Jump to content

Бумажная химия

(Перенаправлено с Paper Chemical )

Химикаты для бумаги обозначают группу химикатов , которые используются для производства бумаги или изменяют свойства бумаги . Эти химические вещества можно использовать для изменения бумаги разными способами, включая изменение ее цвета и яркости или повышение ее прочности и устойчивости к воде. [ 1 ] Химические вещества могут быть определены на основе их использования в процессе.

Химические вещества используются не только для придания свойств бумаге, но и для управления водным циклом в процессе, кондиционирования тканей, очистки оборудования и ряда других применений.

Сульфитный целлюлозный завод, сбрасывающий сточные воды в 2011 г.

Химические вещества, используемые в производстве бумаги

[ редактировать ]
Общее имя Научное название Химическая формула Примечания
квасцы «Сульфат глинозема» Al 2 (SO 4 ) 3 · 18 H 2 O Для щелочной проклейки вместе с канифолью [ нужны разъяснения ]
Альбарин « Сульфат кальция » CaSO 4 · 2 H 2 O Строительные материалы
Диоксид хлора Диоксид хлора Сl О 2 Отбеливание целлюлозы
хлор хлор кл 2 Отбеливание целлюлозы
Доломит Карбонат кальция-магния CaMg(CO 3 ) 2 Наполнитель, Покрытие
ДТПА Диэтилентриаминпентауксусная кислота С 14 Н 33 Н 3 О 10 Используется для хелатирования (удаления переходных металлов из пульпы).
ЭДТА Этилендиаминтетрауксусная кислота С 10 Н 16 Н 2 О 8 Используется для хелатирования (удаления переходных металлов из пульпы).
Фермент [ который? ] Используется при удалении краски
ФСА Формамидин Серная кислота или диоксид тиомочевины CH4N2SOCH4N2SO2 Отбеливание после удаления краски
Гуаровая камедь Натуральный полимер; нет систематического названия Добавка для повышения прочности в сухом состоянии
Гипс или минеральные белила или штукатурка Сульфат кальция Са SO 4 · 2 H 2 O Гипсокартон
Перекись водорода Перекись водорода H2OH2O2 При отбеливании целлюлозы
Хлорноватистая кислота Хлорноватистая кислота HOCl При отбеливании целлюлозы
Лайм Оксид кальция CaВысокий Процесс щелочной варки, химическая регенерация, отбеливание
Известняк Карбонат кальция СаСО 3 Для получения осажденного CaCO 3 используется в качестве наполнителя и покрытия.
Бисульфит магния Бисульфит магния Mg(HSO 3 ) 2 Используется при сульфитной варке целлюлозы.
Магнезит Карбонат магния MgCO 3 -100% Наполнитель для сигаретной бумаги
Известковое молоко Гидроксид кальция Са(ОН) 2 Для каустизации зеленого щелока
Молоко Магнезии Гидроксид магния Мг(ОН) 2  
Кислород Кислород О 2 При отбеливании целлюлозы
Озон Озон OО3 При отбеливании целлюлозы
Розин Абиетиновая кислота С 19 Н 29 СООН Размеры
Канифольное мыло Абиетат натрия С 19 Н 29 КООНа Размеры
Соленый пирог Сульфат натрия Na 2 SO 4 10H 2 O Добавочный химикат при химической регенерации сульфатной целлюлозы (Na 2 SO 4. --- Na 2 S)
Мыло/жирная кислота Удаление краски
Бисульфит натрия Бисульфит натрия NaHSONaHSO3 Используется при сульфитной варке целлюлозы.
кальцинированная сода Карбонат натрия Na2CONa2CO3 Добавочный химикат при химической регенерации щелочной варки (Na 2 CO 3 +Ca(OH) 2 ---2NaOH+CaCO 3 )
Алюминат натрия Алюминат натрия Na2Al2ONa2Al2O4 Используется в сочетании с квасцами для контроля pH.
Бисульфит натрия Бисульфит натрия NaHSONaHSO3 Химический компонент варочного раствора кислотного типа, который иногда используется для нейтрализации остаточного хлора в целлюлозе во время процесса отбеливания.
Хлорат натрия Хлорат натрия NaClONaClO3 Используется для получения диоксида хлора.
Дитионит натрия гидросульфит натрия Na 2 S 2 O 4 Отбеливание
Гипохлорит натрия Гипохлорит натрия NaONaOCl Отбеливание
Перекись натрия Перекись натрия Na2ONa2O2 Отбеливание
Силикат натрия Силикат натрия Na2SiONa2SiO3 При очистке макулатуры для смачивания, пептизации, диспергирования чернил, стабилизации перекисью.
Сульфид натрия Сульфид натрия Na2Na2S Активное химическое вещество в крафт-/сульфатном кулинарном растворе
Тиосульфат натрия Тиосульфат натрия Na2S2ONa2S2O3 Отбеливание
Триполифосфат натрия Триполифосфат натрия Na5P3ONa5P3O10 диспергатор
Крахмал Добавка для влажной и сухой обработки Состоит из единиц глюкозы, связанных между собой кислородными мостиками, называемых гликозидами.
сера сера С Для производства HSO 3 для бисульфитной варки целлюлозы
ПАВ Используется при удалении краски. Используется в качестве разрыхлителя при производстве распушенной целлюлозы.
Титания Диоксид титана ТиО 2 Наполнитель для увеличения непрозрачности и яркости бумаги. Используется в покрытиях.
Анатас Диоксид титана ТиО 2

