Добавки для повышения прочности во влажном и сухом состоянии при производстве бумаги

Добавки для повышения прочности в сухом и влажном состоянии различаются по тому, как они повышают долговечность бумажных изделий в различных условиях. Добавки для повышения прочности в мокром состоянии повышают влагостойкость, делая бумагу и упаковку более долговечными для транспортировки и соблюдения гигиенических требований. Добавки для повышения прочности в сухом состоянии повышают структурную целостность, что критически важно для специальных видов бумаги и печати. Эти различия имеют значение, поскольку объемы мирового производства продолжают расти, Лидер роста в Азиатско-Тихоокеанском регионе.

• Добавки для повышения влагопрочности доминируют на рынке, составляя 60% доля, в связи со спросом на водостойкую упаковку и салфетки.
  Правильный выбор добавок для повышения прочности бумаги напрямую влияет на эксплуатационные характеристики продукта, его пригодность для вторичной переработки и стоимость.

Основные выводы

• Добавки для повышения влагопрочности помогают бумаге оставаться прочной и устойчивой к воздействию воды, что делает их идеальными для использования в бумажных салфетках, упаковочной и медицинской бумаге, подверженной воздействию влаги.
• Добавки для повышения прочности в сухом виде повышают прочность бумаги в сухом виде, что позволяет использовать ее в печати, производстве специальной бумаги и перерабатываемой упаковки, не влияя на восстановление волокна.
• Добавки для повышения прочности во влажном состоянии образуют постоянные химические связи, которые устойчивы к воде, но могут увеличить затраты и снизить возможность вторичной переработки; добавки для повышения прочности во влажном состоянии используют обратимые связи и более экономичны.
• Выбор правильной добавки зависит от сферы применения продукта, стоимости, воздействия на окружающую среду и нормативных правил для достижения баланса производительности и устойчивости.
• Сочетание добавок, повышающих прочность во влажном и сухом состоянии, позволяет производителям бумаги создавать бумагу, которая хорошо себя проявляет как во влажном, так и в сухом состоянии, отвечая различным потребностям отрасли.

Добавки для повышения прочности бумаги

Добавки для повышения прочности бумаги играют ключевую роль в бумажной промышленности. Производители используют эти химические вещества для улучшения механических свойств бумаги, таких как прочность на разрыв, жёсткость и долговечность. Повышая прочность межволоконных соединений и увеличивая плотность сетки, эти добавки позволяют производителям бумаги производить листы, выдерживающие самые сложные условия эксплуатации. Методы модификации поверхности, включая послойную обработку, дополнительно повышают адгезию и снижают остаточные напряжения, что приводит к значительному повышению удельной жёсткости и прочности.

Примечание: более прочное взаимодействие волокон помогает использовать естественные свойства целлюлозных волокон, что приводит к повышению производительности и эффективности производства.

Добавки для повышения прочности во влажном состоянии

Добавки для повышения влагопрочности Эти вещества позволяют бумажным изделиям сохранять целостность при воздействии влаги. образуют ковалентные связи с волокнами целлюлозы и создают сшитые, водостойкие покрытияИх полимерная природа, растворимость в воде и катионные свойства позволяют им самосшиваться и прочно прикрепляться к волокнам. Влагопрочные агенты необходимы для таких изделий, как бумажные салфетки, медицинская упаковка и этикетки, которым требуется прочность во влажной среде. В отрасли всё чаще используют влагопрочные агенты на биологической основе, чтобы сбалансировать эксплуатационные характеристики с экологической безопасностью.

Добавки для повышения прочности в сухом виде

Добавки для повышения прочности в сухом состоянии улучшают прочность бумаги в нормальных сухих условияхЭти химические вещества включают катионный крахмал, производные полиакриламида, карбоксиметилцеллюлозу и производные гуаровой камеди. Добавки для повышения прочности в сухом состоянии увеличивают площадь сцепления волокон или прочность на единицу площади сцепления, усиливая внутреннюю связь и прочность на разрыв. Производители бумаги уделяют особое внимание стратегиям удержания, времени добавления и нейтрализации заряда для оптимизации результатов. Эти добавки способствуют эффективной обработке и помогают достичь требуемой прочности для специальных видов бумаги и печатных сортов.

