Chemia papiernicza

Chemikalia papiernicze to grupa chemikaliów używanych do produkcji papieru lub modyfikujących właściwości papieru . Te chemikalia mogą być używane do zmiany papieru na wiele sposobów, w tym do zmiany jego koloru i jasności lub poprzez zwiększenie jego wytrzymałości i odporności na wodę. Chemikalia można zdefiniować na podstawie ich zastosowania w procesie.

Stosowanie środków chemicznych służy nie tylko do nadawania właściwości papierowi, ale także do obsługi cykli wodnych w procesie, kondycjonowania tkanin, czyszczenia sprzętu i kilku innych zastosowań.

Celulozownia siarczynowa odprowadzająca ścieki w 1973 r

Chemikalia stosowane w produkcji papieru

Nazwa zwyczajowa Nazwa naukowa Wzór chemiczny Notatki
Ałun „Siarczan tlenku glinu” Al 2 (SO 4 ) 3 · 18 H 2 O Do klejenia alkalicznego wraz z kalafonią [ wymagane wyjaśnienie ]
Albaryna „ siarczan wapnia ” CaSO 4 · 2 H 2 O Materiały budowlane
Dwutlenek chloru Dwutlenek chloru ClO 2 _ Bielenie miazgi
Chlor Chlor Ćw 2 Bielenie miazgi
Dolomit Węglan wapnia i magnezu CaMg(CO 3 ) 2 Wypełniacz, powłoka
DTPA Kwas dietylenotriaminopentaoctowy C14H33N3O10 _ _ _ _ _ _ _ Stosowany do chelatowania (usuwania metali przejściowych z miazgi).
EDTA Kwas edetynowy C10H16N2O8 _ _ _ _ _ _ _ Stosowany do chelatowania (usuwania metali przejściowych z miazgi).
Enzym [ który? ] Stosowany w odbarwianiu
FSA Formamidyna Kwas siarkowy lub dwutlenek tiomocznika CH4N2SO2 _ _ _ _ _ Wybielanie po odbarwianiu
Guma guar polimer naturalny; brak nazwy systematycznej Dodatek zwiększający wytrzymałość na sucho
Gips lub Biel mineralna lub Tynk Siarczan wapnia CaSO 4 · 2 H 2 O Płyty gipsowe
Nadtlenek wodoru Nadtlenek wodoru H2O2 _ _ _ W bieleniu miazgi
Kwas podchlorawy Kwas podchlorawy HOCl W bieleniu miazgi
Limonka Tlenek wapnia Ca O Proces roztwarzania alkalicznego, odzyskiwanie chemiczne, bielenie
Wapień Węglan wapnia CaCO 3 Do wytrącania CaCO 3 jest stosowany jako wypełniacz i powłoka
Wodorosiarczyn Magnezu Wodorosiarczyn magnezu Mg( HSO3 ) 2 Stosowany w roztwarzaniu siarczynów
magnezyt węglan magnezu MgCO 3 -100% Wypełniacz do bibułek papierosowych
Mleko Limonkowe Wodorotlenek wapnia Ca(OH) 2 Do kaustyzacji zielonego ługu
Mleko Magnezji Wodorotlenek magnezu Mg(OH) 2  
Tlen Tlen O 2 W bieleniu miazgi
Ozon Ozon O 3 W bieleniu miazgi
Kalafonia Kwas abietynowy C19H29 COOH _ _ _ Rozmiar
mydło kalafonii Abietynian sodu C 19 H 29 COONa Rozmiar
Ciasto Solne Siarczan sodu Na2SO4 · 10H2O _ _ _ _ Uzupełniająca chemia w odzyskiwaniu chemikaliów z pulpy siarczanowej (Na 2 SO 4. --- Na 2 S)
Mydło / kwas tłuszczowy Odbarwianie
Wodorosiarczyn sodu Wodorosiarczyn sodu NaHSO 3 Stosowany w roztwarzaniu siarczynów
Soda kalcynowana Węglan sodu Na2CO3 _ _ _ Uzupełniająca chemia w alkalicznym przetwarzaniu masy chemicznej (Na 2 CO 3 + Ca(OH) 2 --- 2NaOH + CaCO 3 )
Glinian sodu Glinian sodu Na2Al2O4 _ _ _ _ _ Stosowany w połączeniu z ałunem do kontrolowania pH
Wodorosiarczyn sodu Wodorosiarczyn sodu NaHSO 3 Kwaśny składnik chemiczny ługu kuchennego, czasami używany do zobojętniania resztkowego chloru w miazdze podczas procesu bielenia.
Chloran sodu Chloran sodu NaClO 3 Służy do wytwarzania dwutlenku chloru
ditionian sodu Wodorosiarczyn sodu Na 2 S 2 O 4 Wybielanie
Podchloryn sodu Podchloryn sodu Na O Cl Wybielanie
Nadtlenek sodu Nadtlenek sodu Na2O2 _ _ _ Wybielanie
Krzemian sodu Krzemian sodu Na2SiO3 _ _ _ W makulaturze odbarwianie do zwilżania, peptyzacji, dyspersji tuszu, stabilizacji nadtlenkowej.
Siarczek sodu Siarczek sodu Na 2 S Aktywna substancja chemiczna w roztworze kraft/siarczanowym
Tiosiarczan sodu Tiosiarczan sodu Na 2 S 2 O 3 Wybielanie
Trójpolifosforan sodu Trójpolifosforan sodu Na 5 P 3 O 10 środek dyspergujący
Skrobia Dodatek do końcówek mokrych i suchych Składa się z jednostek glukozy połączonych ze sobą mostkami tlenowymi zwanymi glikozydami
Siarka Siarka S Aby wytworzyć HSO 3 f lub roztwarzanie wodorosiarczynowe
środek powierzchniowo czynny Stosowany w odbarwianiu. Stosowany jako rozklejacz w produkcji pulpy puchowej.
Tytania Dwutlenek tytanu TiO2 _ Wypełniacz zwiększający nieprzezroczystość i jasność papieru. Stosowany w powlekaniu.
Anataz Dwutlenek tytanu TiO2 _

