Презентация. Добавки для бумаги

Скачать презентацию




Химия мокрой части Добавки для увеличения прочности в сухом состоянии Махотина Л.Г.
 


Физико-механические и прочностные свойства бумаги зависят от взаимодействия между волокнами Чем определяется взаимодействие ? Композицией по волокну - использование высокопродуктивной целлюлозы, древесной массы или вторичного волокна Размол Содержание наполнителя Вид и количество добавок для увеличения прочности в сухом состоянии
 


Добавки для увеличения прочности в сухом состоянии Почему нужны добавки? - Вторичное волокно, древесная масса, наполнители Механизм - Увеличивают количество гидроксильных связей повышают эффективность других химикатов, таких как клеи, смолы влагопрочности или оптические отбеливатели и красители снижают потребность в размоле, что приводит к ускорению обезвоживания, улучшению сушки, повышению скорости и снижению энергозатрат стабильная работа БДМ
 


потеря прочности волокон при каждом цикле регенерации; нестабильность свойств вторичных волокон; наличие нежелательных примесей - печатной краски, компонентов покрытий, проклеивающих веществ, механических включений; наличие липких включений При использовании вторичного волокна
 


При использовании БХТММ Недостатки, возникающие при плохом качестве БХТММ Снижение физико-механических и прочностных свойств Увеличение пылимости
 


 
 


 
 


Добавки для увеличения прочности в сухом состоянии Модифицированный крахмал NaКМЦ Галактоманнаны Синтетические полимеры Механизм -Увеличивают количество гидроксильных связей
 


Крахмал Полисахарид растительного происхождения В мире производится 30 миллионов тон 4 миллиона тон используется в ЦБП (для производства 250 млн. т бумаги) По материалам MSPPS 2005-06 Wet and chemistry E. Mauret
 


Крахмал Используется в ЦБП: Для увеличения прочности в сухом состоянии и для удержания - 20 % Для поверхностной обработки : - Поверхностная проклейка - 65 % - Как связующее в меловальных композициях -15 % В процессах переработки: - Как клеящее при производстве гофрокартона, мешков, коробок и т.д. По материалам MSPPS 2005-06 Wet and chemistry E. Mauret
 


Крахмал Состоит из двух полисахаридов – амилозы и амилопектина с различной степенью полимеризации и характером связей элементарных звеньев Амилоза имеет линейные макромолекулы, содержащие 200-4000 мономерных звеньев Макромолекулы амилопектина сильно разветвлены, содержат 600-10000 мономерных звеньев
 


 
 


Амилопектин
 


Крахмал состоит из мелких гранул (зерен), различающихся по форме и величине Картофельный крахмал: размер зерен 15 - 100 мкм. Кукурузный размер зерен около 15мкм. Пшеничный: две фракции (крупные и маленькие гранулы).
 


Структура гранул
 


Свойства различных видов крахмала
 


Характеристика различных видов крахмала
 


Картофельный крахмал Большие гранулы и высокое содержание амилопектина Высокая способность к набуханию Низкое содержание протеинов, жиров (низкое пенообразование, слизеобразование) Фосфатные группы у амилопектина (нет отрицательного заряда)
 


Варка крахмала Нативный крахмал не растворим в воде Вода проникает только в аморфную фазу (25-30% от массы гранулы)
 


Растворение крахмала Суспензия Низкая вязкость Набухание Высокая вязкость Клейстеризация Высокая вязкость Раствор Низкая вязкость
 


Варка крахмала По материалам MSPPS 2005-06 Wet and chemistry E. Mauret
 


 
 


Ретроградация амилозы Крахмал: большое количество свободных гидроксильных групп Молекулы взаимодействуют друг с другом с образованием ассоциатов Между ассоциатами образуются водородные связи: формируются кристаллические структуры
 


Ретроградация амилозы
 


Ретроградация амилозы При понижении температуры происходит ретроградация, проявляющаяся в частичной кристаллизации и агрегатировании амилозной фракции и выпадении ее из раствора в виде мелкодисперсного гранулированного осадка. Результатом процесса ретроградации является постепенное помутнение раствора и увеличение вязкости. Если концентрация амилозной фракции высокая, то крахмальный клейстер превращается в непрозрачную гелеобразную массу. Картофельный крахмал имеет низкую амилозную фракцию
 


