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1. AKD의 합성
1.1 염화산의 제조
원자재 산업용 AKD(알킬 케텐 다이머)제지 공정에 흔히 사용되는 은 일반적으로 포화 지방산의 혼합물입니다. 산 염화물은 다음 반응식에서 볼 수 있듯이 이러한 지방산과 염화티오닐을 반응시켜 생성됩니다.
개별 유기산을 분리하는 것은 매우 어렵습니다. 하나의 천연 지방원에 최소 1840가지, 때로는 1865가지의 다른 산이 포함될 수 있기 때문입니다. 따라서 제지 원료는 일반적으로 스테아르산(C₁₈H₃₆O₂) 유사체의 혼합물입니다. 일반적으로 "40"과 "65" 왁스라고 불리는 것은 스테아르산 함량이 각각 XNUMX%와 XNUMX%임을 나타냅니다.
1.2 케텐 중간체의 형성
산 염화물은 트리에틸아민과 반응하여 염화수소를 제거하고 불안정한 케텐 중간체를 형성합니다.
1.3 분자 내 락톤 형성을 통한 이량체화
불안정한 케텐은 분자 간 축합을 거쳐 락톤 고리를 형성하고, 그 결과 최종 AKD 분자가 생성됩니다. 따라서 "알킬 케텐 다이머"라는 이름이 붙었습니다.
AKD의 분자 구조는 다음과 같이 표현할 수도 있습니다.
2. AKD의 유화
2.1 유화제 준비
AKD 에멀젼은 일반적으로 양이온성 전분과 고분자 유화제로 안정화됩니다. 양이온성 전분은 타피오카 전분과 에테르화제를 반응시켜 생성됩니다.
일반적인 폴리머 유화제는 PolyDADMAC(폴리(디알릴디메틸암모늄 클로라이드)):
2.2 AKD 유화 공정
AKD의 유화는 소수성 왁스를 물에 분산시켜 안정된 유화액을 형성하는 물리적 분산 과정입니다.
주요 단계는 다음과 같습니다.
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AKD 왁스를 녹이기 위한 가열
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유화제 추가
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고전단 혼합 및 균질화 적용
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에멀젼 냉각
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황산알루미늄, 안정제 및 기타 첨가제를 첨가합니다.
그 결과 양전하를 띤 AKD 에멀젼이 생성됩니다.
3. AKD 사이징
3.1 크기 조정 메커니즘
사이징된 종이의 소수성은 AKD와 셀룰로스 사이의 화학 반응에서 비롯됩니다. AKD 분자는 소수성 알킬 사슬과 친수성 락톤 고리로 구성됩니다. 셀룰로스 섬유는 수많은 -OH기를 가지고 있어 자연적으로 친수성을 갖습니다. AKD가 이러한 기와 반응하면 소수성 사슬이 표면에 고정되어 종이의 내수성을 높입니다.
반응은 AKD 분자의 한쪽 끝을 섬유에 고정하고 알킬 사슬은 바깥쪽을 향하게 하여 소수성 표면을 형성합니다.
3.2 크기 조정 프로세스
AKD 사이징은 세 가지 주요 단계로 구성됩니다.
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흡착: AKD 입자는 필러 고정과 유사하게 섬유 표면에 흡착됩니다. 이는 성형부에서 발생합니다.
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용융 및 확산: 건조 과정에서 AKD는 녹고(용융점 이상) 섬유로 확산됩니다.
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화학 반응: AKD는 셀룰로스의 -OH기와 반응하여 공유 결합된 에스테르 결합을 형성합니다. 이 느린 반응은 효과적인 내부 사이징의 핵심입니다.
4. 주요 응용 프로그램 요소
4.1 pH 및 알칼리도 제어
사이징 반응은 AKD의 락톤 고리에 따라 달라집니다. 중성에서 알칼리성 조건 하에서 락톤 고리가 열리고, 섬유의 -OH기와 반응하여 에스테르를 형성합니다. 그러나 pH가 너무 높으면 가수분해가 촉진되어 사이징 효율이 저하됩니다.
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반응을 위한 최적 pH: 6.0–8.0
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권장 시스템 pH: 7.5–8.5
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AKD 에멀젼의 보관 pH: 2.5–3.5
pH가 8을 초과하면 가수분해가 증가합니다. pH가 6 미만이면 사이징 반응이 방해를 받지만 저장 안정성에는 도움이 됩니다.
권장 알칼리도(완충 용량): 50–200ppm
이는 산성 AKD 에멀젼을 시스템에 첨가할 때 안정적인 pH를 유지하는 데 도움이 됩니다.
4.2 온도 제어
온도는 AKD 에멀젼 안정성과 반응 효율성에 모두 영향을 미칩니다.
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AKD 에멀젼은 열역학적으로 불안정한 현탁액입니다.
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고온은 입자 충돌 및 응집 위험을 증가시킵니다.
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양이온 입자의 정전기적 반발은 에멀젼 안정성을 유지하는 데 도움이 됩니다.
고온에서 AKD 입자는 피막을 형성하거나 침전될 수 있지만, 이는 반드시 가수분해 때문은 아닙니다. 가수분해는 발열 반응이기 때문에 온도가 높을수록 평형이 에스터 형성 쪽으로 이동될 수 있습니다.
권장 값:
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보관 온도: 5~30°C
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시스템 온도: 45–50°C
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AKD 녹는점: ~45–55°C
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건조기 섹션 온도: ≥60°C(완전한 반응 및 확산을 위해)
보존 및 성과를 극대화하려면 다음을 수행하세요.
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조기 용융을 방지하려면 헤드박스 근처에 AKD를 추가하세요.
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충분한 건조 온도와 유지 시간을 확보하세요.
5. 결론
중성계에서 효과적인 AKD 사이징을 위해서는 공정 전반에 걸쳐 pH, 알칼리도, 온도를 엄격하게 제어해야 합니다. 이러한 매개변수를 완벽하게 숙지하면 효율적인 사이징과 고품질 용지를 확보할 수 있습니다. 하지만 적용 및 제형 측면에서는 여전히 어려움이 존재하며, 업계의 지속적인 협력과 혁신이 필요합니다.
