Меню

Материал подготовлен Содиковым Исмоилом, инженером инновационно-технологического центра "Современные технологии переработки биоресурсов Севера".  

Если вы нашли неточности в переводе, свяжитесь, пожалуйста, с Исмоилом. Вы можете написать Исмоилу, какие темы в области ЦБП вам интересны, и мы о них напишем. С Исмоилом можно связаться по телеграмму. 

Если у вас есть интересные материалы и наработки, которыми вы хотели бы поделиться с коллегами, мы с радостью их опубликуем. Также мы ищем редакторов направлений Целлюлоза, Лайнеры, Другие картоны (специальные виды картонов). Если бы вы хотели писать и редактировать статьи на технические темы, свяжитесь с Ириной Летягиной. 

В постоянно развивающейся целлюлозно-бумажной промышленности стремление к повышению эффективности и устойчивости продолжает стимулировать инновации. Одним из таких направлений является использование низкокатионных крахмалов для приложений поверхностного покрытия. В отличие от своих аналогов, низкокатионные крахмалы, предназначенные для поверхностного покрытия, имеют меньше катионных групп в своей молекулярной структуре. Это изменение позволяет обеспечить оптимальную совместимость с целлюлозными волокнами и наполнителями, что гарантирует отличную самозадержкукрахмала. Изначально разработанные для решения проблемы крахмала в тонких бумажных отработках, эти катионные крахмалы могут принести множество преимуществ для современных фабрик.

Поверхностное покрытие тонкой бумаги в первую очередь направлено на увеличение прочности поверхности бумаги; оно улучшает устойчивость к влаге и повышает печатность за счет связывания частиц, таких как волокна и пигменты.
 

C+Flex™ и C+Size™ — это стандартные решения для поверхностного покрытия. Они традиционно гидролизуются с помощью энзиматического процесса на бумажной фабрике. Новые катионные сорта C+iSize™ — это модифицированные крахмалы, которые не требуют энзиматической конверсии. Они дают дополнительные преимущества, такие как снижение нагрузки на сточные воды и улучшение прочности поверхности при стабильной работе машины.

Существуют несколько преимуществ использования катионных крахмалов для поверхностного покрытия:

1. Снижение нагрузки на сточные воды

При сравнении химического потребления кислорода (COD) фильтра с повторно использованной, покрытой поверхностью бумагой, из наших испытаний видно, что COD линейно увеличивается с добавлением неионных крахмалов, таких как энзимно-модифицированные крахмалы. Однако при использовании катионных крахмалов, COD сточных вод значительно уменьшается (График 1). Кроме того, с использованием промышленной бумаги было также доказано, что биохимическое потребление кислорода (BOD), измеренное в течение 5 дней, следовало аналогичному тренду, как и COD. BOD был значительно снижен при использовании низкокатионного крахмала вместо натурального крахмала (График 2). Сильное взаимодействие между катионными группами крахмала и волокнами бумаги, и наполнителями приводит к образованию более прочных водородных связей, что помогает лучше удерживать крахмал. Следовательно, использование катионных крахмалов является замечательным решением для уменьшения нагрузки на сточные воды, что делает его потенциально полезным решением для производителей бумаги, которые стремятся соответствовать определенным экологическим требованиям.

2. Улучшенная самозадержка и проходимость
 

Поверхностное покрытие с использованием низкокатионных крахмалов дает значительные преимущества в самозадержке. Было обнаружено, что низкокатионные крахмалы для поверхностного покрытия обеспечивают самозадержку крахмала на уровне 90%, в то время как натуральные неионные крахмалы достигают только 30% (График 3). Эта улучшенная самозадержка крахмала способствует увеличению прочности бумаги и минимизации потребности в замене волокон для поддержания постоянных характеристик.

Кроме того, увеличенная удерживающая способность крахмала способствует улучшению проходимости, позволяя использовать более высокомолекулярные крахмалы без ущерба для работы машины.

3. Замена волокна на наполнитель
 

Наиболее значимым экономическим преимуществом использования катионных крахмалов для поверхностного покрытия является возможность замены волокна на наполнители и сокращения общего потребления крахмала для покрытия. Низкокатионные крахмалы, присутствующие в разрушенных волокнах, способствуют увеличению удержания наполнителя, что ведет к росту уровня наполнителя. Снижая дозировку свежего наполнителя, фабрики могут достичь определенной экономии. Например, одна скандинавская фабрика по производству тонкой бумаги зафиксировала рост уровня наполнителя на 1–2%, что позволило сократить использование свежего наполнителя на 5%, что привело к значительной экономии материалов в год.

4. Высокая прочность поверхности и дополнительные сбережения

Доказано, что при одинаковом уровне вязкости низкокатионный крахмал имеет тенденцию к меньшему проникновению листа при нанесении на поверхность бумаги по сравнению с неионным крахмалом. Это происходит благодаря взаимодействию низкокатионного крахмала с анионно заряженными волокнами на бумажной поверхности, что способствует удержанию большего количества крахмала на листе (Рисунок 1). Это дает значительно большую прочность поверхности, что позволяет уменьшить потребление крахмала для покрытия на 30% без снижения прочности поверхности.

Преимущества низкокатионных крахмалов выходят за пределы снижения нагрузки на сточные воды, улучшенной проходимости, замены наполнителей и повышения прочности поверхности (График 4). Их более высокое присутствие в разрушенных волокнах способствует улучшению дренажа, снижению требований к энергии, что может привести к увеличению производственной мощности, а также потенциальной экономии на удерживающих добавках, добавках для покрытия и средствах для улучшения прочности, таких как крахмалы типа wet-end. Эти дополнительные преимущества помогают снизить общие затраты и оптимизировать процессы.

5. Печать струйным методом
 

В условиях современного цифрового века производители бумаги должны также учитывать требования к печатности для современных технологий струйной печати. Низкокатионныекрахмалы демонстрируют отличную печатность при струйной печати, что делает их идеальными для современных цифровых печатных процессов. Их превосходное взаимодействие с низкокатионным крахмалом и анионными чернилами на основе краски обеспечивает, что чернила эффективно поглощаются и закрепляются на поверхности бумаги (Рисунок 2), что приводит к четким, ярким отпечаткам с минимальными расплывами или подтекам (Рисунок 3). Улучшенная печатность, достигнутая с использованием низкокатионных крахмалов, обеспечивает более точное и четкое воспроизведение текста, изображений и графики с высоким качеством цвета, что соответствует высоким стандартам струйной печати. Особенно важно это для черно-белой или многокрасочной печати, где низкокатионные крахмалы обеспечивают отличную абсорбцию чернил и характеристики сушки, что позволяет достичь быстрых скоростей печати и повысить продуктивность. Производители бумаги могут полагаться на низкокатионные крахмалы для получения высококачественных отпечатков, которые соответствуют требованиям современной динамичной и быстрой печатной промышленности.

Низкокатионные крахмалы, используемые для поверхностного покрытия, предоставляют значительные преимущества для бумажных фабрик. Низкокатионные крахмалы C+Size™ предназначены для улучшения прочности поверхности бумаги, снижения нагрузки на сточные воды и минимизации потерь материала. Кроме того, они позволяют заменить дорогие целлюлозные волокна на наполнители без ущерба для качества. Эти крахмалы способствуют улучшению общего качества бумаги и предлагают комплексное решение, которое сочетает экологические преимущества с экономической эффективностью. С их положительным воздействием на процесс производства бумаги и печатность струйной печати, низкокатионныекрахмалы являются ценным инструментом для достижения оптимальных результатов в отрасли. Доступен инструмент для расчетов, позволяющий заявить и определить потенциал экономии.