiques contribuent également à équilibrer la charge sur les fines et les fibres, augmentant ainsi l'efficacité de la production et réduisant la consommation d'énergie.

Additifs de résistance à sec

Objet

Les additifs de résistance à sec jouent un rôle essentiel dans la fabrication du papier en améliorant ses propriétés mécaniques en conditions sèches. Leurs principaux objectifs sont les suivants :

• Augmenter la résistance à la traction et la rigidité du papier.
• Tester et améliorer liaison fibre à fibre en formant des couches de polysaccharides souples et gélatineuses au niveau des articulations des fibres.
• Atténuer la perte de résistance et de rigidité qui se produit souvent pendant le processus de séchage.
• Maintenir un allongement élevé à la rupture tout en augmentant la résistance globale.
• Permet la production de produits en papier plus légers et plus résistants en permettant un grammage réduit sans sacrifier les performances.

Ces avantages aident les fabricants de papier à répondre aux exigences de diverses applications, des papiers spéciaux aux emballages.

Mécanisme

Les additifs de résistance à sec interagissent avec les fibres de cellulose par le biais de plusieurs mécanismes moléculaires :

• Liaison hydrogène et interactions électrostatiques (ioniques) sont les principaux contributeurs à l’amélioration de la résistance à sec.
• Les additifs tels que l'amidon cationique se fixent aux surfaces des fibres chargées négativement, augmentant ainsi l'adsorption et la force de liaison.
• L'alcool polyvinylique forme de fortes liaisons hydrogène avec de la cellulose, agissant comme liant efficace.
• Le chitosane, avec ses groupes amino, améliore la résistance à sec et à l'état humide grâce à la liaison hydrogène et à l'attraction ionique.
• Le poids moléculaire de ces polymères influence leur efficacité, les poids moléculaires plus élevés offrant généralement de plus grandes améliorations de résistance.

Ces interactions renforcent le réseau de fibres, ce qui donne du papier aux propriétés mécaniques supérieures.

Types

Les fabricants choisissent souvent parmi une large gamme de polymères naturels et synthétiques, notamment des polyacrylamides amphotères, anioniques et cationiques, pour adapter les additifs de résistance du papier à des besoins de performance spécifiques.

Applications

Les additifs de résistance à sec sont utiles pour une grande variété de qualités et de produits papetiers. Ils sont couramment utilisés dans :

• Qualités de papier tissu et de serviettes, où une résistance à la traction et à l'éclatement améliorée est essentielle.
• Papier et carton d'emballage, qui nécessitent une compression et une rigidité accrues.
• Papiers graphiques et spéciaux, bénéficiant d'une meilleure résistance de surface et interne.
• Produits en fibres moulées, où les additifs soutiennent à la fois la résistance et la rentabilité.

Les papetiers appliquent ces additifs par ajout de pâte, pulvérisation ou sur la presse encolleuse. Cette flexibilité permet d'améliorer la rétention, l'égouttage et la maniabilité de la machine, favorisant ainsi des cadences de production plus élevées et une consommation d'énergie réduite.

Différences Clés

Mécanisme

Additifs de résistance à l'état humide Les additifs de résistance à sec agissent par des mécanismes chimiques distincts. Les additifs de résistance à l'état humide, tels que les résines polyamide-amine-épichlorhydrine (PAE), forment des liaisons covalentes avec les fibres de cellulose. Ces liaisons créent un réseau réticulé qui résiste à l'infiltration d'eau et préserve l'intégrité du papier même humide. Le processus de réticulation se produit généralement lors du séchage à haute température, entraînant une modification permanente de la structure des fibres.

Les additifs de résistance à sec, notamment l'amidon cationique et les dérivés de polyacrylamide, améliorent la liaison fibre-fibre, principalement par liaisons hydrogène et interactions électrostatiques. Ces additifs ne créent pas de réticulations irréversibles. Au contraire, ils augmentent la surface de liaison entre les fibres, améliorant ainsi la résistance à la traction et à l'éclatement à sec. L'absence de réticulation permanente facilite la séparation des fibres lors du recyclage.

Tip: Select wet strength additives for products that must withstand moisture. Choose dry strength additives when recyclability and dry performance are priorities.

