آهار زنی سطح کاغذ J.ANDERSON
بهترین تعریف از آهاردهی سطح کاغذ، ایجاد مقاومت به جذب یا نفوذ سیالات بویژه آب در آن می باشد. از نظر کاربردی این تعریف به معنای ایجاد مقاومت از طریق بکارگیری مواد شیمیایی در سطح کاغذ یا مقوا پس ازتشکیل می باشد تا افزودن مواد شیمیایی به خمیر کاغذتر.درتکنولوژی مدرن آهار زنی سطحی علاوه بر آبگریزی باعث تثبیت خواص نیز میگردد .
پارامترهای کم اهمیت تری مانند چاپ پذیری، چسب پذیری و قابلیت گذر کاغذ ممکن است در بعضی کاربردها اهمیت بیشتری پیدا کنند. یک تعریف بهتر از ماده آهاردهی سطحی، اصلاح کننده سطحی یا بهبود دهنده سطحی است.
یکی از فاکتورهای شرکت داشته در درون ماشین کاغذ کاربرد سطحی مواد شیمیایی آهاردهی می باشد.
در بعضی از انواع کاغذ به لحاظ خصوصیات کاغذ کاربرد مواد شیمیایی در سطح کاغذ سخت یا غیر ممکن می باشد. تولید افزایش از اندود کردن باعث تشویق برای آهاردهی سطحی شده که استفاده آن برای کنترل مانع گریزی اندود کردن می باشد. تأکید فراوان در بخشها و نیاز به تمیز کردن سیستم پایانه تر باعث ترقی آهاردهی سطحی مدرن شده است. یک تمیز کننده پایانه تر به کنترل بهتر فرآیند ساخت کاغذ اجازه می دهد و باعث صرفه جویی های مالی ذاتی و اساسی می شود. سطح بالای نیاز شیمیایی به اکسیژن ( CO2 ) در پساب کارخانه یک محرک قوی برای افزایش تیمار شیمیایی در سطح کاغذ فراهم می آورد در حالیکه بقاء و حفظ مواد بکار برده شده حدودت 100 درصد می باشد.
حرکت بسوی تیمار سطحی بوسیله پیشرفتهای در کاربرد تجهیزات ممکن شده یا در نهایت تسریع شده است. این بحثها در فصل 2 پوشش داده شده است.
اما فهمیدن تأثیر آنها در استفاده از مواد شیمیایی در سطح کاغذ مهم می باشد. نصب پرس آهاردهی سنجشی تنها برای تیمار سطح جایز شده بلکه ساخته شده ورقه کاغذ تمام شده قرار گیرند.
تعجب آور نیست، با افزایش فعالیت در سطح کاغذ و همچنین احیا و کوشش بوسیله تهیه کنندگان مواد شیمیایی کاغذ، مواد آهارزنی سطح با خواص ویژه وخصوصیات جابه جایی و نقل و انتقال خوب در پرس آهاردهی بیافریند. این فصل توسعه مواد شیمیایی آهاردهی سطحی و موقعیت برجسته آنها در تکنولوژی ساخت کاغذ مدرن را تعقیب میکند.
فرایند گرمایی مکانیکی یا گرمایی شیمیایی انجام می شود. تبدیل ممکن است پیوسته یا ناپیوسته باشد و انتخاب به هزینه، وسیکوزینه مواد جامد مورد نیاز وابسته خواهد بود. هر آنچه به عنوان شمالته و فرایند تبدیل انتخاب می شود برای برقراری سازگاری خواص محلول نشاسته پرس آهاردهی برای کاربرد مناسب آهارسطحی مهم است.
نشاسته ها ممکن است همچنین بصورت شیمیایی و بوسیله واکنش گروههایی شیمیایی دیگر برای تبدیل مولکول نشاسته اصلاح بشوند مهمترین نشاسته های مشتق شده رایج اتیل دار شده، استیل دار شده، اکسید شده ، یا در گروههای کاتیونی اضافه شده هستند. نشاسته های استیل شده خوص تشکیل لایه نازک خوب مخصوصی به نشاسته می دهندپیشرفت نشاسته های کاتیونی که آنها پیوندهای یونی با فیبرهای آنیونی و پرکننده ها ( با بار منفی) تشکیل می دهند.