Добавки для повышения прочности бумаги делятся на две основные категории: прочность во влажном состоянии и добавки для повышения прочности в сухом видеКаждый тип служит определенной цели, позволяя производителям бумаги адаптировать продукцию под конкретные эксплуатационные требования.

Добавки для повышения прочности во влажном состоянии

Цель

Добавки, повышающие влагопрочность, играют важнейшую роль в производстве бумаги. Производители добавляют эти химические вещества в бумажную массу для повышения водостойкости и сохранения механической прочности при воздействии влаги. Эти добавки способствуют поддержанию размерной стабильности и предотвращают разрывы и ломкость во влажной среде. Они также улучшают печатные свойства и удобство в транспортировке, что повышает общее качество бумажной продукции. Добавки для повышения влагопрочности позволяют производить высококачественные, влагостойкие сорта для сложных условий применения.

Добавки для повышения влагопрочности позволяют салфеткам, упаковке и санитарно-гигиеническим изделиям сохранять свою целостность во время использования, транспортировки и хранения.

Механизм

Добавки для повышения влагопрочности действуют за счет образования ковалентных связей и сшивания целлюлозных волокон. Синтетические смолы, такие как полиамидаминэпихлоргидрин (ПАЭ), содержат азетидиниевые группы. Эти добавки образуют самосшивки и ко-сшивки с целлюлозой. Этот процесс создаёт гидрофобные связи, которые ограничивают набухание волокон и повышают водостойкость. В сочетании с катионным крахмалом эти добавки образуют водородные связи и дополнительно укрепляют волокнистую структуру. Эти химические взаимодействия приводят к повышению прочности на разрыв во влажном состоянии и снижению водопоглощения, что повышает долговечность и водонепроницаемость бумаги.

Тип

Производители бумаги используют несколько типов добавок для повышения влагопрочности:

• Полиамидоаминэпихлоргидриновые (ПАЭ) смолы: наиболее распространены для обеспечения постоянной прочности во влагоустойчивом состоянии.
• Полиэтиленимин (ПЭИ): используется для особых марок, требующих высокой прочности во влажном состоянии.
• Глиоксалированный полиакриламид (ГПАМ): применяется для временной прочности во влажном состоянии, особенно в одноразовых гигиенических изделиях.
• Влагопрочные агенты на биологической основе: все чаще применяются в целях обеспечения устойчивости.

Приложения

Добавки для повышения влагопрочности находят применение в широком спектре бумажных изделий.:

• Туалетная бумага и бумажные полотенца: должны быть прочными, мягкими и вододиспергируемыми.
• Упаковка для жидкостей: должна быть устойчива к влаге для хранения продуктов питания и напитков.
• Салфетки и предметы гигиены: должны выдерживать влажное обращение и утилизацию.
• Этикетки и медицинская упаковка: требуют долговечности во влажной среде.

Производители бумаги обычно добавляют в густую массу добавки, повышающие влагопрочность, на мокром этапе процесса. Некоторые добавки требуют термической обработки или старения для достижения оптимальных характеристик. Эти химикаты также помогают сбалансировать нагрузку на мелкие фракции и волокна, повышая эффективность производства и снижая энергопотребление.

Добавки для повышения прочности в сухом виде

Цель

Добавки для повышения прочности в сухом состоянии играют важнейшую роль в производстве бумаги, улучшая её механические свойства в сухих условиях. Их основные задачи включают:

• Повышение прочности на разрыв и жесткости бумаги.
• Улучшение соединение волокон путем формирования мягких гелеобразных слоев полисахарида в местах соединения волокон.
• Снижение потери прочности и жесткости, которая часто происходит в процессе сушки.
• Сохранение высокого удлинения при разрыве при одновременном повышении общей прочности.
• Возможность производства более легкой и прочной бумажной продукции за счет уменьшения ее веса без ущерба для производительности.