Performance

Les performances du papier traité avec des additifs de résistance à l'état humide et à l'état sec diffèrent considérablement, notamment en conditions humides. Le tableau suivant résume les principales conclusions des laboratoires et des industriels :

Les additifs de résistance à l'état humide augmentent considérablement la rétention de la résistance à la traction à l'état humide, la faisant passer de 4 à 10 % dans le papier non traité à 20 à 35 %Les additifs de résistance à sec améliorent principalement la résistance à la traction à sec, à l'éclatement et à la compression, mais offrent un avantage limité lorsque le papier devient humide.

Prix

Le coût joue un rôle crucial dans le choix des additifs de résistance à l'état humide ou sec. Les additifs de résistance à l'état humide, en particulier les résines synthétiques comme le PAE, coûtent souvent plus cher par tonne de papier produite. Leur prix élevé reflète la complexité de leur composition chimique et la nécessité d'un dosage précis pour obtenir des performances optimales. Cependant, la capacité à maintenir l'intégrité du papier en milieu humide peut justifier l'investissement pour des applications spécifiques.

Les additifs de résistance à sec, tels que l'amidon cationique et le polyacrylamide, offrent généralement une solution plus économique pour améliorer les propriétés mécaniques à sec. Les papetiers peuvent souvent utiliser ces additifs à des dosages plus élevés sans augmenter significativement les coûts de production. Le choix entre ces deux types dépend de l'équilibre recherché entre performances et budget.

Remarque : Un surdosage d'additifs de résistance à l'état humide peut entraîner une baisse des rendements et une augmentation des coûts. Un dosage optimal garantit à la fois performance et rentabilité.

Candidature

Les fabricants de papier appliquent des additifs de résistance à l'état humide et à sec À différentes étapes et pour différentes exigences produit. Les additifs de résistance à l'humidité entrent dans le processus dès la phase humide, généralement ajoutés à la pâte épaisse avant la formation de la feuille. Certains nécessitent un durcissement thermique ou un vieillissement pour atteindre leur pleine efficacité. Ces additifs conviennent à des produits comme les mouchoirs en papier, les emballages de liquides et les papiers médicaux qui doivent résister à l'humidité.

Les additifs de résistance à sec offrent une plus grande flexibilité d'application. Les fabricants peuvent les ajouter au papier, les pulvériser sur la feuille ou les appliquer sur la presse encolleuse. Ces additifs améliorent la résistance des papiers d'impression, des cartons d'emballage et des papiers spéciaux pour lesquels la résistance à sec est essentielle.

L'impact environnemental et la recyclabilité diffèrent également. Les additifs de résistance à l'humidité, en particulier les polymères synthétiques, créent des réticulations irréversibles qui entravent la récupération des fibres lors du recyclageCette recyclabilité réduite affecte la durabilité des emballages à base de fibres. L'association d'additifs de résistance à l'état humide avec des agents comme la carboxyméthylcellulose peut améliorer la recyclabilité en réduisant la quantité de polymère synthétique nécessaire. Les additifs de résistance à sec, qui ne forment pas de liaisons permanentes, facilitent le repulpage et ont un impact moindre sur les processus de recyclage.

Quand utiliser chaque type :

• Utilisez des additifs de résistance à l’humidité pour les produits exposés à l’humidité, tels que les mouchoirs, les serviettes et les emballages de liquides.
• Choisissez des additifs de résistance à sec pour les applications où les propriétés mécaniques à sec et la recyclabilité sont importantes, comme les papiers d'impression et les emballages recyclables.

Avantages et inconvénients

Additifs de résistance à l'humidité

Les additifs de résistance à l'état humide offrent plusieurs avantages importants pour les fabricants de papier et les utilisateurs finaux :

• Ces additifs améliorer considérablement la durabilité du produit en aidant le papier à maintenir son intégrité dans des environnements humides ou difficiles.
• Ils améliorent la résistance à l’humidité, ce qui empêche le papier de se dégrader lorsqu’il est exposé à l’eau ou à l’humidité.
• Les additifs de résistance à l'humidité favorisent l'attrait décoratif et l'imprimabilité, ce qui les rend précieux pour les emballages de marque et les applications visuellement exigeantes.
• Many wet strength metalized papers use sustainable materials, providing an environmentally friendly option for packaging.
• La polyvalence des papiers résistants à l'humidité permet leur utilisation dans un large éventail d'industries, garantissant adaptabilité et performances constantes.