Модификация крахмала Реологическая модификация: Процессы, сокращающие длину цепи крахмала (деполимеризация) Химическая Модификация: изменение химической природы за счет введения различных химических групп (катионный крахмал)
 


Модификация крахмала
 


Энзимы Крахмал Вода Drain Вискозиметр Модификация энзимами Реактор Техн. добавки
 


Модификация крахмала энзимами
 


Декстрин - кислотно-модифицированный крахмал
 


Влияние модификации на вязкость раствора крахмала
 


Катионизация крахмала CH3 CH2 CH3 CH3 CH2 CH N OH + 3-chloro2-hydroxypropyl trimethyl ammonium chloride + starch O CH2O HO OH CH3 CH2 CH3 CH3 CH2 CH N OH Cl +
 


Катионный крахмал
 


Катионный крахмал Степень замещения С.З. = число катионных групп/ 1000 мономерных звеньев Плотность заряда
 


Плотность заряда различных катионных полимеров По материалам MSPPS 2005-06 Wet and chemistry E. Mauret
 


Катионный крахмал Как используется катионный крахмал? удержание: Количество: 0,2-0,5 % Перед или после напорной сортировки Время контакта 30 сек. (активная конформация) для увеличения прочности в сухом состоянии: Количество 0,5-2 % В машинный бассейн Время контакта 10 мин. (плоская конформация) По материалам MSPPS 2005-06 Wet and chemistry E. Mauret
 


Активная конфигурация Низкая/неактивная конфигурация высокая эффективность низкая эффективность Высокая вязкость Низкая вязкость Высокий заряд/степень замещения Длительное время контакта Короткое время контакта + + + + + + + + + + Эффективность крахмала – зависит от конфигурации
 


Изменение конфигурации полимера в течении технологического процесса Время
 


По материалам MSPPS 2005-06 Wet and chemistry E. Mauret
 


По материалам MSPPS 2005-06 Wet and chemistry E. Mauret
 


Степень насыщения катионным крахмалом со степенью замещения D.S. = 0.042. По материалам MSPPS 2005-06 Wet and chemistry E. Mauret
 


Влияние на свойства бумаги Сопротивление разрыву + Сопротивление раздиранию + Сопротивление сжатию + Прочность в Z-направлении (расслаивание по Скотту) + + + Непрозрачность - Толщина - Плотность -
 


Влияние на свойства бумаги Прочность на разрыв По материалам MSPPS 2005-06 Wet and chemistry E. Mauret
 


Влияние расхода катионного крахмала на обезвоживание
 


50 г/м.кв. для печати 100% обесцвеченная макулатурная масса нейтральная проклейка
 


 
 


Анионные крахмалы
 


Галактоманнаны Полисахарид, состоящий из звеньев галактозы и маннозы guar gum (guaran) Катионные группы вводятся как в крахмале количество: 0.1 - 0.35 %.
 


 
 


Натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ) Продукт реакции целлюлозы с монохлоруксусной кислотой в присутствии щелочи
 


Водорастворимые производные целлюлозы Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ): Cell-OH + NaOH + Cl-CH2COONa ? Cell-O-CH2COONa + NaCl + H2O Степень замещения DS: 0,7 до 1,2 Используется с высоко катионными полимерами (ПОХА, ПЭИ, …) для улучшения удержания
 


Синтетические полимеры Полиакриламид К-ПАА, А-ПАА Оптимальная ММ 100 000 - 500 000. Продукты низкой молекулярной массы чтобы снизить эффект на флокуляцию при меньшей ММ можно повысить концентрацию раствора, снижая этим затраты на перевозку и хранение. при росте молярной концентрации растёт содержание активного, измеренное по весу. Это значит, что появляется больше молекул для водородной связи с волокнами
 


Возможные точки подачи Хвойная Лиственная Смесительный бассейн Машинный бассейн Оборотная вода Брак
 

< <       > >