Эти преимущества помогают производителям бумаги удовлетворять потребности различных сфер применения: от специальной бумаги до упаковки.

Механизм

Добавки для повышения прочности в сухом состоянии взаимодействуют с целлюлозными волокнами посредством нескольких молекулярных механизмов:

• Водородные связи и электростатические (ионные) взаимодействия вносят основной вклад в повышение прочности в сухом состоянии.
• Такие добавки, как катионный крахмал, прикрепляются к отрицательно заряженным поверхностям волокон, увеличивая адсорбцию и прочность связывания.
• Поливиниловый спирт образует прочные водородные связи с целлюлозой, действующей как эффективное связующее вещество.
• Хитозан с его аминогруппами повышает прочность как в сухом, так и во влажном состоянии за счет водородных связей и ионного притяжения.
• Молекулярная масса этих полимеров влияет на их эффективность: чем выше молекулярная масса, тем выше прочность.

Эти взаимодействия укрепляют сетку волокон, что позволяет получить бумагу с превосходными механическими свойствами.

Тип

Производители часто выбирают из широкого спектра натуральных и синтетических полимеров, включая амфотерные, анионные и катионные полиакриламиды, чтобы адаптировать добавки для повышения прочности бумаги под конкретные эксплуатационные требования.

Приложения

Добавки для повышения прочности в сухом виде полезны для широкого спектра сортов бумаги и изделий из неё. Они обычно используются в:

• Сорта бумажных полотенец и тканей, для которых важны повышенная прочность на разрыв и разрыв.
• Упаковочная бумага и картон, требующие повышенной компрессии и жесткости.
• Графическая и специальная бумага, обладающая повышенной поверхностной и внутренней прочностью.
• Изделия из формованного бумажного волокна, в которых добавки обеспечивают как прочность, так и экономическую эффективность.

Производители бумаги применяют эти добавки путём добавления в массу, распыления или на клеильном прессе. Такая гибкость обеспечивает улучшенное удержание, обезвоживание и эксплуатационные характеристики оборудования, способствуя повышению скорости производства и снижению энергопотребления.

Ключевые отличия

Механизм

Добавки для повышения влагопрочности Добавки для повышения прочности в сухом состоянии действуют по разным химическим механизмам. Добавки для повышения прочности во влажном состоянии, такие как смолы полиамидаминэпихлоргидрина (ПАЭ), образуют ковалентные связи с целлюлозными волокнами. Эти связи создают сетчатую структуру, которая препятствует проникновению воды и сохраняет целостность бумаги даже во влажном состоянии. Процесс сшивания обычно происходит во время сушки при повышенных температурах, что приводит к необратимому изменению структуры волокон.

Добавки для повышения прочности в сухом состоянии, включая катионный крахмал и производные полиакриламида, усиливают сцепление волокон друг с другом, главным образом за счёт водородных связей и электростатического взаимодействия. Эти добавки не создают необратимых сшивок. Вместо этого они увеличивают площадь сшивки между волокнами, повышая прочность на разрыв и продавливание в сухих условиях. Отсутствие постоянных сшивок облегчает разделение волокон при переработке.

Совет: Выбирайте добавки, повышающие прочность в мокром состоянии, для изделий, которые должны выдерживать влагу. Выбирайте добавки, повышающие прочность в сухом состоянии, если приоритетны возможность вторичной переработки и эксплуатационные характеристики в сухом состоянии.

Эффективности

Показатели эффективности бумаги, обработанной добавками для повышения прочности во влажном и сухом состоянии, существенно различаются, особенно во влажных условиях. В следующей таблице представлены основные результаты лабораторных и промышленных исследований:

Добавки для повышения прочности во влажном состоянии значительно увеличивают сохранение прочности на разрыв во влажном состоянии, повышая ее с 4-10% в необработанной бумаге до 20-35%Добавки для повышения прочности в сухом состоянии в основном улучшают прочность на растяжение, продавливание и сжатие в сухом состоянии, но дают ограниченный эффект, когда бумага намокает.