варка целлюлозы

[ редактировать ]

Химическая варка целлюлозы включает растворение лигнина для извлечения целлюлозы из древесного волокна. Различные процессы производства целлюлозы включают крафт-процесс , в котором используется каустическая сода и сульфид натрия и который является наиболее распространенным; альтернативно, использование сернистой кислоты известно как сульфитный процесс , нейтральный сульфитный полухимический процесс рассматривается как третий процесс, отдельный от сульфита, и содовая варка целлюлозы , которая является наименее экологически опасной, с использованием гидроксида натрия или антрахинона . [ 2 ]

Каустическая сода добавляется для повышения pH в процессе варки волокон. Более высокий pH раствора бумажных волокон приводит к разглаживанию и набуханию волокон, что важно для процесса измельчения волокон.

Переработка мякоти в венчике Hollander

Отбеливание

[ редактировать ]

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

  1. Для отбеливания элементарным хлором используются хлор и гипохлорит .
  2. Отбеливание без элементарного хлора более экологично, поскольку исключает использование гипохлорита и заменяет хлор диоксидом хлора или хлоратом натрия . [ 3 ]
  3. Для отбеливания без использования хлора используются кислород и перекись водорода . Это наиболее экологически чистый процесс, поскольку он устраняет все хлорированные загрязняющие вещества. [ 4 ]

Большинство типов бумаги должны обладать некоторой водостойкостью, чтобы поддерживать определенное качество письма и пригодность для печати. До 1980 года типичным способом повышения устойчивости было использование канифоли в сочетании с квасцами . Когда бумажная промышленность начала использовать в качестве наполнителя мел вместо фарфоровой глины , химию бумаги пришлось перейти на нейтральный процесс. В некоторых местах AKD ( димер алкилкетена ) и ASA ( алкенилянтарный ангидрид используются ). Последняя разработка заключается в использовании размера поверхности, [ 5 ] который наносится с помощью клеильного пресса. Преимущество поверхностной проклейки заключается в том, что она не влияет на химический состав исходной воды.

Укрепление

[ редактировать ]

Влажная прочность

[ редактировать ]

Добавки, повышающие влагопрочность, гарантируют, что бумага сохранит свою прочность даже при намокании. Это особенно важно для папиросной бумаги . Химические вещества, обычно используемые для этой цели, включают эпихлоргидрин , меламин , формальдегид мочевины и полиимины . Эти вещества полимеризуются в бумаге и приводят к образованию укрепляющей сетки.

Катионный крахмал

Чтобы повысить прочность бумаги, катионный в процессе производства во влажную целлюлозу добавляют крахмал. Крахмал имеет химическую структуру, аналогичную целлюлозному волокну целлюлозы, а поверхность крахмала и волокна заряжена отрицательно. Добавляя катионный (положительно заряженный) крахмал, волокно может связываться с крахмалом и, таким образом, также увеличивать взаимосвязи между волокнами. Положительно заряженная часть крахмала обычно образована катионами четвертичного аммония . Используемые четвертичные соли включают 2,3-эпоксипропилтриметиламмонийхлорид (EPTAC, также известный как Glytac Quab, GMAC™) и (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмонийхлорид (CHPTAC, также известный как Quat 188, Quab 188, Реагенты™).

Сухая прочность

[ редактировать ]

Добавки, повышающие прочность бумаги, или агенты, повышающие прочность бумаги, представляют собой химические вещества, улучшающие прочность бумаги в нормальных условиях. бумаги Они улучшают прочность на сжатие , прочность на разрыв , прочность на разрыв и устойчивость к расслоению . Типичные используемые химикаты включают катионный крахмал и производные полиакриламида (ПАМ). Эти вещества действуют путем связывания волокон, часто с помощью ионов алюминия в бумажном листе.

Связующие

[ редактировать ]

Связующие способствуют связыванию частиц пигмента между собой и покровным слоем бумаги. [ 6 ] Связующие представляют собой сферические частицы диаметром менее 1 мкм. Обычными связующими веществами являются сополимер стирола и малеинового ангидрида или сополимер стирола и акрилата. [ 7 ] Химический состав поверхности отличается адсорбцией акриловой кислоты или анионного поверхностно-активного вещества , оба из которых используются для стабилизации дисперсии в воде. [ 8 ] Сосвязующие, или загустители, обычно представляют собой водорастворимые полимеры, которые влияют на вязкость цвета бумаги, удержание воды, проклейку и блеск. Некоторыми распространенными примерами являются карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), катионная и анионная гидроксиэтилцеллюлоза (ЭГЭЦ), модифицированный крахмал и декстрин . Бутадиен-стирольный латекс, стирол-акрил, декстрин , окисленный крахмал используются в покрытиях для связывания наполнителя с бумагой. Сосвязующие — это натуральные продукты, такие как крахмал и КМЦ ( карбоксиметилцеллюлоза ), которые используются вместе с синтетическими связующими, такими как акрил-стирол или бутадиен-стирол. Сосвязующие используются для снижения стоимости синтетического связующего и улучшения водоудержания и реологии покрытия.