Remarque : les additifs de résistance à l'humidité permettent aux mouchoirs, aux emballages et aux étiquettes de fonctionner de manière fiable dans des conditions où le papier ordinaire échouerait.

Cependant, les additifs de résistance à l'état humide présentent également des inconvénients notables :

• Les résines de polyamidoamine-épichlorhydrine (PAE) et les produits chimiques similaires ont coûts élevés, ce qui en fait l’application chimique la plus coûteuse dans la production de tissus.
• Ces additifs peuvent affecter négativement la maniabilité de la machine en provoquant de la mousse, des dépôts de feutre et une efficacité de déshydratation réduite.
• Les résines résistantes à l’humidité contribuent à la présence de chlore organique absorbable (AOX) dans les effluents, qui comprend des composés soupçonnés de présenter des risques pour la santé et l’environnement.
• Les cadres réglementaires, tels que la directive européenne 2010/75/UE, ont imposé des limites d’AOX plus strictes, augmentant les coûts de conformité pour les producteurs.
• Des résines plus propres et à faible teneur en chloroorganiques sont disponibles, mais elles ont tendance à être plus chères et parfois moins efficaces.
• Certains additifs plus anciens, comme la carboxyméthylcellulose, présentent des risques pour la sécurité lors de la manipulation, tels que la poussière et les sols glissants.
• Trouver un équilibre entre les coûts, la conformité réglementaire, l’impact environnemental et la qualité des produits reste un défi majeur.

Additifs de résistance à sec

Les additifs de résistance à sec offrent plusieurs avantages clés pour l'efficacité de la fabrication du papier et la qualité du produit :

1. Les usines peuvent utiliser davantage de matières premières recyclées, car les additifs de résistance à sec biosourcés sont performants même en présence d'une conductivité élevée et de contaminants. Cela favorise une production efficace avec des fibres recyclées et des circuits d'eau fermés.
2. Ces additifs contribuent à optimiser la consommation de produits chimiques. Les usines peuvent ainsi réduire la quantité de résine résistante à sec et limiter l'utilisation d'autres produits chimiques, tels que contrôle de la mousse et des aides à la rétention, permettant de réaliser des économies de coûts et d'améliorer l'efficacité des processus.
3. Les additifs de résistance à sec améliorent la qualité des produits pour des emballages durables. Ils augmentent la résistance du papier, permettant ainsi un emballage léger sans compromettre les caractéristiques physiques. Cela contribue aux objectifs de développement durable en permettant une réduction du grammage.

Malgré ces avantages, les additifs de résistance à sec présentent certaines limites :

• Ils offrent une amélioration limitée de la résistance à l’humidité, ce qui les rend inadaptés aux produits exposés à l’humidité.
• Certains polymères synthétiques peuvent susciter des inquiétudes quant à leur impact environnemental s’ils ne sont pas gérés correctement.
• Pour atteindre le bon équilibre entre résistance, maniabilité et coût, il faut une sélection et un contrôle minutieux du processus.

Conseil : les fabricants de papier doivent évaluer à la fois les besoins de performance et les exigences réglementaires lorsqu'ils choisissent entre les additifs de résistance à l'état humide et à l'état sec.

Sélection d'additifs de résistance du papier

Facteurs

Le choix du bon additif de résistance dépend de plusieurs facteurs essentiels. L'utilisation finale est le critère principal. Les papiers tissu, d'emballage et spéciaux requièrent chacun des profils de résistance différents. Les propriétés requises, telles que la résistance à la traction, la résistance à l'éclatement et la durabilité à l'état humide, guident le choix entre les additifs humides et secs. Le coût reste un facteur déterminant, car les additifs de résistance à l'état humide sont souvent plus chers en raison de leur composition chimique complexe. L'impact environnemental influence également les décisions. Les usines doivent tenir compte de la recyclabilité du produit final et du risque d'interférence des additifs avec la récupération des fibres. L'efficacité de la production, la compatibilité avec les procédés existants et la possibilité d'utiliser des fibres recyclées influencent également le choix des additifs.

