CMC für die Papierindustrie: Verbesserung der Festigkeit und Oberflächenleimung

In der Papierindustrie liegt der Unterschied zwischen einem Premiumbogen und einem Ausschuss oft in den Zusatzstoffen. Papierhersteller wägen ständig den Bedarf an höheren Maschinengeschwindigkeiten mit der Nachfrage nach festerem, glatterem Papier ab.

Carboxymethylcellulose (CMC) wird aufgrund ihrer chemischen Ähnlichkeit mit Zellulosezellstoff oft als „Flüssigfaser“ bezeichnet. Dies macht es zu einem der wirksamsten Additive zur Erhöhung der Trockenfestigkeit und zur Modifizierung der Beschichtungsrheologie.

Allerdings unterscheidet sich das in der Nasspartie verwendete CMC erheblich von dem in der Leimpresse verwendeten CMC. Die Wahl der falschen Viskosität oder des falschen Substitutionsgrads kann zu Schaumbildung, schlechter Retention oder Beschichtungsstreifen führen. Hier finden Sie einen Leitfaden zur Auswahl des richtigen CMC für Ihre Papierfabrik.

1. Die Doppelrolle von CMC in der Papierherstellung

CMC ist vielseitig, da es in zwei verschiedenen Phasen der Papiermaschine eingesetzt werden kann.

A. Zugabe im Nassbereich (innere Festigkeit)

• Das Ziel: Fasern innerhalb der Platte miteinander zu verbinden.

• Der Mechanismus: CMC ist anionisch. Bei Verwendung mit einem kationischen nassfesten Harz oder einer Stärke bildet es einen Komplex, der Fasern verbindet.

• Der Vorteil: Es verbessert die Zugfestigkeit und Berstfestigkeit erheblich . Es fungiert auch als Dispergiermittel und hilft dabei, die Fasern gleichmäßig zu verteilen und so für eine gleichmäßigere Blattbildung zu sorgen.

B. Oberflächenleimung und -beschichtung (das perfekte Finish)

• Das Ziel: Die Oberfläche versiegeln und die Wasser-/Ölaufnahme kontrollieren.

• Der Mechanismus: CMC bildet einen kontinuierlichen, zähen Film auf der Papieroberfläche.

• Der Vorteil: Es verbessert die Rupffestigkeit (verhindert das Abreißen von Oberflächenfasern beim Drucken) und verringert die Porosität. In Streichfarben wirkt es als Wasserretentionsmittel und verhindert so, dass das Bindemittel zu schnell in das Rohpapier eindringt.

(Entdecken Sie unsere speziellen Papiersorten in unserem Carboxymethylcellulose (CMC)-Produktliste .)

2. Wichtige Auswahlfaktoren für Papierhersteller

Um die Leistung zu optimieren, müssen Sie die CMC-Sorte an den jeweiligen Anwendungspunkt anpassen.

Faktor 1: Viskosität vs. Anwendung

• Für die Nasspartie: Oft wird eine mittlere bis hohe Viskosität bevorzugt, um die Faserbindung zu maximieren.

• Für die Oberflächenleimung: Eine niedrige Viskosität ist entscheidend. Die Lösung muss leicht in die Papieroberfläche eindringen und einen hohen Feststoffgehalt aufweisen, ohne an der Leimpresse zu spritzen.

• Zum Beschichten: Eine spezifische Rheologie ist erforderlich, um sicherzustellen, dass die Beschichtungsklinge reibungslos läuft (hohe Scherstabilität).

Faktor 2: Reinheit und Salzgehalt

• Der Standard: Während technisches CMC günstiger ist, wird raffiniertes CMC (mindestens 98 % oder 99,5 %) zum Standard für Hochgeschwindigkeitsmaschinen.

• Warum: Verunreinigungen (wie Salze) in niedrigeren Qualitäten können Korrosion in der Maschine verursachen oder die Wirksamkeit anderer chemischer Zusätze beeinträchtigen. Hohe Reinheit sorgt für gleichbleibende „Lauffähigkeit“.

Faktor 3: Substitutionsgrad (DS)

• Die Auswirkung: DS beeinflusst die Löslichkeit und Filmbildung.

• Empfehlung: Ein DS von 0,7 bis 0,9 ist Standard. Bei der Oberflächenleimung, bei der eine hervorragende Filmbildung zum Blockieren von Öl oder Fett erforderlich ist (z. B. bei Lebensmittelverpackungen), könnte ein höherer DS für eine bessere Gleichmäßigkeit jedoch von Vorteil sein.

