Сравнение внутренних и поверхностных проклеивающих веществ для производства промышленной бумаги

Проклеивающие вещества играют важнейшую роль в производстве промышленной бумаги, напрямую влияя на качество и функциональность продукта. Производители выбирают между внутренними и поверхностными проклеивающими веществами, исходя из желаемого баланса водостойкость, пригодность для печати и долговечностьВнутренние проклеивающие вещества интегрируются в бумажную матрицу, обеспечивая защиту объёма, в то время как поверхностные проклеивающие вещества образуют защитный слой для улучшения свойств поверхности. Тенденции отрасли указывают на необходимость высокопроизводительные, экологически чистые решения поскольку нормативные требования и потребительский спрос стимулируют инновации в области прочности, пригодности для печати, возможности вторичной переработки и воздействия на окружающую среду.

Основные выводы

• Внутренние проклеивающие вещества смешать с целлюлозой перед формированием листа для улучшения водостойкости и укрепления всего бумажного листа.
• Поверхностные проклеивающие вещества наносится после формирования листа, создавая защитный слой, повышающий качество печати и прочность поверхности.
• Выбор правильного проклеивающего вещества зависит от конечного использования бумаги, баланса водостойкости, пригодности для печати, долговечности и воздействия на окружающую среду.
• Внутренняя проклейка обеспечивает лучшую механическую прочность и долговечность, в то время как поверхностная проклейка улучшает гладкость поверхности и контроль над чернилами.
• Производители все чаще используют экологически чистые, биоразлагаемые проклеивающие вещества и комбинируют внутренние и поверхностные методы для достижения целей качества и устойчивого развития.

Обзор проклеивающих агентов

Внутренние проклеивающие агенты

Внутренние проклеивающие вещества Добавляются непосредственно в бумажную массу перед формованием листа. Эти химические вещества реагируют с целлюлозными волокнами, создавая гидрофобный барьер по всей поверхности бумаги. Этот процесс повышает водостойкость и помогает контролировать впитывание краски. Катионная канифоль, алкилкетеновый димер (АКД) и алкенилянтарный ангидрид (АСА) являются наиболее распространёнными внутренними проклеивающими веществами в промышленном производстве бумаги. Катионная канифоль лучше всего работает с квасцами при контролируемом pH., усиливая его взаимодействие с волокнами целлюлозы и улучшая удержание. АКД и АСА химически модифицируют волокна, образуя водоотталкивающую поверхность. АКД увеличивает прочность во влажном состоянии, особенно в бумаге из беленой хвойной целлюлозы, в то время как канифольная проклейка может снизить прочность сухой целлюлозы из лиственных пород из-за её влияния на сцепление волокон. Внутренние проклеивающие вещества также влияют на другие свойства, такие как жёсткость, сгибаемость и размерная стабильность.

Примечание: Внутренние проклеивающие вещества играют ключевую роль в улучшении работоспособности бумагоделательной машины, улучшая формирование полотна и уменьшая флокуляцию волокон.

Поверхностные проклеивающие вещества

Поверхностные проклеивающие вещества Наносятся после формования бумажного листа, обычно в клеильном прессе. Эти агенты создают на поверхности бумаги тонкую пленку, которая отталкивает воду и улучшает печатные свойства. Поверхностные проклеивающие агенты снижают впитывание краски, предотвращают растекание краски и повышают прочность поверхности. Поливиниловый спирт (ПВС), часто в сочетании с окисленным крахмалом, является популярным выбором для поверхностной проклейки. Плёнкообразующая способность ПВА улучшает как механические, так и поверхностные свойства, такие как прочность и воздухопроницаемость. Поверхностные проклеивающие вещества также способствуют повышению прочности на разрыв, сопротивления разрыву и износостойкости при сгибании. Образуя защитный слой, они улучшают внешний вид и эксплуатационные характеристики бумаги в процессе печати и переработки.