Réglementation

Les papetiers doivent s'adapter à un paysage réglementaire régional et international complexe. Le tableau suivant résume les principales normes et leurs impacts :

• Les usines de l'UE utilisant des agents de résistance à sec ont réduit leur consommation d'eau douce jusqu'à 15 % par rapport aux additifs humides.
• 41% des recycleurs européens ont rejeté des lots contenant des additifs non conformes, obligeant à des reformulations.
• Les reformulations de la proposition 65 de Californie coûtent aux fournisseurs en moyenne 2.8 millions de dollars par ligne de produits.
• La politique de double contrôle de la Chine a entraîné une réduction de la production de 30 % dans le Shandong, ce qui a eu un impact sur les chaînes d'approvisionnement de l'Asie du Sud-Est.

Tips

Les fabricants de papier peuvent optimiser la sélection des additifs en comprenant charge de surface des fibres et l'adapter au bon type d'additifL'amidon cationique, le polyacrylamide anionique et les complexes polyélectrolytes interagissent chacun différemment avec les fibres modifiées. L'adsorption à saturation de ces additifs peut améliorer la résistance à la traction, la résistance dans la direction Z et la rigidité à la flexion sans augmenter la densité du papier. L'association d'amidon cationique avec des APAM ou des PEC donne souvent de meilleurs résultats que l'utilisation d'amidon seul. Dans la production de papier tissu, l'équilibre entre résistance et souplesse est essentiel. Résines résistantes à sec allow higher eucalyptus fiber content, improving softness while maintaining strength. The method of softener application also matters; spraying softeners on the wet web or dry sheet preserves strength better than wet end addition. Advanced measurement tools help mills fine-tune chemistries and troubleshoot issues, ensuring the right additive delivers the desired performance for each grade.

Les additifs de résistance à l'état humide et à l'état sec diffèrent par leurs mécanismes, leurs coûts et leur impact sur la recyclabilité. Les papetiers doivent sélectionner leurs additifs en fonction des exigences du produit, des normes réglementaires et des objectifs opérationnels. Des additifs tels que ceux de BYK améliorent les performances du couchage et répondent aux réglementations internationales en matière de contact alimentaire, garantissant ainsi qualité et conformité.

Pour prendre des décisions éclairées, les fabricants de papier doivent :

1. Utiliser l'analyse technique pour guider la sélection des additifs.
2. Évaluer les impacts environnementaux grâce à des analyses du cycle de vie.
3. Équilibrer la faisabilité économique avec la durabilité.
4. Planifier les changements réglementaires et collaborer avec les parties prenantes.

Une sélection rigoureuse des additifs favorise la performance du produit, la rentabilité et la responsabilité environnementale.

QFP

Quelle est la principale différence entre les additifs de résistance à l’état humide et à l’état sec ?

Additifs de résistance à l'état humide Aide le papier à résister à la rupture lorsqu'il est humide. Les additifs de résistance à sec améliorent la résistance du papier lorsqu'il est sec. Les agents de résistance à l'état humide forment des liaisons permanentes, tandis que les agents de résistance à sec reposent sur des liaisons hydrogène.

Les fabricants de papier peuvent-ils utiliser à la fois des additifs de résistance à l’état humide et à l’état sec ?

Oui, les fabricants de papier combinent souvent les deux types de papier pour obtenir des performances équilibrées. Cette approche permet aux produits de conserver leur résistance en conditions humides et sèches.

Les additifs de résistance à l’état humide affectent-ils la recyclabilité du papier ?

Les additifs de résistance à l'état humide peuvent compliquer le recyclage. Ils créent des liaisons permanentes qui résistent au repulpage. Les usines peuvent avoir besoin de procédés spéciaux pour recycler les papiers résistants à l'état humide.

Quelles industries utilisent le plus fréquemment des additifs de résistance à l’état humide ?

Les industries produisant des mouchoirs en papier, des essuie-tout, des emballages de liquides et des papiers médicaux dépendent fortement de additifs de résistance à l'état humideCes produits doivent bien fonctionner lorsqu’ils sont exposés à l’humidité.

Comment les fabricants de papier choisissent-ils le bon additif de résistance ?

Les fabricants de papier prennent en compte l'utilisation finale, la résistance requise, le coût et l'impact environnemental. Ils examinent également les exigences réglementaires et testent différents additifs afin de trouver la solution la plus adaptée à chaque produit.