יישום בקצה הרטוב של ייצור נייר

חומרים פעילי שטח המיועדים למילוי הם כימיקלים חשובים בקצה הרטוב המספקים עמידות למים לנייר וקרטון. הם משמשים בעיקר לכתיבה, הדפסה, אריזה ונייר וקרטון לבנייה.

הסוגים העיקריים של חומרי הגדלה הם חומרי הגדלה מבוססי רוזין וחומרי הגדלה מבוססי סינתטיים. הכנת חומר הגדלה רוזין מפוזר היא תהליך פיזיקלי וכימי, שבו רוזין מוצק סופג חום והופך לרוזין נוזלי. קיים מתח בין-פנים גדול בין הרוזין הנוזלי למים, והפחתת מתח בין-פנים זה ניתנת להשגה רק על ידי הוספת חומרים פעילי שטח. מתחלבים וחומרים מפזרים לפיזור גומי רוזין הם שניהם חומרים פעילי שטח. בחירת החומר הפעיל שטח הנכון היא המפתח להכנת גומי רוזין מפוזר, וביניהם חומרים נפוצים כוללים חומרים אניוניים, קטיוניים וזוויטריוניים. המתחלב הנפוץ ביותר בסין הוא גומי רוזין מפוזר אניוני, והמתחלבים הנפוצים הם מסוג פוליאוקסיאתילן, כגון אלכוהול שומני פוליאוקסיאתילן אתר פוספט, נתרן 2-הידרוקסי-3- (סטירן גליקול) אקריליק סולפונט, נתרן 2-הידרוקסי-3- (נונילפנוקסי פוליאוקסיאתילן) אקריליק סולפונט וכו'. חלק מהמתחלבים הקטיוניים כגון פוליאקרילאמיד קטיוני, פוליאמיד פוליאמיד אפיכלורוהידרין ועמילן קטיוני משמשים להכנת גומי רוזין מפוזר קטיוני.

חומרי אריזה סינתטיים כוללים בעיקר אלקיל קטן דימר (AKD) ואלקיל סוקסיניק אנהידריד (ASA). שני סוגים אלה של חומרי אריזה ידועים גם כחומרי אריזה ריאקטיביים מכיוון שהם מכילים קבוצות פונקציונליות פעילות שיכולות להגיב עם קבוצות ההידרוקסיל של הסיבים ולהישאר על הסיבים. בשל יכולתם להתאים לתנאי pH גבוהים (pH=7.5-8.5), סוג זה של חומר אריזה פופולרי בתעשיית הנייר מכיוון שהוא יכול להשתמש בסידן פחמתי זול כחומר מילוי כדי לשפר את החוזק, הלובן וביצועי ייצור הנייר של הנייר. נכון לעכשיו, למעלה מ-50% מהנייר היוקרתי במדינות מפותחות הגיע לייצור נייר בינוני עד בסיסי. AKD ו-ASA אינם מסיסים במים, וניתן להכין קרם AKD יציב באמצעות שימוש בחומר פעיל שטח לא יוני מסוג פוליאוקסיאתילן כמתחלב.

במהלך תהליך הלבנת עיסת נייר שטופלה בחומרים פעילי שטח לשליטה בשרף, שרף שיורי ישקע. אם לא יופרד בזמן, הוא ייצור משקעים צמיגים שנדבקים לציוד, לרשת הנחושת של מכונות נייר, לבד צמר ולגלילי ייבוש, מה שיגרום למכשולים בייצור נייר, יפגע בייצור נייר תקין וגם יגרום למחלות נייר. בנוסף, עם השימוש הנרחב בנייר פסולת כיום, חומרים מבוססי שרף כגון דבקים, חומרי קשירת דיו ודבקי ציפוי בנייר פסולת יכולים גם הם ליצור מחסומי שרף המשפיעים על ייצור הנייר. לכן, המחקר והפיתוח של חומרי בקרת מחסומי שרף הפכו חשובים יותר ויותר.

