Toepassingstechnologie van AKD Neutral Sizing Agent

1. Inleiding

Lijmen is een cruciale stap in het papierproductieproces. Traditioneel werd lijmen op basis van hars – ook wel zuur lijmen genoemd – veel gebruikt. Zuur papier maken heeft echter veel nadelen en de wereldwijde papierindustrie is aan het overschakelen naar neutrale en alkalische processen. De afgelopen jaren hebben neutrale lijmmiddelen van AKD brede acceptatie gekregen in China en worden ze beschouwd als een belangrijke vooruitgang in de Chinese papierproductietechnologie.

De optimale maatvoeringcondities voor AKD zijn als volgt:

• Kationisch zetmeel: 1.5%
• AKD-dosering: 0.2%
• Anionisch polyacrylamide (APAM): 150 ppm
• Neergeslagen calciumcarbonaat (PCC): 20%
• Optimale pH: 7.0–7.5

Optelvolgorde:

1. Kationisch zetmeel
2. AKD-emulsie
3. AMPA

Papier maken is een van de grootste uitvindingen van het oude China. Traditioneel handgeschept papier werd echter niet gelijmd of slechts licht behandeld met zetmeel of dierlijke lijm. Pas in 1807 introduceerde de Duitse uitvinder Illig de hars-aluinlijming in de moderne papierproductie.

Het doel van lijmen is om een materiaal met een lage oppervlakte-energie gelijkmatig over het papieroppervlak te verdelen en zo een hydrofobe film te vormen. Deze film voorkomt of vertraagt de penetratie van vloeistoffen (met name water) in de vezelstructuur, waardoor de waterbestendigheid wordt verbeterd. De effectiviteit van lijmen heeft een directe invloed op de papierkwaliteit.

De ontwikkeling van de lijmtechnologie is gegaan van niet-gelijmd papier naar zuur harslijmen, vervolgens naar neutrale synthetische lijmmiddelen zoals AKD en ASA en later naar kationische en anionische dispersies die geschikt zijn voor de productie van neutraal/alkalisch papier.

Het lijmen met zuur hars kent veel nadelen:

• Slechte helderheid en vergeling van het papier
• Broosheid en korte houdbaarheid
• Zwakke maatvoeringprestaties
• Corrosie van apparatuur door zuurgraad
• Onvermogen om alkalische vulstoffen te gebruiken
• Hoge vervuiling van wit water
• Niet geschikt voor hoogwaardig papier

Met de ontwikkeling van moderne papierproductie hebben landen wereldwijd geïnvesteerd in nieuwe lijmtechnologieën. In de jaren negentig was meer dan 1990% van de lijmtechnologie in Europa en Noord-Amerika overgegaan op neutrale/alkalische processen. Ook China heeft de afgelopen jaren aanzienlijke vooruitgang geboekt op dit gebied.

2. Mechanisme en voordelen van AKD neutrale maatvoering

AKD, of Alkyl Keteen Dimeer, werd ontwikkeld door Hercules Inc. in de jaren 1950. Het is een reactief neutraal lijmmiddel dat covalente bindingen kan vormen met plantenvezels. AKD is een lichtgele wasachtige vaste stof, oplosbaar in organische oplosmiddelen zoals benzeen, tolueen, ether, chloroform en tetrachloorkoolstof, maar onoplosbaar in water.

Chemisch gezien is AKD een onverzadigd lacton met een vierring en twee lange alkylgroepen. Tijdens het lijmproces reageert de lactonring met hydroxylgroepen op cellulose om β-keto-esters te vormen, waardoor de hydrofobe alkylketens aan het vezeloppervlak worden verankerd. Deze reactie wordt het veresteringsmechanisme of covalente bindingsmechanisme genoemd.

Voordelen van AKD neutrale lijming vergeleken met harszuurlijming:

• Verbetert de algehele papierprestaties
• Vermindert de lozing van afvalwater
• Verlaagt het energieverbruik
• Verlaagt de kosten voor papierproductie
• Vermindert de behoefte aan optische witmakers
• Verbetert de werking van de papiermachine

Ondanks de voordelen heeft AKD-neutrale dimensionering ook een aantal beperkingen waarmee rekening moet worden gehouden bij praktisch gebruik.

Bent u op zoek naar een betrouwbare AKD-maatoplossing?
Ontdek onze Azakd®-serie AKD-chemicaliën, speciaal ontwikkeld voor neutrale en alkalische papierproductiesystemen.