فیبر در طول بازیافت خمیر باقی می مانند گزارش شده بود که در نهایت به 50 درصد کاهش در نیاز بیوشیمیایی به اکسیژن ( BOD ) سبب می شود. تیمار شیمیایی نشاسته وهزینه را افزایش می دهد چنانکه استفاده نشاسته های شیمایی اصلاح شده معمولا بوسیله ارزش اضافه شده به کاغذ بهبود قابلیت گذر ماشین کاغذ یا کاهش تأثیر بارگذاری ها در آب برگشتی تصدیق می شود.
اگرچه نشاسته مهمترین ماده افزودنی رایج در پرس آهاردهی می باشد، آهارسطحی می تواند بدون نشاسته یا با یک عامل دیگر مثل پلی وینیل الکل، آلژیناتهای سدیم یا کربوکسی متیل سلولز باشد. این مواد انتخاب شده اند. برای ویژگیهای لایه نازک خوب آنها که فیبرها را به در سطح هم پیوند می دهند ساختار کاغذ را پر نگه می دارند. ویژگیهای مهم دیگر تأثیر وسیکوز اصلاح شده آنها ست که در برگیریی مخلوط پرس آهارزنی مؤثر است.
آهار سطحی می تواند همچنین یک قسمت از مخلوط اندود کردن به کاربرده شود پس بطور مؤثر یک پیش برنده پوشش دهی شود. این ممکن است یک راه مناسب برای اضافه کردن آهار درانواع مختلف باشد و محلی که پرس آهارزنی غیره جزا و وجود دارد.
و آهار سطحی سازگار با مخلوط پوشش دهی فراهم شده است اما بطور کلی آهار هنگامیکه در این راه استفاده می شود بی تاثیر است. زیرا به پوشش دهی دراینحالت کمک می کند و برای تاثیر ویژگیهای سطحی در دسترس نیست. مواد شیمیایی خاص می توانند محدوده گسترش مواد شیمیایی را برای کاربردهای مخصوص، سازگار بکنند مثل رنگ کننده ها (فصل 8) وعوامل روشن کننده فلورسنت ( FBAS )(فصل 9) و مواد شیمیایی رمزدار.
آهارهای سطحی یا آبگریزکننده ها می توانند به دسته های زیر تقسیم شوند :
• تولیدات با پایه روزینی
• ( AKD ) دیمرهای آلکیل کتن
• مواد پلیمری مصنوعی
• و دیگر عوامل
مواد پلیمری مصنوعی مهمترین مواد در آهارزنی سطحی مدرن می باشند. آنها بطور خاص برای کاربرد در سطح توسعه یافته اند و توانایی تولید ویژگیهای تازه در ورقه را دارند.
کاربردهای آهارهای پایانه تر در سطح 7.2.2
پراکنده سازهای روزین کاتیونی و AKD (CAR) یا تولیدات بر پایه AKD آهارهای پایانه تر هستند که می توانند همچنین در سطح به کاربرده شوند. مکانیسم آهارزنی CAR در سطح شبیه به آهارزنی در پایانه تر می باشد. کلرید پلی آلومینیوم یا آلوم برای تشکیل لخته های کمپلکس لخته های کمپلکس رزینات آلومینیوم مورد نیاز است که روی سطح فیبرها ته نشست و رسوب می شوند. این لخته ها درخشک کن ها ذوب می شوند و با یونهای آلومینیوم واکنش بیشتری دهند. هزینه اولسیونهای CAR در مقایسه با مواد پلیمری مصنوعی طرح شده خصوصا برای استفاده در سطح پایین تر است اما موانعی وجود دارند. روزین یک ماده چسبناکی است که باعث بالا رفتن تشکیل رسوب در پرس آهاردهی یا در خشک کن ها می شود. روزین کاتیونی همچنین اگر FBAS در فرمول پرس آهاردهی وجود داشته باشد نامطلوب است. آلوم برای واکنش روزین نیازداشته به یک اثر خاموش کننده روی FBA که برای افزایش سطح ضروری است. اگرچه CAR می تواند مثل یک آهار سطحی مفید فعال شود ویژگیهای سطحی آن محدود به دز مولکول رزین می شود و ممکن نیست درخور انجام نیازهای درجات بالای کاغذ خاص توانا باشد.