חומרי בקרת מחסום שרף נפוצים כוללים חומרי מילוי אנאורגניים (כגון אבקת טלק), קוטלי פטריות, חומרים פעילי שטח, חומרי קלאציה, פולימרים קטיוניים, ליפאזות וחומרי הפרדת ממברנות. חומרי הפעילי שטח הנפוצים ביותר הם חומרים פעילי שטח אניוניים, שהם כיום חומרי הפעילי שטח הנפוצים ביותר, כולל סולפטים של אלכוהול גבוה יותר, חומצות סולפוניות של אלקילבנזן, ואלכוהולים גבוהים יותר, פוספטים וכו'. חומרים פעילי שטח קטיוניים הם בעיקר מלחי אלקיל אמין או מלחי אמוניום רבעוניים. חומרים פעילי שטח לא יוניים כוללים בעיקר פוליאתילן גליקול ופוליאולים. בנוסף, ישנם גם חומרים פעילי שטח אמפוטריים וקומפלקסים רב-רכיביים שונים. חומר הסרת חומרים הוא גם חומר בקרת שרף המשמש לשליטה על ההידבקות בין המייבש לגיליון הנייר, סיכה של המגרד והמייבש, ושליטה על פיזור הדבק. הוא כולל בעיקר קרם פולימר פוליאמיד, כגון קרם אלכוהול פוליוויניל, שמן מינרלי וקרם סיליקון אורגני לריסוס פלטפורמה פעילי שטח ופולימר קטיוני פוליאמיד פוליאמיד.

חומר פעיל שטח להסרת קצף

בתהליך ייצור הנייר, העיסה מכילה כמות קטנה של חומרים פעילי שטח מקציפים, טבעיים ומלאכותיים, כגון יסודות טכניים וחומצות שומן, וכן מייצבי קצף כגון פולימרים סינתטיים ועמילן. לכן, יופיע קצף, מה שיגרום לבעיות כגון שבירת נייר או חורים בנייר. הרכיבים הפעילים העיקריים של מסירי קצף המשמשים בייצור נייר הם אלכוהולים עתירי פחמן, פוליאתרים, אסטרים של חומצות שומן, פולימרים של סיליקון אורגני וכו'. הם מוכנים בדרך כלל למים בשמן.

מרכך לייצור נייר

רכות מתייחסת ליכולתם של חומרים פעילי שטח ליצור קבוצות הידרופוביות על פני הסיבים ולספוג אותן בכיוון הפוך, מה שמפחית את מקדמי החיכוך הדינמיים והסטטיים של חומר הסיבים, ובכך משיג תחושה חלקה ורכה. חומץ חומצה גופרתית, שמן קיק סולפוני וחומרים פעילי שטח אניוניים אחרים מפגינים אפקט ריכוך כאשר הם נספגים על פני הסיבים.

הקבוצות הקטיוניות בחומרים פעילי שטח קטיוניים יכולות להיקשר ישירות לסיבים בעלי מטען שלילי, בעוד שקבוצות הידרופוביות יוצרות משטחים בעלי אנרגיה נמוכה בצד החיצוני של הסיבים, וכתוצאה מכך גמישות טובה במיוחד. חומצת שומן ביסמיד אפיכלורוהידרין משמשת בעיקר לנייר עם דרישות גמישות גבוהות, כגון נייר טואלט, נייר מקומט, תחבושות היגייניות, מטפחות, מפיות וכו'.

לחומרים פעילי שטח יוניים דו-קוטביים מגוון רחב של יישומים. הקבוצות הקטיוניות שלהם יכולות ליצור קשר עם סיבים, בעוד שהקבוצות האניוניות שלהם יכולות להיקשר לסיבים דרך פוליאלקטרוליטים או יוני אלומיניום בעיסה. הם יכולים גם לגרום לקבוצות הידרופוביות להתיישר כלפי חוץ, מה שמפחית מאוד את אנרגיית פני השטח. דוגמאות לחומרים פעילי שטח כאלה כוללות 1 (0,9 'אמינואתיל). 2. שבע עשרה נגזרות של חומצה קרבוקסילית של אלקיל אימידזולין. בנוסף, לחומרים פעילי שטח קטיוניים ואמפוטריים כאחד יש תכונות אנטיבקטריאליות וקוטלות חיידקים, שיכולות למנוע ביעילות עובש בנייר.