• Основные функции проклеивающих веществ в производстве промышленной бумаги:
  • Улучшить водостойкость путем создания гидрофобных барьеров
  • Уменьшить впитывание чернил и улучшить печатные свойства
  • Повышение прочности и долговечности поверхности
  • Влияют на жесткость, складчатость и размерную стабильность
  • Улучшить работоспособность бумагоделательной машины

Виды и способы применения

Распространенные используемые химикаты

В промышленном производстве бумаги для достижения желаемых свойств бумаги используется ряд химикатов. Выбор зависит от типа проклейки (внутренней или поверхностной) и конкретных требований к эксплуатационным характеристикам. В следующей таблице представлены наиболее распространённые химикаты и их характеристики:

Производители часто выбирают AKD и ASA для нейтральных или щелочных процессов, поскольку эти агенты стабилизируют наполнители, такие как карбонат кальция, и обеспечивают длительную гидрофобность. Канифоль, натуральная смола, остаётся популярной для кислотных процессов благодаря своей экономичности. Для поверхностного нанесения преобладают растворы на основе крахмала благодаря своей биоразлагаемости и низкой стоимости. Синтетические полимеры, такие как поливиниловый спирт (ПВС) и полиакриламид (ПАМ), обеспечивают повышенную прочность и долговечность, а казеин и желатин улучшают печатные свойства и качество поверхности.

Совет: выбор правильного химиката зависит от сорта бумаги, конечного использования и совместимости с другими добавками.

Процессы подачи заявок

Производители бумаги применяют внутренние и поверхностные проклеивающие вещества на разных этапах производства, каждый из которых отличается своими методами и особенностями. В таблице ниже представлены основные процессы нанесения:

Внутренние проклеивающие вещества, такие как АКД, АСА или канифоль, вводятся непосредственно в целлюлозную массу на этапе мокрый конецЭтот подход обеспечивает гидрофобность всей матрицы волокна. Поверхностные проклеивающие вещества, включая производные крахмала и синтетические полимеры, наносятся после формования листа, но до окончательной сушки. Клеильные прессы, пленочные прессы и методы нанесения покрытия, такие как нанесение покрытия ракелем или стержнем, обеспечивают равномерное нанесение слоя на обе стороны листа. Для достижения оптимальных результатов необходимо тщательно контролировать такие параметры процесса, как вязкость, температура и скорость сушки.

Сравнение прочности

Внутреннее против поверхностного

Механическая прочность остаётся критически важным фактором в производстве промышленной бумаги. Производители часто оценивают влияние внутренних и поверхностных проклеивающих веществ на долговечность и эксплуатационные характеристики конечного продукта. Внутренние проклеивающие вещества, добавляемые в целлюлозу перед формованием листа, непосредственно взаимодействуют с целлюлозными волокнами. Недавние лабораторные исследования показывают, что некоторые внутренние проклеивающие вещества, такие как сочетание (3-глицидоксипропил)триметокси (GPS) с натуральной канифолью, образуют ковалентные связи с целлюлозой. Эта химическая связь, подтвержденная анализами с помощью ИК-Фурье-спектроскопии и РФЭС, приводит к значительному улучшению как механической прочности, так и гидрофобности. Бумага, обработанная этими веществами, демонстрирует повышенную долговечность и водостойкость, превосходя бумагу, проклеенную традиционной канифолью, которая основана на более слабых водородных связях или нейтрализации заряда.

Поверхностные проклеивающие веществаВ отличие от этого, поверхностные проклеивающие вещества наносятся после формирования листа, как правило, на клеильном прессе. Эти вещества создают защитную пленку на поверхности бумаги, заполняя капилляры и повышая ее прочность. Однако они не связываются химически с волокнами. Вместо этого они обеспечивают физическое армирование, которое в основном улучшает поверхностные свойства бумаги, а не ее внутреннюю структуру. В результате поверхностные проклеивающие вещества обеспечивают меньшее повышение общей механической прочности по сравнению с внутренними проклеивающими веществами.

Примечание: внутренние проклеивающие вещества проникают во весь лист, обеспечивая равномерную прочность и долговечность, в то время как поверхностные проклеивающие вещества в первую очередь повышают износостойкость поверхности и пригодность для печати.

