CMC voor de papierindustrie: verbetering van de sterkte en oppervlakteafmetingen

In de papierindustrie ligt de marge tussen een premiumvel en een uitval vaak in de additieven. Papiermakers balanceren voortdurend de behoefte aan hogere machinesnelheden met de vraag naar sterker, gladder papier.

Carboxymethylcellulose (CMC) wordt vaak 'vloeibare vezels' genoemd vanwege de chemische gelijkenis met cellulosepulp. Dit maakt het een van de meest effectieve additieven voor het verhogen van de droge sterkte en het wijzigen van de reologie van coatings.

De CMC die in het natte gedeelte wordt gebruikt, verschilt echter enorm van de CMC die in de maatpers wordt gebruikt. Het kiezen van de verkeerde viscositeit of substitutiegraad kan leiden tot schuimvorming, slechte retentie of coatingstrepen. Hier vindt u een handleiding voor het selecteren van de juiste CMC voor uw papierfabriek.

1. De dubbele rol van CMC bij het maken van papier

CMC is veelzijdig omdat het in twee verschillende fasen van de papiermachine kan worden toegepast.

A. Toevoeging aan het natte uiteinde (interne sterkte)

• Het doel: vezels binnen het vel met elkaar verbinden.

• Het mechanisme: CMC is anionisch. Bij gebruik met een kationische hars of zetmeel met natte sterkte vormt het een complex dat vezels overbrugt.

• Het voordeel: het verbetert de treksterkte en barststerkte aanzienlijk . Het werkt ook als dispergeermiddel en helpt de vezels gelijkmatig te verdelen voor een meer uniforme velvorming.

B. Oppervlaktegrootte en coating (de perfecte afwerking)

• Het doel: het oppervlak afdichten en de water-/olieabsorptie controleren.

• Het mechanisme: CMC vormt een continue, stevige film op het papieroppervlak.

• Het voordeel: het verbetert de pickweerstand (voorkomt dat oppervlaktevezels tijdens het printen worden losgetrokken) en vermindert de porositeit. In coatingkleuren werkt het als een waterretentiemiddel , waardoor wordt voorkomen dat het bindmiddel te snel in het basispapier migreert.

(Ontdek onze gespecialiseerde papiersoorten in onze Carboxymethylcellulose (CMC) productlijst .)

2. Belangrijke selectiefactoren voor papiermakers

Om de prestaties te optimaliseren, moet u de CMC-kwaliteit afstemmen op het specifieke toepassingspunt.

Factor 1: Viscositeit versus toepassing

• Voor nat uiteinde: Medium tot hoge viscositeit heeft vaak de voorkeur om de vezelhechting te maximaliseren.

• Voor oppervlakteafmetingen: Lage viscositeit is van cruciaal belang. U hebt de oplossing nodig die enigszins in het papieroppervlak dringt en met een hoog vastestofgehalte werkt zonder te spatten op de formaatpers.

• Voor coating: Er is een specifieke reologie nodig om ervoor te zorgen dat het coatingblad soepel loopt (hoge afschuifstabiliteit).

Factor 2: Zuiverheid en zoutgehalte

• De standaard: Terwijl CMC van technische kwaliteit goedkoper is, wordt verfijnde CMC (min. 98% of 99,5%) de standaard voor hogesnelheidsmachines.

• Waarom: Onzuiverheden (zoals zouten) in lagere kwaliteiten kunnen corrosie in de machine veroorzaken of de efficiëntie van andere chemische additieven beïnvloeden. Hoge zuiverheid zorgt voor consistente 'loopbaarheid.'

Factor 3: Mate van substitutie (DS)

• De impact: DS beïnvloedt de oplosbaarheid en filmvorming.

• Aanbeveling: Een DS van 0,7 tot 0,9 is standaard. Voor oppervlaktelijming waarbij uitstekende filmvorming vereist is om olie of vet tegen te houden (bijvoorbeeld in voedselverpakkingen), kan een hogere DS echter gunstig zijn voor een betere uniformiteit.