חומרים פעילי שטח אורגנוסיליקון שייכים לחומרים פעילי שטח מיוחדים, ומלחי אמוניום רביעוניים אורגנוסיליקון קטיוניים משמשים בעיקר כמרככים. ישנם גם סוגים רבים אחרים של מרככים, כגון אסטר פוליאוקסיאתילן חומצה סטארית, לנולין פוליאוקסיאתילן, שעווה מתחלבת וכו'.

מרכך לייצור נייר

רכות מתייחסת ליכולתם של חומרים פעילי שטח ליצור קבוצות הידרופוביות על פני הסיבים ולספוג אותן בכיוון הפוך, מה שמפחית את מקדמי החיכוך הדינמיים והסטטיים של חומר הסיבים, ובכך משיג תחושה חלקה ורכה. חומץ חומצה גופרתית, שמן קיק סולפוני וחומרים פעילי שטח אניוניים אחרים מפגינים אפקט ריכוך כאשר הם נספגים על פני הסיבים.

הקבוצות הקטיוניות בחומרים פעילי שטח קטיוניים יכולות להיקשר ישירות לסיבים בעלי מטען שלילי, בעוד שקבוצות הידרופוביות יוצרות משטחים בעלי אנרגיה נמוכה בצד החיצוני של הסיבים, וכתוצאה מכך גמישות טובה במיוחד. חומצת שומן ביסמיד אפיכלורוהידרין משמשת בעיקר לנייר עם דרישות גמישות גבוהות, כגון נייר טואלט, נייר מקומט, תחבושות היגייניות, מטפחות, מפיות וכו'.

לחומרים פעילי שטח יוניים דו-קוטביים מגוון רחב של יישומים. הקבוצות הקטיוניות שלהם יכולות ליצור קשר עם סיבים, בעוד שהקבוצות האניוניות שלהם יכולות להיקשר לסיבים דרך פוליאלקטרוליטים או יוני אלומיניום בעיסה. הם יכולים גם לגרום לקבוצות הידרופוביות להתיישר כלפי חוץ, מה שמפחית מאוד את אנרגיית פני השטח. דוגמאות לחומרים פעילי שטח כאלה כוללות 1 (0,9 'אמינואתיל). 2. שבע עשרה נגזרות של חומצה קרבוקסילית של אלקיל אימידזולין. בנוסף, לחומרים פעילי שטח קטיוניים ואמפוטריים כאחד יש תכונות אנטיבקטריאליות וקוטלות חיידקים, שיכולות למנוע ביעילות עובש בנייר.

חומרים פעילי שטח אורגנוסיליקון שייכים לחומרים פעילי שטח מיוחדים, ומלחי אמוניום רבעוניים אורגנוסיליקון קטיוניים משמשים בעיקר כמרככים.

ישנם גם סוגים רבים אחרים של מרככים, כגון פוליאוקסיאתילן אסטר של חומצה סטארית, פוליאוקסיאתילן לנולין, שעווה מתחלבת וכו'.

חומר אנטיסטטי

בייצור נייר מעובד במיוחד, לעיתים עלולות להיתקל בבעיות אנטי-סטטיות. שימוש בחומרים פעילי שטח לטיפול בנוזל יכול לייצר משטח חיצוני הידרופילי. כלומר, כחומר אנטי-סטטי, החומר הפעיל שטח יוצר ספיחה חיובית על פני החומר, ויוצר קבוצה הידרופובית על פני החומר. קבוצות הידרופיליות מתפשטות לחלל, ומגבירות את מוליכות היונים ואת מוליכות ספיגת הלחות של הסיבים, וכתוצאה מכך מתופעת פריקה וירידה בהתנגדות פני השטח, ובכך מונעות הצטברות חשמל סטטי. לחומרים פעילי שטח המשמשים כחומרים אנטי-סטטיים יש קבוצות הידרופוביות גדולות וקבוצות הידרופיליות חזקות. לחומרים פעילי שטח קטיוניים יש את השימוש הגבוה ביותר והביצועים הטובים ביותר, ואחריהם לחומרים פעילי שטח אמפוטריים.

