Agente di resistenza a secco per carta: migliora l'adesione delle fibre e le prestazioni del foglio

Che cosa è un agente di resistenza a secco?

A agente di resistenza a secco è un additivo chimico utilizzato nella fabbricazione della carta per migliorare la resistenza alla trazione, allo scoppio e alla piegatura della carta allo stato secco. Questi agenti sono particolarmente importanti quando la carta contiene un'elevata percentuale di fibre riciclate o cariche minerali, che tendono ad indebolire i legami tra le fibre di cellulosa. Rafforzando i legami interfibrosi, gli agenti resistenti allo stato secco aiutano i produttori di carta a soddisfare rigorosi requisiti di qualità senza aumentare significativamente la grammatura.

Le classificazioni chimiche degli agenti resistenti a secco includono:

• Amido cationico – Un amido modificato di origine naturale con cariche positive che migliorano il legame con le fibre della polpa caricate negativamente.
• Poliacrilammide cationico (CPAM) – Un polimero sintetico ad alto peso molecolare con forti capacità di ritenzione e legame.
• Poliacrilammide anionico (APAM) – Talvolta utilizzato in combinazione con coadditivi cationici per condizioni di processo specifiche.
• Poliammidoammina-epicloridrina (PAE) e poliacrilammide glioxalata (GPAM): resine sintetiche progettate per tipi di carta specifici in cui è vantaggiosa anche una maggiore resistenza all'umidità.

Meccanismo di funzionamento e principio di rafforzamento

L'efficacia di un agente di resistenza a secco deriva dalla sua capacità di aumentare il legame idrogeno tra fibre di cellulosa nel foglio di carta.

Il meccanismo in genere prevede:

1. Adsorbimento: i gruppi cationici nell'agente di resistenza a secco si attaccano ai siti anionici sulle fibre e sulle particelle fini della polpa.
2. Formazione della pellicola – Durante l’essiccazione, il polimero o l’amido formano una sottile pellicola tra le fibre, agendo come un ponte che rafforza la struttura del foglio.
3. Miglioramento dei legami a idrogeno: gruppi funzionali come idrossile (-OH), ammide (-CONH₂) o gliossale aldeidi migliorano le interazioni a livello molecolare tra le fibre.

Migliorando la coesione tra le fibre senza aggiungere ulteriore polpa, gli agenti di resistenza a secco possono aiutare a mantenere qualità di carta leggere, ottenendo al contempo prestazioni più elevate.

Applicazioni in diversi tipi di carta

Gli agenti di resistenza a secco sono ampiamente utilizzati in vari tipi di carta e cartone, tra cui:

• Carta culturale (gradi di stampa e scrittura)
  • Migliora la resistenza alla trazione e alla piegatura per operazioni di stampa fluide.
  • Consente un maggiore carico di riempitivo senza compromettere l'integrità del foglio.
• Carta e cartone per imballaggio
  • Migliora test di schiacciamento dell'anello (RCT) e edge crush (ECT) per supporti ondulati e cartoni per rivestimento.
  • Migliora le prestazioni di conversione e la resistenza alla compressione della scatola.
• Carta velina e carta assorbente
  • Fornisce resistenza mantenendo morbidezza e capacità assorbente.
  • Supporta il funzionamento ad alta velocità delle macchine per la produzione di tessuti.
• Gradi speciali
  • La carta da filtro, le etichette e i laminati decorativi traggono vantaggio da una maggiore resistenza alla trazione e allo scoppio.

Sinergia con altri prodotti chimici per la fabbricazione della carta

Gli agenti resistenti alla secchezza spesso funzionano meglio se usati in combinazione con altri additivi:

• Agenti di dimensionamento (AKD, ASA, dimensionamento superficiale)
  • Migliora la resistenza all'acqua mantenendo la resistenza del foglio.
  • Gli agenti resistenti all'essiccazione garantiscono che i prodotti chimici di apprettatura vengano trattenuti efficacemente nel foglio.
• Resine resistenti all'umidità (PAE, MF)
  • Nei tipi che richiedono resistenza sia a secco che a umido (ad esempio, cartone per imballaggio di liquidi, strofinacci da cucina), gli agenti resistenti a secco e a umido si completano a vicenda.
• Ausili per la ritenzione e il drenaggio (PolyDADMAC, Sistemi CPAM)
  • Migliora la ritenzione di particelle fini e riempitivi, consentendo una migliore distribuzione del polimero resistente all'asciutto all'interno della rete di fibre.
• Prodotti chimici per la disinchiostrazione
  • Nella produzione di carta riciclata, gli agenti resistenti all'essiccazione aiutano a compensare la perdita di potenziale legante delle fibre dovuta alla cornificazione delle stesse.

Linee guida per la selezione dei prodotti

Nella scelta di un agente di resistenza a secco, i produttori di carta dovrebbero considerare:

• Tipo di fibra: la fibra vergine richiede generalmente un dosaggio inferiore rispetto alla fibra riciclata.
• pH e condizioni di processo: l'amido cationico e il CPAM funzionano bene nei sistemi neutri e alcalini; GPAM e PAE hanno una maggiore stabilità del pH.
• Ottimizzazione del dosaggio: i livelli di utilizzo tipici vanno dallo 0.2% all'1.0% del peso della polpa secca, a seconda del grado e delle proprietà desiderate.
• Compatibilità: assicurarsi che l'agente di resistenza a secco sia compatibile con altri additivi per la parte umida per evitare la formazione di depositi o la perdita di prestazioni.
• Obiettivi di sostenibilità: gli amidi cationici di origine biologica sono preferiti dagli stabilimenti che mirano a una produzione ecocompatibile e a un ridotto utilizzo di polimeri sintetici.

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