AKD همچنین می تواند به کاربرده شود در سطح کاغذ بخوبی پایانه تر اما افزایش سطحی آن محدود به جلوگیری از غبارزایی و لغزندگی می شود. مکانیسم آهارزنی توصیف شده به خوبی در نوشتجات و مستلزم واکنش AKD با سلولز است. برخلاف مواد پلیمری مصنوعی یا CAR، اثر آهارزنی کامل در بعد از خشک کن ها انجام نشده است. به هر حال هنگامیکه آن بهبود یابد یک درجه بالای آبگریزی به سطح می دهد. عامل آهار زنی سطح بوسیله موم طبیعی محدود شده است، آن قابلیت هیدرولیز در دماهای بالا را دارد و باعث به تأخیر انداخته شدن ویژگیهای بهبودی می شود. موم طبیعی یکنواخت که آبگریزی فراهم می کند همچنین باعث کاهش ضریب اصطکاک سطح کاغذ می شود و همچنین می تواند سبب مشکلات لغزندگی نامطلوب در طول تبدیل و چاپ شود. هیدرولیز AKD سخت تر در کاربردهای سطحی ساخته شود زیرا آن به محلول نشاسته اضافه می شود. که در دماهای بالا برای جلوگیری از افت کیفیت محافظت می شود. این به ویسکوزیته نشاسته و پرس آهاردهی تأثیر می گذارد. هیدرولیز AKD خودش را مثل غبارزایی در سطح کاغذ آشکار می سازد، که یک اثر زیان آور روی فرایندهای چاپ زیادی دارد مثل چاپ افست و قابلیت گذر یک فتوکپی. به تأخیر انداختن بهبود می تواند مهاجرت چسب را همراه داشته باشد هنگامیکه آهارزنی سطحی با پوشش دهی پیوسته همراه باشد.
7.2.3 آهارهای سطحی با پلیمرهای مصنوعی
در تکنولوژی آهارزنی سطحی، مهمترین مواد آهاردهی، پلیمرهای مصنوعی هستند.
این مواد مخصوصا برای کاربرد در سطح توسعه یافته اند. آنها را می توان به سه دسته تقسیم کرد :
• پلیمرهای محلول قابل حل در آب بوسیله تشکیل نمک های آنیونی
• پلیمرهای امولسیون شامل یک پلیمر آبگریز و نامحلول در آب احاطه شده و بوسیله یک کلوئید محافظت کننده.
• ریزپردازنده های پلی اورتان.
پلیمرهای محلول از تکنولوژی قدیمی گرفته می شوند که با ورود ساخت کاغذ قلیایی رایج شدند. آنها به طور گسترده تر در آمریکای شمالی و در اروپا برای برطرف کردن مشکلات لغزندگی و ناپایداری همراه با استفاده غلط AKD در پایانه تر است. آنها مرکب از سدیم، آمونیم یا مخلوط نمکهای کوپلیمرهای استیرن آنیدرید مالیک، استرهای آنیدریک مالیک یا اسید آکریلی هستند. استیرن ویژگیهای آبگریزی به پلیمر می دهد و قابلیت حل شدن در آب از پخش نمک آنیونی ترکیبات دیگر کوپلیمر درون محلول حاصل می شود. پلیمرها می توانند بوسیله تغییر استیرن اصلاح شوند :ید مالیک، وزن مولکولی پلیمر، نوع نمک قلیا تشکیل دهنده یا بوسیله نوع الکل و طول زنجیره استر ناشی شده. این پارامترها می توانند برای کنترل قابلیت حل شدن پلیمر و آبگریزی و توانایی تشکیل لایه نازک استفاده شوند، از این رو آنها یک اثر آهار دهی و تخلخل دارند.
