CMC per l'industria della carta: miglioramento della resistenza e della collatura superficiale

Nell'industria della carta, il margine tra un foglio premium e uno scarto spesso risiede negli additivi. I produttori di carta cercano costantemente di bilanciare la necessità di velocità più elevate delle macchine con la richiesta di carta più resistente e liscia.

La carbossimetilcellulosa (CMC) viene spesso definita 'fibra liquida' a causa della sua somiglianza chimica con la polpa di cellulosa. Ciò lo rende uno degli additivi più efficaci per aumentare la resistenza a secco e modificare la reologia del rivestimento.

Tuttavia, il CMC utilizzato nella parte umida è molto diverso dal CMC utilizzato nella pressa collante. La scelta di una viscosità o di un grado di sostituzione errati può provocare formazione di schiuma, scarsa ritenzione o striature del rivestimento. Ecco una guida per selezionare la CMC giusta per la tua cartiera.

1. Il duplice ruolo della CMC nella produzione della carta

CMC è versatile perché può essere applicata in due diverse fasi della macchina continua.

A. Aggiunta dell'estremità umida (resistenza interna)

• L'obiettivo: unire insieme le fibre all'interno del foglio.

• Il meccanismo: la CMC è anionica. Se utilizzato con una resina cationica resistente all'umidità o un amido, forma un complesso che collega le fibre.

• Il vantaggio: migliora significativamente la resistenza alla trazione e la resistenza allo scoppio . Agisce anche come agente di dispersione, aiutando a distribuire le fibre in modo uniforme per una formazione del foglio più uniforme.

B. Dimensionamento e rivestimento della superficie (la finitura perfetta)

• L'obiettivo: sigillare la superficie e controllare l'assorbimento di acqua/olio.

• Il meccanismo: CMC forma una pellicola continua e resistente sulla superficie della carta.

• Il vantaggio: migliora la resistenza allo strappo (impedendo che le fibre superficiali vengano staccate durante la stampa) e riduce la porosità. Nei colori di rivestimento, agisce come agente di ritenzione dell'acqua , impedendo al legante di migrare troppo rapidamente nella carta di base.

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2. Fattori chiave di selezione per i produttori di carta

Per ottimizzare le prestazioni, è necessario abbinare il grado CMC al punto di applicazione specifico.

Fattore 1: viscosità rispetto all'applicazione

• Per la parte umida: la viscosità da media ad alta è spesso preferita per massimizzare l'adesione delle fibre.

• Per il dimensionamento della superficie: la bassa viscosità è fondamentale. È necessario che la soluzione penetri leggermente nella superficie della carta e funzioni con un elevato contenuto di solidi senza schizzi sulla pressa colla.

• Per il rivestimento: è necessaria una reologia specifica per garantire che la lama di rivestimento funzioni senza intoppi (elevata stabilità al taglio).

Fattore 2: purezza e contenuto di sale

• Lo standard: mentre il CMC di grado tecnico è più economico, il CMC raffinato (min 98% o 99,5%) sta diventando lo standard per le macchine ad alta velocità.

• Perché: le impurità (come i sali) di qualità inferiore possono causare corrosione nella macchina o influire sull'efficienza di altri additivi chimici. L'elevata purezza garantisce una 'Macchinabilità' costante.

Fattore 3: Grado di sostituzione (DS)

• L'impatto: il DS influisce sulla solubilità e sulla formazione del film.

• Raccomandazione: un DS compreso tra 0,7 e 0,9 è lo standard. Tuttavia, per l'imbozzimatura superficiale in cui è richiesta un'eccellente formazione della pellicola per bloccare olio o grasso (ad esempio, negli imballaggi alimentari), un DS più elevato potrebbe essere utile per una migliore uniformità.

3. Casi di studio: forza e morbidezza

Caso di studio 1: aumento della resistenza del cartone ondulato

• La sfida: un produttore di cartone riciclato era alle prese con una bassa resistenza allo scoppio (Mullen) a causa della scarsa qualità delle fibre riciclate.

• Soluzione: hanno aggiunto un CMC Unionchem a media viscosità all'estremità umida.

• Risultato: il CMC ha migliorato il legame fibra-fibra. La resistenza allo scoppio è aumentata del 15%, consentendo alla cartiera di utilizzare una percentuale maggiore di carta straccia più economica e di qualità inferiore senza sacrificare la qualità.

Caso di studio 2: miglioramento della qualità di stampa su carta patinata

• La sfida: Un produttore di carta patinata ha dovuto affrontare problemi di 'macchie' (densità di stampa non uniforme) e spolveramento durante la stampa offset.

• Soluzione: incorporato un CMC di grado di rivestimento a bassa viscosità nella formulazione del rivestimento.

• Risultato: la CMC ha migliorato la ritenzione idrica del colore del rivestimento. Ciò ha impedito al legante di penetrare nella carta troppo velocemente, lasciando più legante sulla superficie. Il risultato è stato una superficie più liscia con un'eccellente resistenza allo strappo e una qualità di stampa nitida.

4. Economicità e sostenibilità

• Risparmio energetico: migliorando il drenaggio nella parte umida (se utilizzato con ausili di ritenzione), CMC può aiutare la carta ad asciugarsi più velocemente, riducendo il consumo di vapore nella sezione di asciugatura.

• Ecologico: mentre l'industria si allontana dai rivestimenti in plastica, CMC offre un'alternativa biodegradabile e rinnovabile per creare proprietà barriera negli imballaggi alimentari.

Conclusione: il vantaggio della 'fibra liquida'.

La carbossimetilcellulosa è uno strumento potente per il moderno produttore di carta. Consente l'utilizzo di fibre di qualità inferiore pur mantenendo la resistenza e crea la finitura superficiale premium richiesta dalle stampanti di oggi.

Noi di Unionchem conosciamo l'idrodinamica della macchina continua. Offriamo gradi CMC personalizzati che bilanciano viscosità, purezza e costo.

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Domande frequenti (FAQ)

D1: In che modo la CMC migliora la resistenza della carta?

R: La CMC migliora la 'resistenza a secco'. Poiché la CMC ha una struttura chimica simile alla cellulosa, viene adsorbita sulle fibre e crea ulteriori legami idrogeno tra di loro. Ciò rende la rete in fibra più forte, aumentando la resistenza alla trazione e allo scoppio.

Q2: La CMC può essere utilizzata per la carta da imballaggio alimentare?

R: Sì. Il CMC raffinato e di elevata purezza non è tossico ed è ampiamente utilizzato nella carta e nel cartone a contatto con gli alimenti. È un ottimo filmogeno per creare barriere resistenti ai grassi.

D3: Qual è la differenza tra CMC 'Wet End' e 'Surface Sizing'?

R: La CMC 'Wet End' viene aggiunta all'impasto liquido della pasta prima che si formi la carta (solitamente con viscosità più elevata). La CMC 'Surface Sizing' viene applicata al foglio di carta essiccato presso la pressa collante (solitamente a bassa viscosità) per sigillare la superficie.

Q4: CMC aiuta con la fidelizzazione?

R: Sì, ma indirettamente. Sebbene la CMC sia anionica (come le fibre), se utilizzata in un sistema con additivi cationici (come amido cationico o PAE), aiuta a formare fiocchi che trattengono fini e riempitivi, migliorando la ritenzione complessiva del primo passaggio (FPR).