Цена

Финансовые соображения играют решающую роль при выборе между добавками для повышения прочности во влажном и сухом состоянии. Добавки для повышения прочности во влажном состоянии, особенно синтетические смолы, такие как ПАЭ, часто стоят дороже в расчете на тонну произведенной бумаги. Их более высокая цена обусловлена сложностью химического состава и необходимостью точного дозирования для достижения оптимальных характеристик. Однако способность сохранять целостность бумаги во влажной среде может оправдать инвестиции в определенных областях применения.

Добавки для повышения прочности в сухом состоянии, такие как катионный крахмал и полиакриламид, обычно представляют собой более экономичное решение для улучшения механических свойств в сухом состоянии. Производители бумаги часто могут использовать эти добавки в более высоких дозировках без значительного увеличения производственных затрат. Выбор между двумя типами зависит от требуемого баланса между производительностью и бюджетом.

Примечание: Передозировка добавок для повышения влагопрочности может привести к снижению эффективности и увеличению затрат. Оптимальная дозировка обеспечивает как эффективность, так и экономическую эффективность.

Заполнитель

Производители бумаги применяют добавки, повышающие прочность во влажном и сухом виде на разных этапах и для разных требований к продукту. Добавки для повышения влагопрочности вводятся в процесс на мокром этапе, обычно добавляясь в густую массу перед формованием листа. Некоторым из них требуется термическое отверждение или старение для достижения полной эффективности. Эти добавки подходят для таких продуктов, как бумажные салфетки, упаковка для жидкостей и медицинская бумага, которые должны быть устойчивы к влаге.

Добавки для повышения прочности в сухом состоянии обеспечивают большую гибкость в применении. Производители могут добавлять их в массу, распылять на лист или наносить на клеильном станке. Эти добавки повышают прочность печатной бумаги, упаковочного картона и специальных сортов, для которых критически важны эксплуатационные характеристики в сухом состоянии.

Воздействие на окружающую среду и пригодность к переработке также различаются. Добавки для повышения влагопрочности, особенно синтетические полимеры, создают необратимые сшивки, которые затрудняют восстановление волокон во время переработки. Эта ограниченная перерабатываемость влияет на экологичность упаковки на основе волокна. Сочетание добавок для повышения прочности во влажном состоянии с такими агентами, как карбоксиметилцеллюлоза, может улучшить перерабатываемость за счёт снижения расхода синтетического полимера. Добавки для повышения прочности в сухом состоянии, не образующие постоянных связей, облегчают репульпацию и оказывают меньшее влияние на процессы переработки.

Когда использовать каждый тип:

• Используйте добавки, повышающие влагопрочность, для изделий, подверженных воздействию влаги, таких как бумажные салфетки, салфетки и упаковка для жидкостей.
• Выбирайте добавки для повышения прочности в сухом состоянии там, где важны механические свойства в сухом состоянии и возможность вторичной переработки, например, в производстве печатной бумаги и перерабатываемой упаковки.

Плюсы и минусы

Добавки для повышения прочности во влажном состоянии

Добавки для повышения влагопрочности обеспечивают производителям бумаги и конечным пользователям ряд важных преимуществ:

• Эти добавки значительно улучшить долговечность продукта помогая бумаге сохранять свою целостность во влажных или сложных условиях.
• Они повышают влагостойкость, что предотвращает разрушение бумаги под воздействием воды или влажности.
• Добавки, повышающие влагопрочность, улучшают декоративную привлекательность и пригодность для печати, что делает их ценными для фирменной упаковки и визуально требовательных применений.
• Многие влагопрочные металлизированные бумаги изготавливаются из экологически чистых материалов, что делает упаковку экологически чистой.
• Универсальность влагопрочных бумаг позволяет использовать их в широком спектре отраслей, гарантируя адаптивность и постоянство эксплуатационных характеристик.

Примечание: Добавки, повышающие прочность во влажном состоянии, позволяют бумажным салфеткам, упаковке и этикеткам надежно функционировать в условиях, в которых обычная бумага не выдержит.

