Tecnologia de aplicação do agente de colagem neutro AKD

1. Introdução

A colagem é uma etapa crucial no processo de fabricação de papel. Tradicionalmente, a colagem à base de resina — também conhecida como colagem ácida — era comumente utilizada. No entanto, a fabricação de papel ácida apresenta muitas desvantagens, e a indústria global de fabricação de papel vem migrando para processos neutros e alcalinos. Nos últimos anos, os agentes de colagem neutros AKD ganharam ampla aceitação na China e são considerados um grande avanço na tecnologia nacional de fabricação de papel.

As condições ideais de dimensionamento para AKD são as seguintes:

• Amido catiônico: 1.5%
• Dosagem de AKD: 0.2%
• Poliacrilamida aniônica (APAM): 150 ppm
• Carbonato de cálcio precipitado (PCC): 20%
• pH ideal: 7.0–7.5

Sequência de adição:

1. Amido catiônico
2. Emulsão AKD
3. AMPA

A fabricação de papel é uma das grandes invenções da China antiga. No entanto, o papel artesanal tradicional não era colado ou era apenas levemente tratado com amido ou cola animal. Foi somente em 1807 que o inventor alemão Illig introduziu a colagem com resina e alúmen na fabricação moderna de papel.

O objetivo da colagem é distribuir uniformemente um material de baixa energia superficial na superfície do papel, formando uma película hidrofóbica. Essa película impede ou retarda a penetração de líquidos (especialmente água) na estrutura da fibra, melhorando assim a resistência à água. A eficácia da colagem afeta diretamente a qualidade do papel.

A evolução da tecnologia de colagem passou de papéis não colados para colagem com resina ácida, depois para agentes de colagem sintéticos neutros como AKD e ASA e, mais tarde, para dispersões catiônicas e aniônicas adequadas para fabricação de papel neutro/alcalino.

A colagem com resina ácida tem muitas desvantagens:

• Baixo brilho e amarelamento do papel
• Fragilidade e curta vida útil
• Desempenho de dimensionamento fraco
• Corrosão de equipamentos devido à acidez
• Incapacidade de usar enchimentos alcalinos
• Alta poluição das águas brancas
• Inadequado para papéis de alta qualidade

Com o desenvolvimento da fabricação moderna de papel, países em todo o mundo investiram em novas tecnologias de colagem. Na década de 1990, mais de 90% da colagem na Europa e na América do Norte havia migrado para processos neutros/alcalinos. A China também fez progressos significativos nessa área nos últimos anos.

2. Mecanismo e vantagens do dimensionamento neutro AKD

AKD, ou Dímero de alquil ceteno, foi desenvolvido pela Hercules Inc. na década de 1950. É um agente de colagem neutro reativo capaz de formar ligações covalentes com fibras vegetais. O AKD é um sólido ceroso amarelo-claro, solúvel em solventes orgânicos como benzeno, tolueno, éter, clorofórmio e tetracloreto de carbono, mas insolúvel em água.

Quimicamente, o AKD é uma lactona insaturada com um anel de lactona de quatro membros e dois grupos laterais alquil de cadeia longa. Durante o processo de dimensionamento, o anel de lactona reage com grupos hidroxila na celulose para formar β-cetoésteres, ancorando as cadeias alquil hidrofóbicas à superfície da fibra. Essa reação é chamada de mecanismo de esterificação ou mecanismo de ligação covalente.

Vantagens da colagem neutra AKD em comparação à colagem ácida com resina:

• Melhora o desempenho geral do papel
• Reduz a descarga de águas residuais
• Reduz o consumo de energia
• Diminui os custos de fabricação de papel
• Reduz a necessidade de branqueadores ópticos
• Melhora a operabilidade da máquina de papel

Apesar de suas vantagens, o dimensionamento neutro do AKD também tem certas limitações que devem ser abordadas durante o uso prático.

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