В следующей таблице приведены ключевые различия в силовых показателях:

Производители, стремящиеся к превосходной механической прочности и долговечности, часто отдают предпочтение внутренним проклеивающим веществам. Поверхностные проклеивающие вещества остаются ценными там, где качество поверхности и печатные свойства имеют первостепенное значение.

Печатность и качество поверхности

Проклеивающие вещества и печатные свойства

Печатные свойства остаются главным приоритетом для производителей промышленной бумаги. Выбор проклеивающих веществ напрямую влияет на впитываемость краски, чёткость отпечатка и общее качество печати. Различные типы проклеивающих веществ обеспечивают уникальные преимущества для качества печати, как показано на рисунке. Таблица ниже:

Поверхностные проклеивающие вещества, такие как крахмал и квасцы, играют важнейшую роль в контроле впитывания чернил и предотвращении их чрезмерного проникновения. Они улучшают адгезию чернил и уменьшают их растекание, что приводит к более чётким и резким изображениям. Внутренняя пропитка, добавляемая в процессе производства целлюлозы, повышает водостойкость и долговечность, что косвенно влияет на впитывание чернил. Смачивающие вещества для бумаги часто дополняют пропитывающие вещества, улучшая свойства поверхности и распределение чернил, обеспечивая равномерное качество печати и высокую скорость.

• Поверхностные проклеивающие вещества:
  • Улучшает гладкость и печатные свойства.
  • Непосредственный контроль впитывания чернил.
  • Не допускайте чрезмерного проникновения чернил.
  • Улучшить адгезию чернил и уменьшить их растекание.
• Внутренние проклеивающие вещества:
  • Повышают водостойкость и долговечность.
  • Косвенно влияет на впитываемость чернил.

Свойства поверхности

Такие свойства поверхности, как гладкость и блеск, существенно влияют на качество печати. Проклеивающие вещества на основе димера алкилкетена (АКД)Применяемые как внутри, так и на поверхности, они повышают водостойкость и ускоряют отверждение. Они также улучшают удержание мелких частиц и наполнителей, что приводит к получению более гладких поверхностей и повышению блеска. Профилометрические исследования Исследования показывают, что бумага, обработанная поверхностными проклеивающими веществами, такими как хитозан, имеет гораздо более гладкую поверхность, чем непроклеенная бумага. На поверхности бумаги образуется сплошная пленка, предотвращающая липкость чернил и способствующая высококачественному письму и печати. Внутренняя проклейка распределяет проклеивающие вещества по всему листу, повышая водостойкость и общее качество бумаги. Более гладкие поверхности обеспечивают лучший глянец и печатные свойства, что делает поверхностную проклейку незаменимой для высококачественной печати.

Возможность вторичной переработки и воздействие на окружающую среду

Внутренние проклеивающие агенты

Внутренние проклеивающие вещества играют решающую роль в производстве бумаги из вторичного сырья. Экологические исследования целлюлозы для производства старой гофрированной тары показывают, что сочетание катионной канифоли и алюма значительно повышает водостойкость переработанной бумаги. Это улучшение не влияет на механические свойства, такие как прочность на продавливание, растяжение и раздир. Квасцы действуют как анионный собиратель мусора и стабилизатор, улучшая удержание и ориентацию катионной канифоли на волокнах. Этот процесс повышает гидрофобность и компенсирует сложный химический состав переработанных волокон. Исследователи определили оптимальные дозировки:1.0% квасцов и 0.5% катионной канифоли— как экономически эффективные и экологически безопасные. Последовательность добавления и условия pH дополнительно улучшают характеристики. Эти результаты подтверждают использование внутренних проклеивающих веществ в переработанной бумаге, обеспечивая как пригодность к переработке, так и экологичность.

Однако сохраняется ряд экологических проблем.

