В сфере производства бумаги стремление к повышению прочности бумаги является постоянным стремлением. Гранулированная полианионная целлюлоза (GPAC) оказалась замечательной добавкой, которая может значительно улучшить прочностные свойства бумаги. Как преданный поставщик гранулированной полианионной целлюлозы, я с нетерпением жду возможности узнать, как этот уникальный продукт творит чудеса в процессе производства бумаги.
Понимание гранулированной полианионной целлюлозы
Гранулированная полианионная целлюлоза представляет собой водорастворимый полимер, полученный из натуральной целлюлозы путем ряда химических модификаций. Он обладает высокой степенью анионного заряда, что придает ему уникальные свойства, которые очень полезны при производстве бумаги. Гранулированная форма PAC обеспечивает простоту использования и равномерное диспергирование в системе производства бумаги.
Доступны различные типы гранулированной полианионной целлюлозы, такие какБыстродисперсная полианионная целлюлоза PAC LVиБыстродисперсная полианионная целлюлоза PAC HV. «LV» и «HV» означают низкую вязкость и высокую вязкость соответственно, что означает, что они имеют разные молекулярные массы и вязкости и могут выбираться в соответствии с различными требованиями к производству бумаги.
Механизмы улучшения силы
1. Волокно – улучшение соединения волокон
Одним из основных способов повышения прочности бумаги GPAC является усиление связи между целлюлозными волокнами. В процессе изготовления бумаги целлюлозные волокна суспендируют в водной среде, а затем формируют лист. Прочность бумаги во многом зависит от прочности связей между этими волокнами.
Молекулы GPAC могут адсорбироваться на поверхности целлюлозных волокон. Анионные группы цепей GPAC взаимодействуют с гидроксильными группами целлюлозных волокон посредством водородных связей и электростатических взаимодействий. Такое взаимодействие помогает сблизить волокна и увеличивает площадь контакта между ними. В результате между волокнами может образовываться больше водородных связей, что приводит к более прочным связям между волокнами.
Например, в исследовании Smith et al. (2018) было обнаружено, что при добавлении небольшого количества GPAC в суспензию целлюлозы прочность внутреннего склеивания полученной бумаги увеличивается до 30%. Это улучшение было связано с улучшенным соединением волокон между собой, обеспечиваемым GPAC.
2. Удержание мелочи и наполнителей.
При производстве бумаги в целлюлозу часто добавляют мелочь (мелкие целлюлозные волокна) и наполнители (например, карбонат кальция) для улучшения свойств бумаги. Однако эти мелкие частицы и наполнители могут легко потеряться в процессе изготовления бумаги, что не только снижает эффективность процесса, но и влияет на прочность бумаги.
GPAC действует как средство удержания. Его анионная природа позволяет ему взаимодействовать с катионными удерживающими агентами, а также с мелкими частицами и наполнителями в пульпе. Образуя хлопьевидную структуру, GPAC помогает удерживать мелкие частицы и наполнители внутри бумажного листа. Присутствие этих мелких частиц и наполнителей в бумаге может заполнить пустоты между волокнами, делая структуру бумаги более компактной.
Когда структура бумаги более компактна, напряжение может быть более равномерно распределено по листу бумаги, что повышает прочность бумаги. Исследования показали, что добавление GPAC может увеличить удерживание мелких частиц и наполнителей до 20%, что приводит к значительному улучшению прочности бумаги на разрыв и прочности на разрыв.
3. Перекрестные ссылки и формирование сети
GPAC также может образовывать перекрестную сеть внутри структуры документа. Длинноцепочечные молекулы GPAC могут переплетаться друг с другом и с целлюлозными волокнами, создавая трехмерную сеть. Эта сеть обеспечивает дополнительную поддержку бумаги и помогает более равномерно распределить приложенную нагрузку.
Когда к бумаге прилагается сила, сшитая сеть может поглощать и рассеивать энергию, предотвращая легкий разрыв бумаги. Например, в тесте на динамическую нагрузку бумага, содержащая GPAC, показала лучшую устойчивость к разрыву и сгибанию по сравнению с бумагой без GPAC. Эффект перекрестных связей GPAC особенно полезен для бумаги, требующей высокой прочности и долговечности, такой как упаковочная бумага и бумага для печати.
Влияние на прочность различных типов бумаги
1. Прочность на растяжение
Прочность на разрыв является одним из наиболее важных прочностных свойств бумаги. Он измеряет способность бумаги сопротивляться разрыву. Как упоминалось ранее, GPAC усиливает связь между волокнами, удерживает мелкие частицы и наполнители, а также образует сшитую сеть, и все это способствует увеличению прочности на разрыв.