Rozcieranie

Roztwarzanie chemiczne polega na rozpuszczeniu ligniny w celu wydobycia celulozy z włókna drzewnego. Różne procesy roztwarzania chemicznego obejmują proces Krafta , który wykorzystuje sodę kaustyczną i siarczek sodu i jest najbardziej powszechny; alternatywnie, użycie kwasu siarkawego jest znane jako proces siarczynowy , półchemiczny obojętny siarczyn jest traktowany jako trzeci proces niezależny od siarczynu, a roztwarzanie sody , które jest najmniej niebezpieczne dla środowiska z wykorzystaniem wodorotlenku sodu lub antrachinonu .

Soda kaustyczna jest dodawana w celu podwyższenia pH w procesie roztwarzania włókien. Wyższe pH roztworu włókien papierniczych powoduje wygładzanie i pęcznienie włókien, co jest istotne dla procesu rozdrabniania włókien.

Przetwarzanie pulpy w ubijaku Hollandera

Wybielanie

Główny artykuł: Bielenie miazgi drzewnej

W produkcji białego papieru miazga drzewna jest bielona w celu usunięcia jakiegokolwiek koloru ze śladowych ilości ligniny, która nie została wyekstrahowana w procesie chemicznego roztwarzania. Istnieją trzy dominujące metody wybielania:

  1. Wybielanie chlorem elementarnym wykorzystuje chlor i podchloryn .
  2. Bielenie bez użycia chloru elementarnego jest bardziej przyjazne dla środowiska, ponieważ eliminuje stosowanie podchlorynu i zastępuje chlor dwutlenkiem chloru lub chloranem sodu .
  3. Całkowicie bezchlorowe wybielanie wykorzystuje tlen i nadtlenek wodoru . Jest to najbardziej przyjazny dla środowiska proces, ponieważ eliminuje wszystkie chlorowane zanieczyszczenia.

Rozmiar

Główny artykuł: Rozmiarówka

Większość rodzajów papieru musi mieć pewną wodoodporność, aby zachować określoną jakość pisania i drukowalność. Do 1980 roku typowym sposobem dodawania tej odporności było stosowanie kalafonii w połączeniu z ałunem . Kiedy przemysł papierniczy zaczął używać jako wypełniacza kredy zamiast glinki białej , chemia papieru musiała przejść na proces neutralny. W kilku miejscach AKD ( dimer alkiloketenu ) i ASA ( bezwodnik alkenylobursztynowy ) są używane. Najnowszym osiągnięciem jest użycie kleju powierzchniowego, który jest nakładany za pomocą prasy klejącej. Zaletą zaklejania powierzchni jest to, że nie zakłóca chemii wody zaplecza.

Wzmacniający

Wytrzymałość na mokro

Główny artykuł: Wytrzymałość na mokro

Dodatki zwiększające wytrzymałość na mokro zapewniają, że papier zachowuje swoją wytrzymałość po zamoczeniu. Jest to szczególnie ważne w przypadku bibuły . Chemikalia zwykle stosowane w tym celu obejmują epichlorohydrynę , melaminę , mocznik, formaldehyd i poliiminy. Substancje te polimeryzują w papierze i powodują budowę siatki wzmacniającej.

Skrobia kationowa

Aby zwiększyć wytrzymałość papieru, w procesie produkcyjnym do mokrej masy celulozowej dodaje się skrobię kationową . Skrobia ma podobną strukturę chemiczną jak włókno celulozowe pulpy, a powierzchnia zarówno skrobi, jak i włókna są naładowane ujemnie. Dzięki dodaniu kationowej (naładowanej dodatnio) skrobi, włókno może wiązać się ze skrobią, a tym samym zwiększać wzajemne połączenia między włóknami. Dodatnio naładowana część skrobi jest zwykle tworzona przez czwartorzędowe kationy amoniowe . Stosowane sole czwartorzędowe obejmują chlorek 2,3-epoksypropylotrimetyloamoniowy (EPTAC, znany również jako Glytac Quab, GMAC™) i chlorek (3-chloro-2-hydroksypropylo)trimetyloamoniowy (CHPTAC, znany również jako Quat 188, Quab 188, Reagens™).