• Строгие правила ограничивают использование определенных химикатов, что повышает затраты на соблюдение требований.
• Зависимость от натурального сырья, такого как крахмал и канифоль, может создать проблемы в цепочке поставок и экологические проблемы.
• Отрасль сталкивается с трудностями при извлечении проклеивающих веществ из промышленных сточных вод. 8–12% примененных препаратов теряется со сточными водами.
• Более 65% бумажных фабрик сообщают о потерях при проклейке, превышающих 4 килограмма на тонну, что увеличивает затраты на обработку и воздействие на окружающую среду.
• Нестабильность цен на сырье, особенно на продукты нефтехимического происхождения, усугубляет дополнительные проблемы.
• Отрасль продолжает внедрять инновации, разрабатывая биоразлагаемые и нетоксичные альтернативы для решения этих проблем.

Поверхностные проклеивающие вещества

В ответ на требования экологического и нормативного регулирования поверхностные проклеивающие вещества стали быстро инновационными. Производители всё чаще используют твёрдые формы, особенно при производстве картона из переработанных материалов. Биоразлагаемые и биоматериалы, такие как смеси натурального крахмала и белка, набирают популярность. Эти вещества снижают зависимость от нефтехимических продуктов и соответствуют целям устойчивого развития. Нормативные акты, такие как регламент ЕС REACH, стимулируют использование биоразлагаемых крахмальных и белковых веществ, а тарифы стимулируют внутренние закупки и использование альтернативных химических веществ.

Поверхностные проклеивающие вещества лидируют в сегментах печати и упаковки, обеспечивая улучшенные печатные свойства и устойчивость к истиранию. Внедрение цифрового дозирования и контроля качества в режиме реального времени дополнительно сокращает отходы и повышает стабильность. Эти тенденции делают поверхностные проклеивающие вещества предпочтительным выбором для производителей, стремящихся снизить свое воздействие на окружающую среду и соблюдать меняющиеся нормативные требования.

Промышленные предпочтения

Когда использовать внутреннюю калибровку

Производители промышленной бумаги выбирают внутреннюю проклейку для применений, требующих высокой водостойкости и структурной целостности всего листа. Внутренняя проклейка становится необходимой, когда бумага должна выдерживать воздействие влаги как в процессе производства, так и при конечном использовании. Производители часто выбирают этот метод в следующих случаях:

1. Водостойкость является основным требованием, особенно для бумаги, используемой с чернилами на водной основе или во влажной среде.
2. Изделия из беленого картона, такие как упаковка и контейнеры для пищевых продуктов, выигрывают от внутренней проклейки, обычно с использованием размер канифоли для обеспечения долговечности.
3. Для сохранения производительности и качества печати тонкие сорта бумаги, содержащие осажденный карбонат кальция, требуют внутренней проклейки синтетической смолой.
4. При производстве бумаги с использованием композиций высокой твердости, содержащих ионы кальция или магния, внутренняя проклейка обеспечивает эффективность проклейки и предотвращает проблемы с удержанием наполнителя.
5. Предварительно прореагировавшие алюмоканифольные композиции улучшают эффективность проклеивания в сложных условиях pH и консистенции, особенно в густых и жидких массах.
6. Производители часто комбинируют внутреннюю и поверхностную проклейку для специальных видов бумаги, например, для асептической упаковки, чтобы добиться максимальной водостойкости и барьерных свойств.

Примечание: Внутренняя проклейка наиболее эффективна, когда производители контролируют pH и консистенцию в процессе приготовления массы. Это обеспечивает оптимальное распределение и удержание проклеивающего материала в матрице волокна.

Производители также учитывают масштаб производства и стоимость. Синтетические внутренние пропитки, такие как алкилкетеновый димер (АКД), обеспечивает эффективность и стабильность при больших объёмах производства. Внутренняя калибровка снижает трудоёмкость по сравнению с традиционной калибровкой в желатиновых контейнерах, что делает её подходящей для крупномасштабных промышленных процессов.