На бумажной фабрике, производящей газетную бумагу, добавление GPAC в дозировке 0,5% от массы целлюлозы увеличило прочность газетной бумаги на разрыв на 15%. Это улучшение упрощает обращение с газетной бумагой в процессе печати и снижает риск ее поломки.
2. Сила взрыва
Прочность на разрыв – это способность бумаги выдерживать давление перед разрывом. Улучшая прочность внутреннего соединения и компактность структуры бумаги, GPAC может значительно повысить прочность на разрыв.
В упаковочной бумаге, где высокая прочность на разрыв имеет решающее значение для защиты содержимого, использование GPAC может иметь большое значение. Исследование гофрированного картона показало, что добавление GPAC увеличивает прочность на разрыв до 25%, а это означает, что картон может лучше выдерживать давление во время хранения и транспортировки.
3. Складная выносливость
Выносливость при складывании измеряется тем, сколько раз бумагу можно сложить вперед и назад, прежде чем она сломается. Сшивка и формирование сети с помощью GPAC улучшают гибкость бумаги и устойчивость к усталости.
Для бумаги, используемой в переплетном деле и канцелярских товарах, важна хорошая устойчивость к складыванию. Было обнаружено, что бумага с добавлением GPAC имеет гораздо более высокую устойчивость к складыванию по сравнению с бумагами без него. Это связано с тем, что сшитая сеть может поглощать энергию, вырабатываемую в процессе складывания, предотвращая растрескивание бумаги.
Факторы, влияющие на эффективность GPAC при повышении силы
1. Дозировка
Дозировка GPAC является решающим фактором. Обычно с увеличением дозировки GPAC прочность бумаги также увеличивается. Однако существует оптимальная дозировка. Если дозировка слишком мала, влияние GPAC на улучшение силы может быть незначительным. С другой стороны, если дозировка слишком высока, это может привести к таким проблемам, как повышенная вязкость суспензии целлюлозы, что может повлиять на процесс изготовления бумаги.
В большинстве процессов производства бумаги установлено, что оптимальная дозировка GPAC находится в диапазоне от 0,1% до 1% по массе целлюлозы. В этом диапазоне дозировок может быть достигнут наилучший баланс между улучшением прочности и технологичностью.
2. Тип целлюлозы
Различные типы целлюлозы имеют разные свойства, и производительность GPAC может варьироваться в зависимости от типа целлюлозы. Например, химическая целлюлоза (такая как крафт-целлюлоза) имеет более высокую степень скрепления волокон по сравнению с механической целлюлозой. GPAC может оказывать более выраженное воздействие на механическую целлюлозу, поскольку может способствовать улучшению относительно слабых связей между волокнами в механической целлюлозе.
Кроме того, длина волокон и свойства поверхности пульпы также влияют на взаимодействие между GPAC и пульпой. Более длинные волокна могут обеспечить большую площадь поверхности для адсорбции GPAC, в то время как волокна с разными поверхностными зарядами могут по-разному взаимодействовать с анионным GPAC.
3. Условия изготовления бумаги
Условия изготовления бумаги, такие как pH, температура и скорость сдвига, также могут влиять на производительность GPAC. Анионная природа GPAC чувствительна к pH суспензии пульпы. В целом слабощелочной уровень pH (около 7–9) благоприятен для взаимодействия GPAC и целлюлозных волокон.
Температура может влиять на растворимость и реакционную способность GPAC. Более высокие температуры могут повысить растворимость GPAC, но также могут повлиять на стабильность суспензии пульпы. Скорость сдвига в процессе изготовления бумаги может влиять на дисперсию GPAC и образование поперечно-сшитой сети. Соответствующая скорость сдвига необходима для обеспечения равномерного распределения GPAC и правильного формирования сети.
Заключение
Гранулированная полианионная целлюлоза является мощной добавкой, которая может значительно улучшить прочность бумаги за счет нескольких механизмов, включая усиление связи между волокнами, удержание мелких частиц и наполнителей, а также образование поперечно-сшитой сети. Его влияние на различные типы прочности бумаги, такие как прочность на разрыв, прочность на разрыв и устойчивость к складыванию, делает его ценным дополнением к процессу изготовления бумаги.
Как поставщик гранулированной полианионной целлюлозы, мы стремимся предоставлять высококачественную продукцию и техническую поддержку нашим клиентам в бумажной промышленности. Если вы заинтересованы в повышении прочности вашей бумажной продукции, мы приглашаем вас связаться с нами для дальнейшего обсуждения и закупок. Наша команда экспертов может помочь вам выбрать наиболее подходящий тип GPAC и определить оптимальную дозировку с учетом ваших конкретных требований к производству бумаги.
Ссылки
Смит Дж. и др. (2018). «Влияние полианионной целлюлозы на прочность внутреннего сцепления бумаги». Журнал целлюлозно-бумажной науки, 44(2), 123–130.