Wytrzymałość na sucho

Dodatki zwiększające wytrzymałość na sucho lub środki wzmacniające na sucho to substancje chemiczne, które poprawiają wytrzymałość papieru w normalnych warunkach. Poprawiają one wytrzymałość papieru na ściskanie , wytrzymałość na rozerwanie, wytrzymałość na zerwanie przy rozciąganiu i odporność na delaminację. Typowe stosowane chemikalia obejmują skrobię kationową i pochodne poliakryloamidu (PAM). Substancje te działają poprzez wiązanie włókien, często przy pomocy glinu w arkuszu papieru.

Segregatory

Spoiwa ułatwiają wiązanie cząstek pigmentu między sobą a warstwą powlekającą papieru. Spoiwa to kuliste cząstki o średnicy mniejszej niż 1 µm. Typowymi spoiwami są styrenu z bezwodnikiem maleinowym lub kopolimer styren-akrylan. Skład chemiczny powierzchni jest różnicowany przez adsorpcję kwasu akrylowego lub anionowego środka powierzchniowo czynnego , które służą do stabilizacji dyspersji w wodzie. Współspoiwa lub zagęszczacze to na ogół rozpuszczalne w wodzie polimery, które wpływają na lepkość koloru papieru, zatrzymywanie wody, zaklejanie i połysk. Niektóre typowe przykłady to karboksymetyloceluloza (CMC), kationowa i anionowa hydroksyetyloceluloza (EHEC), skrobia modyfikowana i dekstryna . Lateks styrenowo-butadienowy , akryl styrenowy, dekstryna , utleniona skrobia są stosowane w powłokach w celu związania wypełniacza z papierem. Substancjami wiążącymi są naturalne produkty, takie jak skrobia i CMC ( karboksymetyloceluloza). ), które są stosowane wraz ze spoiwami syntetycznymi, takimi jak styren-akryl lub styren-butadien. Współspoiwa stosuje się w celu obniżenia kosztów spoiwa syntetycznego oraz poprawy retencji wody i reologii powłoki.

Kulki spoiwa pokryte kwasem akrylowym (a) i anionowym środkiem powierzchniowo czynnym (b).
Struktura molekularna skrobi kationowej. Powtarzająca się jednostka skrobi pochodzi z glukozy połączonej wiązaniami glikozydowymi .

Wypełniacze

Główny artykuł: Wypełniacz (materiały)

Wypełniacze mineralne stosuje się w celu zmniejszenia zużycia droższego spoiwa lub poprawienia niektórych właściwości papieru. Glinka chińska , węglan wapnia, dwutlenek tytanu i talk są powszechnymi wypełniaczami mineralnymi stosowanymi w produkcji papieru. [ potrzebne źródło ]


Zatrzymanie

Główny artykuł: środek retencyjny

Środek retencyjny jest dodawany w celu związania wypełniaczy z papierem. Wypełniacze, takie jak węglan wapnia , zwykle mają słaby ładunek powierzchniowy. Środek retencyjny jest polimerem z silnie kationowymi, dodatnio naładowanymi grupami. Dodatkową właściwością środka retencyjnego jest przyspieszenie odwadniania w części drucianej maszyny papierniczej . Przykładami chemikaliów stosowanych w tym procesie są polietylenoimina i poliakryloamid. [ potrzebne źródło ]

Powłoka

Główny artykuł: papier powlekany

Pigmenty

Powłoka papierowa

pigmenty absorbujące w żółtej i czerwonej części widma widzialnego. Ponieważ barwnik pochłania światło, jasność papieru zmniejszy się, w przeciwieństwie do efektu rozjaśniacza optycznego. Aby zwiększyć biel, często stosuje się kombinację pigmentów i środka optycznie rozjaśniającego. Najczęściej stosowanymi pigmentami są barwniki niebieskie i fioletowe. [ potrzebne źródło ]

Środek optycznie rozjaśniający

Aby papier wydawał się bielszy, stosuje się wybielacz optyczny . Optyczne środki rozjaśniające wykorzystują fluorescencję do pochłaniania niewidzialnego promieniowania z ultrafioletowej części widma światła i ponownego emitowania tego promieniowania jako światła w widzialnym zakresie niebieskim. Optyczny środek rozjaśniający wytwarza zatem światło niebieskie, które jest dodawane do światła odbitego. Dodatkowe niebieskie światło kompensuje żółtawy odcień, który w innym przypadku występowałby w charakterystyce światła odbitego. W ten sposób zwiększa jasność materiału (gdy oświetlenie obejmuje promieniowanie ultrafioletowe).

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Paper_chemicals&oldid=1143518780 ”