Однако добавки для повышения влагопрочности также имеют существенные недостатки:

• Полиамидоамин-эпихлоргидриновые (ПАЭ) смолы и подобные химические вещества имеют высокие затраты, что делает их наиболее дорогим химическим средством в производстве тканей.
• Эти добавки могут отрицательно влиять на работоспособность машины, вызывая пенообразование, образование отложений и снижение эффективности обезвоживания.
• Влагопрочные смолы способствуют выделению в сточных водах абсорбируемого органического хлора (AOX), в состав которого входят соединения, предположительно представляющие опасность для здоровья и окружающей среды.
• Нормативные акты, такие как Директива ЕС 2010/75/EU, ввели более строгие ограничения на AOX, что привело к увеличению затрат производителей на соблюдение требований.
• Существуют более чистые смолы с низким содержанием хлорорганических веществ, но они, как правило, более дорогие и иногда менее эффективные.
• Некоторые старые добавки, такие как карбоксиметилцеллюлоза, представляют опасность при использовании, поскольку образуют пыль и делают полы скользкими.
• Обеспечение баланса между затратами, соблюдением нормативных требований, воздействием на окружающую среду и качеством продукции остается серьезной проблемой.

Добавки для повышения прочности в сухом виде

Добавки для повышения прочности в сухом виде обеспечивают ряд ключевых преимуществ для эффективности производства бумаги и качества продукции:

1. Фабрики могут использовать больше переработанного сырья, поскольку биодобавки для повышения прочности в сухом состоянии хорошо работают даже в условиях высокой электропроводности и наличия загрязнений. Это способствует эффективному производству с использованием переработанных волокон и замкнутых водных контуров.
2. Эти добавки помогают оптимизировать расход химикатов. Заводы могут уменьшить количество смолы, повышающей прочность в сухом состоянии, и сократить использование других химикатов, таких как контроль пены и средства удержания, что приводит к экономии средств и повышению эффективности процесса.
3. Добавки для повышения прочности в сухом состоянии повышают качество продукции, создавая экологичную упаковку. Они повышают прочность бумаги, позволяя сделать упаковку легче без ущерба для физических характеристик. Это способствует достижению целей устойчивого развития, позволяя снизить удельный вес.

Несмотря на эти преимущества, добавки для повышения прочности в сухом виде имеют некоторые ограничения:

• Они обеспечивают лишь ограниченное улучшение прочности во влажном состоянии, что делает их непригодными для изделий, подверженных воздействию влаги.
• Некоторые синтетические полимеры могут вызывать опасения относительно воздействия на окружающую среду, если их не использовать должным образом.
• Достижение правильного баланса между прочностью, эксплуатационными характеристиками и стоимостью требует тщательного выбора и контроля процесса.

Совет: при выборе добавок для повышения прочности во влажном и сухом виде производителям бумаги следует оценивать как эксплуатационные характеристики, так и нормативные требования.

Выбор добавок для повышения прочности бумаги

Факторы

Выбор подходящей добавки для повышения прочности зависит от нескольких критических факторов. Главным критерием является конечное использование. Для санитарно-гигиенической, упаковочной и специальной бумаги требуются различные прочностные характеристики. Выбор между влажными и сухими добавками определяется такими необходимыми свойствами, как прочность на разрыв, сопротивление продавливанию и прочность во влажном состоянии. Стоимость остается важным фактором, поскольку добавки для повышения влагопрочности часто имеют более высокую цену из-за сложного химического состава. Влияние на окружающую среду также влияет на решения. Фабрики должны учитывать возможность вторичной переработки конечного продукта и способность добавок препятствовать восстановлению волокна. Эффективность производства, совместимость с существующими процессами и возможность использования переработанных волокон также влияют на выбор добавки.