در مقایسه با امولسیونهای اکریلی و ریزپراکنده های پلی اورتان، پلیمرهای محلول نا آبگریز هستند. به اضافه استفاده صابونهای پلیمری را در ماشین کاغذ محدود کرده اند. آنها کلا میزان زیادی کف تولید می کنند. که بایستی بوسیله اضافه کردن کف زدا چک بشوند. به هر حال انتخاب یک نوع کف زدا مهم است که تأثیر زیان آور روی ویژگیهای آهارزنی کوپلیمر نگذارد. کف در پرس آهاردهی و در تانک تغذیه تنها یک مشکل نیست به طوریکه برگیری و پایداری انجام پرس آهاردهی تأثیر می گذارد.
عموما با پلیمرهای محلول نمک آنیونی، پلیمرهای امولسیونی معمولا مرکب از یک کوپلیمر استیرن به سیستم آهاردهی آبگریزی می آورد. بهبود آبگریزی امولسیون بیشتر اوقات است ولی نه همیشه، یک کوپلیمر استراستیرن آکریلی، و آهاردهی سطحی پلیمر امولسیون می تواند با آنیون یا کاتیون باشد. به هر حال آنها متفاوت از پلیمرهای محلول کار می کنند و ویژگیهای ماده فعال سطحی ندارند که باعث تولید سطح های بالای کف بشوند. پلیمرهای امولسیون گروه رایج مهم آهارهای سطحی در اروپا بوده اند و بطور افزایش در آمریکای شمالی استفاده می شوند و بازارهای دیگر با اهداف بالا کاغذ تولید می کنند.
دسته دیگر پلیمرهای مصنوعی استفاده شده بعنوان آهار سطحی با شیمی پلی اورتان پایه ریزی می شود. این مواد ریز پراکنده هایی با ذرات آهار کوچکتر از nm 10 هستند. آنها پلیمرهایی با وزن مولکولی پایین هستند که به گروههای آبگریز وصل می شوند. تغییرات زیادی می تواند در شیمی سیستم شامل وظیفه و پخش گروههای آبگریز ساخته شود اما آنها ویژگیهای سطحی آبگریز بالایی می آفرینند. رفتار ریزپراکنده ها بیشتر شامل شبیه پلیمرهای محلول است تا امولسیون ها.
7.2.4 مواد شیمیایی خاص گوناگون
یک نمونه مواد شیمیایی دیگر وجود دارند که در سطح به کاربرده میشوند. اینها در یک دسته ویژه مواد شیمیای جور در نمی آیند ولی شامل مواد شیمیایی مثل کربنات زیرکونیوم آمونیوم، ترکیبات فلوئوری هستند. استفاده این مواد محدود به کاربردهای خاص می شود. جای plate 5,plate 4, plate 3, plate 2, plate 1
7.3 کارکرد تولیدات
اختلافات مهمی در نحوه کارکرد آهارهای سطحی پلیمری مصنوعی وجود دارند، ویژگیهایی را که به کاغذ و مقوا می دهند، و سازگاریشان وخصوصیات جابه جایی.
7.3.1 پلیمرهای محلول
اینها پلیمرهای باردار آنیونی هستند و در PH پایین نمی توانند استفاده بشوند زیرا گروههای کربوکسیل ایجاد شده که قابلیت حل شدن در آب پلیمر را فراهم می کنند پروتون دار می شوند و قابلیت حل شدن در آب کاهش می یابد. با استفاده از یک نوع کاتیون و از طریق مکانیزم پل زدن، پلیمر باردار آنیونی به سطح فیبر آنیونی متصل می شود همراه با امولسیونهای رزین کاتیونی معمولا از آلوم بعنوان یک کاتیون چند ظرفیتی استفاده می شود کربوکسیل موجود در نمک پلیمر را جذب کرده و در نهایت پلیمر به سطح کاغذ بچسبد. گروههای استایرن آبگریز بطرف بیرون سطح کاغذ جهت می گیرند و آهارزنی طریق کاهش در مقدار cobb و یا افزایش در مقدار HST ارزیابی می شود.