Связующие сферы, покрытые акриловой кислотой (а) и анионным ПАВ (б).
Молекулярная структура катионного крахмала. Повторяющаяся единица крахмала образуется из глюкозы, связанной гликозидными связями .

Наполнители

[ редактировать ]

Минеральные наполнители используются для снижения расхода более дорогого связующего материала или для улучшения некоторых свойств бумаги. [ 9 ] Китайская глина , карбонат кальция, диоксид титана и тальк — распространенные минеральные наполнители, используемые в производстве бумаги. [ нужна ссылка ]


Удержание

[ редактировать ]

Добавляется удерживающий агент для связывания наполнителей с бумагой. 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 сеточной секции бумагоделательной машины . Полиэтиленимин и полиакриламид являются примерами химических веществ, используемых в этом процессе. [ нужна ссылка ]

Покрытие

[ редактировать ]

Пигменты

[ редактировать ]
Бумажное покрытие

Могут быть добавлены пигменты , поглощающие желтую и красную часть видимого спектра. Поскольку краситель поглощает свет, яркость бумаги снижается, в отличие от эффекта оптического отбеливателя. Для повышения белизны часто используют комбинацию пигментов и оптического отбеливателя. Наиболее часто используемые пигменты — синие и фиолетовые красители. [ нужна ссылка ]

Оптически-осветляющий агент

[ редактировать ]

Оптический отбеливатель используется для придания бумаге белее. Оптические отбеливатели используют флуоресценцию для поглощения невидимого излучения ультрафиолетовой части светового спектра и повторного излучения в виде света в видимом синем диапазоне. Таким образом, оптический отбеливатель генерирует синий свет, который добавляется к отраженному свету. Дополнительный синий свет компенсирует желтоватый оттенок, который в противном случае присутствовал бы в характеристиках отраженного света. Таким образом, увеличивается яркость материала (при освещении ультрафиолетовым излучением). [ 10 ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Рудольф Патт и др. «Бумага и целлюлоза» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, 2005, Witch, Вайнхайм. два : 10.1002/14356007.a18_545.purba
  2. ^ Управление по управлению 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. ИСБН  978-1-249-50100-8 . Архивировано (PDF) из оригинала 3 июня 2016 года . Проверено 7 сентября 2015 г. {{cite book}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка )
  3. ^ Химикаты для целлюлозно-бумажной промышленности (PDF) (Отчет). Гетеборг, Швеция: EKA Chemicals/Akzo Nobel. 2011. с. 2. Архивировано (PDF) из оригинала 14 мая 2013 г. Проверено 8 сентября 2015 г.
  4. ^ «7.3.9. Полностью бесхлорное отбеливание бумажной крафт-целлюлозы» . Дополнительный документ технической разработки руководств и стандартов по ограничению сбросов для категории целлюлозы, бумаги и картона (отчет). Вашингтон, округ Колумбия: Агентство по охране окружающей среды США (EPA). Октябрь 1997. стр. 7–26. ЭПА-821-Р-97-011. Архивировано из оригинала 16 октября 2019 года . Проверено 22 мая 2016 г.
  5. ^ «Размер катионной поверхности» . 22 мая 2021 года. Архивировано из оригинала 15 декабря 2022 года . Проверено 30 июня 2022 г.
  6. ^ Фардим, Педро (2000). «Химия бумаги и поверхности. Часть 1. Химия поверхности волокна и мокрой части». Институт Кимики : 1–14.
  7. ^ Фардим, Педро (2000). «Химия бумаги и поверхности. Часть 2. Покрытие и возможность печати». Институт Кимики : 1–13.
  8. ^ Гранье (1994). «Адгезия частиц латекса на неорганических поверхностях». ТАППИ Дж . 77 (5): 419.
  9. ^ «Исследование рынка: наполнители (3-е издание)» . Цересана. Январь 2014. Архивировано из оригинала 21 сентября 2013 года . Проверено 7 сентября 2015 г.
  10. ^ Хэ Ши; Хунбин Лю; Юнхао Ни; Жирунь Юань; Сюэцзюнь Цзоу; Яджун Чжоу (2012). «Обзор: Использование оптических отбеливателей (OBA) в производстве бумаги, содержащей высокопроизводительную целлюлозу» . Биоресурсы . 7 (2): 2582–2591. Архивировано из оригинала 24 июня 2016 года . Проверено 22 мая 2016 г.
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: f0f4364599e2315f5edca95f0abc0d8a__1722000120
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/f0/8a/f0f4364599e2315f5edca95f0abc0d8a.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Paper chemicals - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)