Регулирующий

Производителям бумаги приходится ориентироваться в сложной системе региональных и международных правил. В следующей таблице представлены основные стандарты и их влияние:

• На заводах ЕС, использующих сухие добавки для повышения прочности, потребление пресной воды сократилось до 15% по сравнению с добавками в мокрой части.
• 41% европейских переработчиков забраковали партии с несоответствующими нормам добавками, что привело к необходимости переделки рецептур.
• Изменение формулировок в соответствии с Предложением 65 в Калифорнии обходится поставщикам в среднем в 2.8 млн долларов на одну линейку продукции.
• Политика двойного контроля Китая привела к сокращению производства в Шаньдуне на 30%, что повлияло на цепочки поставок в Юго-Восточной Азии.

Советы

Производители бумаги могут оптимизировать выбор добавок, понимая поверхностный заряд волокна и подбор подходящего типа добавкиКатионный крахмал, анионный полиакриламид и полиэлектролитные комплексы по-разному взаимодействуют с модифицированными волокнами. Адсорбция этих добавок при насыщении может повысить прочность на разрыв, прочность в направлении Z и жёсткость на изгиб без увеличения плотности бумаги. Сочетание катионного крахмала с АПАМ или ПЭК часто даёт лучшие результаты, чем использование одного крахмала. В производстве бумажной продукции баланс прочности и мягкости имеет решающее значение. Смолы для повышения прочности в сухом состоянии Допускается более высокое содержание эвкалиптового волокна, что повышает мягкость при сохранении прочности. Способ нанесения умягчителя также имеет значение: распыление умягчителя на влажное полотно или сухой лист сохраняет прочность лучше, чем добавление в мокрую часть. Передовые измерительные приборы помогают фабрикам точно настраивать химические составы и выявлять проблемы, гарантируя, что правильная добавка обеспечит желаемые характеристики для каждого сорта.

Добавки для повышения прочности в сухом и влажном состоянии различаются по механизму действия, стоимости и влиянию на пригодность к переработке. Производители бумаги должны выбирать добавки, исходя из требований к продукту, нормативных стандартов и производственных целей. Такие добавки, как от BYK, улучшают характеристики покрытия и соответствуют международным нормам, касающимся контакта с пищевыми продуктами, гарантируя как качество, так и соответствие требованиям.

Для принятия обоснованных решений производители бумаги должны:

1. Используйте технический анализ для выбора добавок.
2. Оценивать воздействие на окружающую среду посредством оценок жизненного цикла.
3. Баланс экономической целесообразности и устойчивости.
4. Планируйте изменения в нормативной базе и сотрудничайте с заинтересованными сторонами.

Тщательный выбор добавок способствует повышению производительности продукта, экономической эффективности и экологической ответственности.

FAQ

В чем основное различие между добавками для повышения прочности во влажном и сухом состоянии?

Добавки для повышения влагопрочности Помогают бумаге противостоять разрывам во влажном состоянии. Добавки для повышения прочности в сухом состоянии повышают прочность бумаги в сухом состоянии. Влагопрочные добавки образуют прочные связи, в то время как в сухом состоянии они основаны на водородных связях.

Могут ли производители бумаги одновременно использовать добавки для повышения прочности как во влажном, так и в сухом виде?

Да, производители бумаги часто комбинируют оба типа для достижения сбалансированных характеристик. Такой подход позволяет изделиям сохранять прочность как во влажном, так и в сухом состоянии.

Влияют ли добавки, повышающие влагопрочность, на пригодность бумаги для вторичной переработки?

Добавки, повышающие влагопрочность, могут затруднить переработку. Они создают прочные связи, препятствующие повторному разволокнению. Для переработки бумаги, повышающей влагопрочность, фабрикам могут потребоваться специальные процессы.

В каких отраслях промышленности чаще всего используются добавки для повышения влагопрочности?

Отрасли, производящие бумажные салфетки, бумажные полотенца, упаковку для жидкостей и медицинскую бумагу, в значительной степени зависят от добавки для повышения прочности во влажном состоянииЭти изделия должны хорошо себя вести при воздействии влаги.

Как производители бумаги выбирают правильную добавку для повышения прочности?

Производители бумаги учитывают конечное использование, требуемую прочность, стоимость и воздействие на окружающую среду. Они также изучают нормативные требования и тестируют различные добавки, чтобы найти оптимальное решение для каждого продукта.