פיזור סיבים

התפקיד העיקרי של מפזרי סיבים הוא להפחית את הפתיתי הסיבים ולשפר את עיצוב הנייר. מפזרי סיבים יכולים ליצור מבנה דו-שכבתי על פני הסיבים. לקצה הקוטבי של המפיץ החיצוני יש זיקה חזקה למים, מה שמגביר את מידת ההרטבה על ידי מים ודוחה חשמל סטטי כדי להשיג פיזור. מפזרי סיבים נפוצים כוללים פוליאקרילאמיד שעבר הידרוליזה חלקית (PAM), פוליאתילן אוקסיד (PlEO) וכו'. ל-PEO יש צמיגות גבוהה, מסיסות טובה במים ויכולת סיכה טובה. הוספת פחות מ-0.05% לנייר טואלט יוקרתי יכולה להשיג אפקט פיזור טוב.

יישום של ציפוי ויישום של משטחים בייצור נייר

ציפוי ומילוי פני השטח כרוכים שניהם במריחת כימיקלים על פני השטח של הנייר, בעיקר כדי לשפר את תכונות פני השטח שלו, לשפר את ביצועי ההדפסה שלו ואת השלמות הכללית שלו. אך ישנם הבדלים רבים בין השניים, ההבדל העיקרי הוא שהדבקת פני השטח לרוב משתמשת רק בדבקים, בעוד שציפוי משתמש גם בדבקים וגם בפיגמנטים; הדבק המשמש לציפוי פני השטח נלחץ לתוך הנייר, בעוד שהפיגמנט המוחל מוחל על פני השטח של הנייר.

חומרים פעילי שטח למידת פני שטח

לפי החומר, ניתן לחלק אותו למוצרים טבעיים ומוצרים שעברו שינוי ולמוצרים סינתטיים; לפי התכונה היונית, ניתן לחלק אותו לסוגים אניוניים, קטיוניים ולא יוניים; לפי צורת המוצר, ניתן לחלק אותו לסוגים של תמיסה מימית וסוג קרם. לדבקי פני השטח הנפוצים יש קבוצות הידרופוביות והידרופיליות, כך שבאופן כללי, כולם חומרים פעילי שטח. חומרי הדבקה העיקריים למשטחים כוללים עמילן מעובד, אלכוהול פוליוויניל (PVA), קרבוקסימתיל תאית (CMC) ופוליאקרילאמיד (PAM). ניתן לבחור חומרי הדבקה שונים למשטחים בהתאם לצרכים שונים. לדוגמה: ① כדי לשפר את עמידות המים, ניתן להשתמש ב-AKD, רוזין מפוזר, פרפין, כרום כלוריד סטארט, קופולימר סטירן מאלי אנהידריד ולטקס שרף סינתטי אחר; ② כדי לשפר את עמידות השמן, ניתן להוסיף תרכובות פלואור אורגניות כגון קופולימרים פרפלואוראלקיל אקרילט, קומפלקסים של כרום חומצה פרפלואוראוקטנואית, פרפלואוראלקיל פוספטים וכו'. ניתן להגביר את עמידות הדבקה על ידי הוספת שרף סיליקון. ④ שיפור ביצועי ההדפסה, בעיקר באמצעות עמילן מעובד, CMC, PVA וכו'. שיפור חוזק יבש ורטוב על ידי הוספת עמילן מעובד PAM וכו'. כדי לשפר את ברק ההדפסה, משתמשים בעיקר ב-CMC, אלגינט נתרן וחומרים אחרים. על מנת לשפר את אפקט ההתאמה של פני השטח, מקובל להשתמש בשני חומרי התאמה או יותר יחד, וההשפעה משמעותית מאוד.

חומרים פעילי שטח לציפוי

הרכב הציפויים לעיבוד ציפוי כולל בעיקר דבקים, פיגמנטים ותוספים אחרים. הציפוי עצמו הוא תרכובת מורכבת, והוא משתנה בהתאם לדרישות הנייר הספציפיות ולהרכב הנוסחה. חומרים פעילי שטח ממלאים תפקיד חשוב בניסוח ציפויי נייר, בעיקר חומרי פיזור ציפוי, חומרי ניקוי, חומרי סיכה, חומרים משמרים, חומרים אנטי-סטטיים ולטקס סינתטי.

