Бумажные химикаты - Paper chemicals

Бумажные химикаты назначить группу химикаты которые используются для производство бумаги, или изменить свойства бумага. Эти химические вещества можно использовать для изменения бумаги разными способами, в том числе для изменения ее цвета и яркость, или за счет увеличения его прочности и водостойкости.[1]

Завод по производству сульфитной целлюлозы, сбрасывающий сточные воды в 1973 году

Химические вещества, используемые в производстве бумаги

Варка целлюлозы

Химическая варка целлюлозы включает растворение лигнина для извлечения целлюлозы из древесного волокна. Различные процессы химической варки целлюлозы включают Крафт-процесс, который использует каустическую соду и сульфид натрия и является наиболее распространенным; в качестве альтернативы использование сернистой кислоты известно как сульфитный процесс, то нейтральный сульфит полухимический рассматривается как третий процесс, отдельный от сульфита, и содовая варка что является наименее экологически опасным едкий натр или же антрахинон.[2]

Каустическая сода добавляется для увеличения pH в варка процесс волокон. Более высокий pH раствора бумажных волокон приводит к сглаживанию и набуханию волокон, что важно для процесса измельчения волокон.

Обработка пульпы в Колотушка Холландера

Отбеливание

Основная статья: Отбеливание древесной массы

При производстве белой бумаги древесную массу отбеливают, чтобы удалить любой цвет из следовых количеств лигнина, которые не были извлечены в процессе химической варки целлюлозы. Существует три основных метода отбеливания:

  1. Элементаль отбеливание хлором использует хлор и гипохлорит.
  2. Отбеливание без элементарного хлора более экологичен, поскольку исключает использование гипохлорита и заменяет хлор на диоксид хлора или же хлорат натрия.[3]
  3. Отбеливание без хлора использует кислород и пероксид водорода. Это наиболее экологически чистый процесс, поскольку он устраняет все хлорированные загрязнители.[4]

Размеры

Основная статья: Размеры

Большинство типов бумаги должны обладать некоторой водостойкостью для поддержания определенного качества письма и пригодности для печати. До 1980 года обычным способом добавления этого сопротивления было использование канифоль в комбинации с квасцы. Когда бумажная промышленность начала использовать мел вместо фарфоровая глина В качестве наполнителя химия бумаги должна была перейти на нейтральный процесс. Сегодня в основном АКД (димер алкилкетена ) и ASA (алкенилянтарный ангидрид ) используются.

Укрепление

Влажная сила

Основная статья: Влажная сила

Добавки, повышающие прочность во влажном состоянии, обеспечивают сохранение прочности бумаги при намокании. Это особенно важно в бумажные салфетки. Химические вещества, обычно используемые для этой цели, включают: эпихлоргидрин, меламин, карбамидоформальдегид и полиимины. Эти вещества полимеризуются в бумаге и приводят к созданию укрепляющей сети.

Катионный крахмал

Чтобы повысить прочность бумаги, катионный крахмал добавляется во влажную целлюлозу в процессе производства. Крахмал имеет аналогичную химическую структуру, что и целлюлозное волокно пульпы, а поверхность как крахмала, так и волокна заряжена отрицательно. Добавляя катионный (положительно заряженный) крахмал, волокна могут связываться с крахмалом и, таким образом, также увеличивать межсоединения между волокнами. Положительно заряженная часть крахмала обычно образована катионы четвертичного аммония. Используемые четвертичные соли включают 2,3-эпоксипропилтриметиламмонийхлорид (EPTAC, также известный как или Glytac Quab, GMAC ™) и хлорид (3-хлор-2-гидроксипропил) триметиламмония (CHPTAC, также известный как Quat 188, Quab 188, Reagens ™).

Сухая прочность

Добавки, повышающие прочность в сухом состоянии, или вещества, повышающие прочность в сухом состоянии, представляют собой химические вещества, улучшающие прочность бумаги в нормальных условиях. Это улучшает прочность на сжатие, взрывная сила, предел прочности при растяжении, и сопротивление расслоению. Типичные используемые химические вещества включают катионные крахмал и полиакриламид (PAM) производные. Эти вещества действуют путем связывания волокон, часто с помощью алюминий ионы в бумажном листе.

Связующие

Связующие способствуют связыванию частиц пигмента между собой и слоем покрытия бумаги.[5] Связующие представляют собой сферические частицы диаметром менее 1 мкм. Обычные связующие малеиновый ангидрид стирола сополимер или сополимер стирола и акрилата.[6] Химический состав поверхности отличается адсорбция из акриловая кислота или анионный поверхностно-активное вещество, оба из которых используются для стабилизации дисперсии в воде.[7] Со-связующие или загустители, как правило, представляют собой водорастворимые полимеры, которые влияют на вязкость цвета бумаги, удерживание воды и калибровка, и глянец. Некоторые общие примеры: карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), катионные и анионные гидроксиэтилцеллюлоза (EHEC), модифицированный крахмал, и декстрин.Бутадиен стирола латекс, стирол-акрил, декстрин, окисленный крахмал используются в покрытиях для связывания наполнителя с бумагой. Со-связующими являются натуральные продукты, такие как крахмал и КМЦ (Карбоксиметилцеллюлоза ), которые используются вместе с синтетическими связующими, такими как стирол-акрил или стирол-бутадиен. Со-связующие используются для снижения стоимости синтетического связующего и улучшения задержка воды и реология покрытия.