یک نسبت بالای استیرن در کوپلیمر یک پاسخ آهارزنی بالا می دهد. به اضافه با استفاده گروههای آبگریز، پلیمرهای محلول همچنین توانایی تشکیل لایه نازک را دارند که به تخلخل ورق کاغذ تأثیر می گذارد و می تواند یک افزایش در ضریب اصطکاک در مقایسه با ورق پایه بدهد. وزن مولکولی پلیمر توانایی آهارزنی و ویژگیهای تشکیل لایه نازک را تحت تأثیر قرار می دهد. یک افزایش در درجه پلیمریزاسیون آهارزنی را افزایش می دهد و توانایی تشکیل لایه را بهبود می بخشد. درکوپلیمرهای انیدریداستیرن مالیک وزن مولکولی می تواند همچنین بوسیله تشکیل یک استر با گروه کربونیل از انیدرید مالیک تغییر بکند. نوع کاتیون استفاده شده برای تشکیل نمک نیز ادعا می شود ویژگیهای پلیمر را تحت تأثیر قرار بدهد. نمک آمونیوم پاسخ آهاردهی بهتر می دهد زیرا آن آسانتر پخش می شود اما نمک سدیم توانایی تشکیل لایه نازک پلیمرهای پلی اورتان شامل یک وزن مولکولی پلیمری با استحکام طولانی هستند که دم آبگریز دارند. پلیمر کاتیونی می توان از هر جهت به گروههای آنیونی فیبر بپیوندد ولی پلیمر آنیونی به یک پل کاتیونی نیاز دارد. این پل عموما بوسیله آلوم نشاسته کاتیونی بکار رفته در پایانه تر تشکیل یافته است. یک شکل مهم ساختار پلی اورتان گروههای آبگریز است که می تواند روی محور پلی اورتان آنها بچرخد هنگامیکه گرما در خشک ها به کار برود. گروههای آبگریز روی پلیم با فیبر در صف می شوند و گروههای آبگریز از سطح جهت یابی می کنند، به موجب آن یک درجه بالای آهاردهی نسبت به کوپلیمرهای محلول می دهند. به هر حال، برخلاف AKD، آهاردهی درخشک کن ها توسعه پیدا می کند، ضریب اصطکاک کاهش پیدا نمی کند و پلیمر با غبار زایی هیدرولیز نمی شود. ریزپراکنده های پلی اورتان لایه نازک تشکیل نمی دهند ولی یک فرمی فراهم می کنند، سد آبگریز که مقاومت خوب در برابر PH های بالا دارد. این مناسب می سازد آنها را برای استفاده در کاربردهای پوشش دهی یک طرفه که در بخش آینده بحث شده است.
7.4 ویژگیهای کاربری
7.4.1 ویژگیهای کاربری عمومی
پرس آهاردهی آخرین فرصت را برای اصلاح کردن خواص شیمیایی کاغذ فراهم می کند و یا آن را برای پوشش دهی آماده می نماید. خواصی که از طریق آهارزنی سطحی ایجاد می شود بسیار مختلف است و به کاربردهای نهایی مورد انتظار برای کاغذ و مقوا بستگی دارد. در بعضی موارد خواص فیزیکی و شیمیایی مورد نیاز بطور دقیق تعریف نشده اند و خواص کاربردی نهایی فقط از طریق یک سری آزمونهای تجربی مانند شناورسازی جوهر یا تولید غبار پس از یک دوره طولانی تعیین می گردند.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 68 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلودمقاله آهارزنی سطح کاغذ