Когда использовать поверхностную проклейку

Поверхностная калибровка Предпочтение отдаётся ситуациям, когда тактильные качества, печатные свойства и прочность поверхности имеют первостепенное значение. Производители применяют проклейку поверхности после формования листа, чтобы улучшить взаимодействие бумаги с красками и покрытиями. Решение об использовании проклейки поверхности принимается с учётом следующих факторов:

• Для высококачественной печати и конвертинга бумага должна обладать повышенной четкостью печати, уменьшенным растеканием чернил и повышенной гладкостью поверхности.
• Для определенных сфер применения требуются особые тактильные текстуры или глянец, например, для высококачественной писчей бумаги, художественной бумаги и специальной упаковки.
• Проклейка поверхности позволяет целенаправленно изменять внешний вид бумаги, поддерживая такие сложные художественные техники, как наложение слоев акварели, размывка тушью или смешанная техника.
• На выбор влияют условия окружающей среды, такие как влажность и условия хранения. Поверхностный аппретурирующий состав на основе желатина может разрушаться во влажном климате, в то время как аппреты на основе крахмала или синтетические аппреты обеспечивают большую стабильность.
• Производители, стремящиеся к достижению целей устойчивого развития, все чаще используют растительные или биоразлагаемые поверхностные проклеивающие вещества, такие как крахмалы и производные целлюлозы.
• Важную роль играют стоимость и гибкость производства. Проклейка поверхности позволяет быстро корректировать свойства бумаги без изменения основного состава, что позволяет использовать различные линейки продукции и производить небольшие партии.

Совет: Многие производители используют подход двойного размера, сочетая внутреннюю и поверхностную пропитку для достижения баланса между прочностью и изысканными характеристиками поверхности. Эта стратегия отвечает как функциональным, так и эстетическим требованиям в сложных условиях эксплуатации.

Производителям также необходимо контролировать такие параметры, как чистота воды, время сушки и влажность воздуха во время сушки. Эти факторы влияют на конечные свойства бумаги и требуют тщательного контроля процесса для обеспечения стабильной проклейки.

Сводка плюсов и минусов

Внутренние проклеивающие агенты

Внутренние проклеивающие вещества обеспечивают ряд существенных преимуществ для промышленного производства бумаги. Они обеспечивают: равномерный и предсказуемый размер По всему листу, что обеспечивает стабильные характеристики в сложных условиях. Эти агенты улучшают качество печати, предотвращая растекание и растекание краски, что делает их пригодными для высококачественной печати и упаковки. Внутренние проклеивающие агенты также повышают устойчивость к проникновению жидкостей, что крайне важно для влагочувствительных продуктов. Укрепляя сеть волокон, они повышают прочность и долговечность бумаги, а также способствуют лучшей размерной стабильности и уменьшают такие проблемы, как скручивание и коробление.

Основные преимущества:

• Равномерный размер по всему листу бумаги
• Улучшенное качество печати и контроль чернил
• Повышенная устойчивость к воде и другим жидкостям
• Повышенная прочность и долговечность
• Лучшая размерная стабильность

Однако внутренние проклеивающие вещества создают ряд проблем. Их производство и использование могут выделять летучие органические соединения (ЛОС), что вызывает опасения по поводу окружающей среды. Бумажные фабрики вынуждены инвестировать в интенсивную очистку сточных вод для удаления остаточных химических веществ, что увеличивает эксплуатационные расходы. Соблюдение строгих экологических норм ещё больше усложняет их использование, особенно при использовании вредных химических веществ. Колебания цен на сырье, например, на полимеры и крахмал, могут влиять на рентабельность. Ограниченная осведомлённость и внедрение в некоторых регионах, а также конкуренция со стороны альтернативных технологий также влияют на рост рынка.

Основные недостатки:

• Экологические проблемы из-за выбросов ЛОС
• Высокие затраты на очистку сточных вод и соблюдение нормативных требований
• Волатильность цен на сырье
• Ограниченное внедрение на развивающихся рынках
• Конкуренция со стороны альтернативных и экологически чистых технологий

Практический совет: При выборе внутренних проклеивающих веществ промышленным потребителям следует оценивать баланс между повышением производительности и затратами на соблюдение экологических норм. Мониторинг изменений в нормативных требованиях и поиск экологичных альтернатив помогут сохранить конкурентоспособность.