Связующие сферы, покрытые акриловой кислотой (а) и анионным поверхностно-активным веществом (б).
Молекулярная структура катионного крахмала. Повторяющаяся единица крахмала происходит из глюкозы, взаимосвязанной с гликозидные связи.

Наполнители

Основная статья: Наполнитель (материалы)

Минеральные наполнители используются для снижения расхода более дорогих связующих материалов или для улучшения некоторых свойств бумаги.[8] Китайская глина, карбонат кальция, оксид титана, и тальк обычные минеральные наполнители, используемые в производстве бумаги.


Удержание

Основная статья: Агент удержания

Агент удержания добавлен для привязки наполнители к бумаге. Наполнители, такие как карбонат кальция, обычно имеют слабый поверхностный заряд. Удерживающий агент представляет собой полимер с высоким содержанием катионных положительно заряженных групп. Дополнительной особенностью удерживающего агента является ускорение обезвоживания в проволочной части бумагоделательная машина. Полиэтиленимин и полиакриламид являются примерами химикатов, используемых в этом процессе.

Покрытие

Основная статья: Бумага с покрытием

Пигменты

Бумажное покрытие

Пигменты могут быть добавлены поглощающие в желтой и красной части видимого спектра. Поскольку краситель поглощает свет, яркость бумаги уменьшится, в отличие от эффекта оптического осветлителя. Для увеличения белизны часто используется комбинация пигментов и оптического осветлителя. Чаще всего используются пигменты синего и фиолетового цветов.

Оптически осветляющий агент

Оптический отбеливатель используется для увеличения белизны бумаги. Использование оптических осветлителей флуоресценция поглощать невидимое излучение от ультрафиолетовый часть светового спектра и повторно излучает излучение как свет в видимом синем диапазоне. Таким образом, оптический отбеливатель создает синий свет, который добавляется к отраженному свету. Дополнительный синий свет смещает желтоватый оттенок, который в противном случае существовал бы в характеристиках отраженного света. Таким образом, увеличивается яркость материала (когда освещение включает ультрафиолетовое излучение).[9]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Рудольф Патт и др. «Бумага и целлюлоза» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, 2005, Wiley-VCH, Weinheim. Дои:10.1002 / 14356007.a18_545.pub4
  2. ^ Управление по обращению с воздухом и отходами; Управление планирования и стандартов качества воздуха (август 1977 г.). «10 Деревообработка». В Ларе, Томас (ред.). Сборник коэффициентов выбросов загрязнителей воздуха (PDF) (3-е изд.). Research Triangle Park, Северная Каролина 27711: Агентство по охране окружающей среды США. п. 419. ISBN  978-1-249-50100-8. Получено 7 сентября 2015.CS1 maint: location (связь)
  3. ^ Эффективные химикаты для целлюлозно-бумажной промышленности (PDF) (Отчет). Гётеборг, Швеция: EKA Chemicals / Akzo Nobel. 2011. с. 2.
  4. ^ «7.3.9. Полностью бесхлорное отбеливание бумажной крафт-целлюлозы». Дополнительный технический документ по разработке руководящих принципов и стандартов по ограничению сбросов для категории целлюлозы, бумаги и картона (отчет). Вашингтон, округ Колумбия: Агентство по охране окружающей среды США (EPA). Октябрь 1997. С. 7–26. EPA-821-R-97-011.
  5. ^ Фардим, Педро (2000). «Бумага и химия поверхности, часть 1 - химия поверхности волокна и влажного конца». Институт Quimica: 1–14.
  6. ^ Фардим, Педро (2000). «Бумага и химия поверхности. Часть 2 - Покрытие и возможность печати». Институт Quimica: 1–13.
  7. ^ Гранье (1994). «Адгезия латексных частиц на неорганические поверхности». Таппи Дж.. 77 (5): 419.
  8. ^ «Исследование рынка: наполнители (3-е издание)». Черезана. Январь 2014. Получено 7 сентября 2015.
  9. ^ Хэ Ши, Хунбинь Лю, Юнхао Ни, Чжирунь Юань, Сюэцзюнь Цзоу, Яцзюнь Чжоу (2012). «Обзор: использование оптических отбеливателей (OBA) в производстве бумаги, содержащей высокопродуктивную целлюлозу». Биоресурсы. 7 (2): 2582–2591.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)

внешняя ссылка