3. Fallstudien: Stärke und Geschmeidigkeit

Fallstudie 1: Steigerung der Festigkeit von Wellpappe

• Herausforderung: Ein Hersteller von recyceltem Linerboard hatte aufgrund der schlechten Qualität der recycelten Fasern mit einer geringen Berstfestigkeit (Mullen) zu kämpfen.

• Lösung: Sie fügten mittelviskoses CMC von Unionchem hinzu. dem Nassteil ein

• Ergebnis: Das CMC verbesserte die Faser-Faser-Verbindung. Die Berstfestigkeit wurde um 15 % erhöht, sodass das Werk einen höheren Anteil an billigerem, minderwertigem Altpapier ohne Qualitätseinbußen verwenden kann.

Fallstudie 2: Verbesserung der Druckqualität auf beschichtetem Papier

• Herausforderung: Ein Hersteller von beschichtetem Papier hatte beim Offsetdruck Probleme mit „Mottling“ (ungleichmäßige Druckdichte) und Staubbildung.

• Lösung: Einarbeitung eines niedrigviskosen CMC in Beschichtungsqualität in die Beschichtungsformulierung.

• Ergebnis: Das CMC verbesserte die Wasserretention der Streichfarbe. Dadurch wurde verhindert, dass das Bindemittel zu schnell in das Papier eindringt und mehr Bindemittel auf der Oberfläche zurückbleibt. Das Ergebnis war eine glattere Oberfläche mit hervorragender Rupffestigkeit und gestochen scharfer Druckqualität.

4. Kosteneffizienz und Nachhaltigkeit

• Energie sparen: Durch die Verbesserung der Entwässerung in der Nasspartie (bei Verwendung mit Retentionsmitteln) kann CMC dazu beitragen, dass das Papier schneller trocknet, wodurch der Dampfverbrauch in der Trockenpartie reduziert wird.

• Umweltfreundlich: Während sich die Industrie von Kunststoffbeschichtungen abwendet, bietet CMC eine biologisch abbaubare, erneuerbare Alternative zur Schaffung von Barriereeigenschaften in Lebensmittelverpackungen.

Fazit: Der Vorteil der „Flüssigfaser“.

Carboxymethylcellulose ist ein leistungsstarkes Werkzeug für den modernen Papierhersteller. Es ermöglicht die Verwendung minderwertiger Fasern bei gleichzeitiger Beibehaltung der Festigkeit und sorgt für die erstklassige Oberflächenbeschaffenheit, die moderne Drucker benötigen.

Bei Unionchem verstehen wir die Hydrodynamik der Papiermaschine. Wir bieten maßgeschneiderte CMC-Typen an, die ein ausgewogenes Verhältnis von Viskosität, Reinheit und Kosten bieten.

Müssen Sie Ihre Papierparameter verbessern? Überprüfen Sie unsere Informieren Sie sich über die CMC-Spezifikationen für Papierqualität oder wenden Sie sich für einen Test an unser technisches Team.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F1: Wie verbessert CMC die Papierfestigkeit?

A: CMC verbessert die „Trockenfestigkeit“. Da CMC eine ähnliche chemische Struktur wie Zellulose hat, adsorbiert es an den Fasern und schafft zusätzliche Wasserstoffbrückenbindungen zwischen ihnen. Dadurch wird das Fasernetzwerk stärker und die Zug- und Berstfestigkeit erhöht.

F2: Kann CMC für Lebensmittelverpackungspapier verwendet werden?

A: Ja. Hochreines, raffiniertes CMC ist ungiftig und wird häufig in Papier und Karton mit Lebensmittelkontakt verwendet. Es ist ein ausgezeichneter Filmbildner zur Herstellung fettbeständiger Barrieren.

F3: Was ist der Unterschied zwischen „Wet End“ und „Surface Sizing“ CMC?

A: „Wet End“-CMC wird der Zellstoffaufschlämmung zugesetzt, bevor das Papier geformt wird (normalerweise höhere Viskosität). „Oberflächenleimung“ CMC wird in der Leimpresse auf das getrocknete Papierblatt aufgetragen (normalerweise mit niedriger Viskosität), um die Oberfläche zu versiegeln.

F4: Hilft CMC bei der Kundenbindung?

A: Ja, aber indirekt. Während CMC (wie die Fasern) anionisch ist, hilft es bei der Verwendung in einem System mit kationischen Additiven (wie kationischer Stärke oder PAE) bei der Bildung von Flocken, die Feinstoffe und Füllstoffe zurückhalten, wodurch die First Pass Retention (FPR) insgesamt verbessert wird.