Поверхностные проклеивающие вещества

Поверхностные проклеивающие вещества играют важнейшую роль в улучшении поверхностных свойств бумаги. Они образуют непрерывную пленку, прочно связывающую волокна, повышая прочность на разрыв и сжатие. Эти вещества значительно улучшают печатные свойства, ограничивая проникновение краски, что обеспечивает более четкие изображения и яркие цвета. Поверхностные проклеивающие вещества также создают гидрофобный барьер, повышающий влагостойкость и размерную стабильность. В частности, проклеивающие вещества на основе крахмала обладают рядом экологических преимуществ, таких как биоразлагаемость, низкая токсичность и соответствие целям устойчивого развития.

Эксперты отрасли отмечают, что поверхностные проклеивающие вещества на основе крахмала Хорошо согласуются с принципами экономики замкнутого цикла. Эти агенты снижают углеродный след и способствуют соблюдению нормативных требований. Однако изменчивость сырья и более высокие производственные затраты могут создавать трудности. Синтетические полимеры, несмотря на превосходные эксплуатационные характеристики, могут усложнить переработку и увеличить воздействие на окружающую среду. Отрасль продолжает внедрять инновации, уделяя особое внимание ферментативной модификации и добавкам без ПФАС для повышения устойчивости без ущерба для производительности.

Примечание: Промышленным пользователям следует подбирать поверхностные проклеивающие вещества под конкретные задачи, учитывая метод печати, экологические нормы и требования к конечному использованию. Постоянные инновации в области биоразлагаемых и биоразлагаемых веществ открывают новые возможности для устойчивого производства.

Практические рекомендации для промышленных пользователей:

• Оценивать требования к водостойкости, качеству печати и прочности для каждого приложения.
• Оцените преимущества натуральных и синтетических проклеивающих веществ с точки зрения производительности и устойчивости.
• Мониторинг экологических норм и тенденций на рынке сырья для управления затратами и обеспечения соответствия требованиям.
• При выборе проклеивающих веществ для производства бумаги учитывайте технологические достижения и динамику регионального рынка.

Производители промышленной бумаги должны подбирать стратегии проклейки под свои конкретные цели. В таблице ниже показаны основные различия в промышленном применении:

Производители, которым важно высокое качество печати и экологичность, могут отдать предпочтение катионизированному крахмалу, но Агенты на основе PolyDADMAC Обеспечить лучшую промышленную осуществимость. Каждое предприятие должно оценивать потребности конечного потребителя и консультироваться с техническими экспертами для оптимизации производительности и соответствия требованиям.

FAQ

В чем основное различие между внутренними и поверхностными проклеивающими веществами?

Внутренние проклеивающие вещества смешиваются с целлюлозой до формирования листа. Поверхностные проклеивающие вещества наносятся на бумагу после её формирования. Внутренняя проклейка изменяет весь лист, в то время как поверхностная проклейка воздействует только на внешний слой.

Могут ли производители одновременно использовать внутреннюю и поверхностную проклейку?

Да. Многие производители комбинируют оба метода. Такой подход улучшает водостойкость, печатные свойства и прочность поверхности. Двойная проклейка помогает удовлетворить высокие требования к упаковке и специальным бумагам.

Являются ли поверхностные проклеивающие вещества более экологичными, чем внутренние проклеивающие вещества?

Поверхностные проклеивающие вещества Часто используются биоразлагаемые материалы, такие как крахмал. Эти вещества обычно оказывают меньшее воздействие на окружающую среду. В качестве внутренних проклеивающих веществ могут использоваться синтетические химикаты, что может привести к увеличению требований к очистке сточных вод.

Как проклеивающие вещества влияют на производство переработанной бумаги?

Проклеивающие вещества повышают водостойкость и прочность переработанной бумаги. Внутренняя калибровка Помогает поддерживать производительность, а проклейка поверхности улучшает качество печати. Производители должны контролировать потери химикатов и соблюдать экологические нормы.

Какие факторы влияют на выбор проклеивающего вещества при производстве промышленной бумаги?

Производители учитывают конечное использование, качество печати, водостойкость, стоимость и экологические нормы. Они выбирают проклеивающие вещества с учетом конкретных потребностей каждого сорта бумаги и производственного процесса.