פיזור ציפויים: זהו התוסף החשוב ביותר בציפויים, שרובם חומרים פעילי שטח. תפקידו הוא 1. להעניק לחלקיקי פיגמנט מטען, מה שגורם להם לייצר כוחות דחייה זה בזה; 2. לכסות את פני השטח של חלקיקי פיגמנט, הוא פועל כקולואיד מגן; 3. ליצור מצב צמיגות גבוה סביב החלקיקים כדי למנוע הצטברות של חלקיקים מרובים. פיזור החומרים המוקדמים ביותר ששימשו היו פוספטים, פוליסיליקטים, דיאמוניום מימן פוספט, תוצר עיבוי של חומצה בנזסולפונית ופורמלדהיד, קזאין, שרף ערבי וכו'. נתרן הקסמטפוספט, נתרן פירופוספט ונתרן טטרהפוספט הם פיזור חומרים נפוצים בציפויים בעלי תכולת מוצקים נמוכה. בציפויים בעלי תכולת מוצקים גבוהה, פיזור אורגני בעל משקל מולקולרי גבוה כגון תמיסת נתרן פוליאקרילט, נתרן פוליאקרילט ונגזרותיו, תמיסת מלח דיסודיום של קופולימר דיאיזובוטילן מאלי אנהידריד, כמו גם אלקילפנול פוליאוקסיאתילן אתר ואתר פוליאוקסיאתילן אלכוהול שומני נמצאים בשימוש נפוץ.

מסיר קצף: קצף מיוצר לעיתים קרובות בתהליך הכנת הציפוי והציפוי, ויש צורך להוסיף מסיר קצף. ישנם בעיקר אלכוהולים גבוהים יותר, אסטרים של חומצות שומן, טריבוטיל פוספט, טריפרופיל פוספט וכו'.

חומר סיכה: על מנת לשפר את הנזילות והסיכה של ציפויי נייר, לשפר את ההידבקות, להעניק לציפויי הנייר חלקות וברק, להגביר את הפלסטיות, למנוע סדקים ולשפר את יכולת ההדפסה של נייר מצופה, ניתן להוסיף חומרי סיכה. חומרי הסיכה הנפוצים ביותר כיום הם חומרים פעילי שטח של סבון מתכת מסיסים במים המיוצגים על ידי סידן סטארט, וחומרי סיכה מסיסים במים של נתרן סטארט גם הם בעלי השפעה משמעותית. פחמימנים של פרפין ואמינים של חומצות שומן יכולים לשמש גם כחומרי סיכה.

חומרים משמרים: חלק מהדבקים הטבעיים נוטים להתכלות ולצמיחת עובש, לכן יש להוסיף ציפויי נייר חומרים נוגדי קורוזיה. חומרים פעילי שטח קטיוניים אמוניום רבעוניים, תרכובות מחזוריות פלואוריות, תרכובות ברום וגופרית אורגניות, N-(2-בנזימידאזוליל) קרבמט (קרבנדזים) וכו' נמצאים בשימוש נרחב בציפויי נייר.

חומר אנטי-סטטי: על ידי הוספת אוקטדצילטרימתיל אמוניום פלואוריד, פוליאוקסיאתילן סורביטן אסטר, אלקילפנול פוליאוקסיאתילן אתר פוספט, פוליסטירן סולפונט וכו' לנוסחת הציפוי, ניתן להעניק לנייר תכונות אנטי-סטטיות.

לטקס סינתטי: לטקס סינתטי הוא דבק ציפוי חשוב. בתהליך הכנת לטקס סינתטי, חומרים פעילי שטח ממלאים תפקיד חשוב כמתחלבים, מפזרים, מייצבים וכו'.
#יצרן כימיקלים#
#עזר טקסטיל#
#כימיקלים לטקסטיל#
#מרכך סיליקון#
#יצרן סיליקון#