3. Casestudies: kracht en gladheid

Casestudy 1: Versterking van de sterkte van golfkarton

• Uitdaging: Een fabrikant van gerecycled karton kampte met een lage barststerkte (Mullen) vanwege de slechte kwaliteit van gerecyclede vezels.

• Oplossing: Ze voegden een medium-viscositeit Unionchem CMC toe aan het natte uiteinde.

• Resultaat: De CMC verbeterde de vezel-tot-vezelbinding. De barststerkte nam met 15% toe, waardoor de fabriek een hoger percentage goedkoper oud papier van lagere kwaliteit kon gebruiken zonder dat dit ten koste ging van de kwaliteit.

Casestudy 2: Verbetering van de printkwaliteit op gecoat papier

• Uitdaging: Een producent van gecoat papier kreeg te maken met problemen met 'spikkels' (ongelijke printdichtheid) en stofvorming tijdens het offsetdrukken.

• Oplossing: Er werd een laagviskeuze CMC-coating in de coatingformulering opgenomen.

• Resultaat: De CMC verbeterde de waterretentie van de coatingkleur. Dit voorkwam dat het bindmiddel te snel in het papier trok, waardoor er meer bindmiddel op het oppervlak achterbleef. Het resultaat was een gladder oppervlak met uitstekende pickweerstand en scherpe printkwaliteit.

4. Kosteneffectiviteit en duurzaamheid

• Energie besparen: Door de afvoer aan de natte kant te verbeteren (bij gebruik met retentiehulpmiddelen), kan CMC het papier sneller helpen drogen, waardoor het stoomverbruik in het drooggedeelte wordt verminderd.

• Milieuvriendelijk: Nu de industrie zich afwendt van plastic coatings, biedt CMC een biologisch afbreekbaar, hernieuwbaar alternatief voor het creëren van barrière-eigenschappen in voedselverpakkingen.

Conclusie: het voordeel van 'vloeibare vezels'

Carboxymethylcellulose is een krachtig hulpmiddel voor de moderne papiermaker. Het maakt het gebruik van vezels van mindere kwaliteit mogelijk, terwijl de sterkte behouden blijft, en het creëert de hoogwaardige oppervlakteafwerking die moderne printers nodig hebben.

Bij Unionchem begrijpen we de hydrodynamica van de papiermachine. Wij bieden op maat gemaakte CMC-kwaliteiten die een balans bieden tussen viscositeit, zuiverheid en kosten.

Wilt u uw papierparameters verbeteren? Beoordeel onze CMC-specificaties van papierkwaliteit of neem contact op met ons technisch team voor een proefversie.

Veelgestelde vragen (FAQ)

Vraag 1: Hoe verbetert CMC de papiersterkte?

A: CMC verbetert de 'Droge sterkte'. Omdat CMC een vergelijkbare chemische structuur heeft als cellulose, adsorbeert het aan de vezels en creëert het extra waterstofbruggen daartussen. Hierdoor wordt het glasvezelnetwerk sterker, waardoor de trek- en barststerkte toeneemt.

Vraag 2: Kan CMC worden gebruikt voor voedselverpakkingspapier?

EEN: Ja. Zeer zuivere, geraffineerde CMC is niet giftig en wordt veel gebruikt in papier en karton dat met voedsel in contact komt. Het is een uitstekende filmvormer voor het creëren van vetbestendige barrières.

Vraag 3: Wat is het verschil tussen CMC 'Wet End' en 'Surface Sizing'?

A: 'Wet End' CMC wordt aan de pulpslurry toegevoegd voordat het papier wordt gevormd (meestal hogere viscositeit). 'Surface Sizing' CMC wordt met de lijmpers op het gedroogde vel papier aangebracht (meestal lage viscositeit) om het oppervlak af te dichten.

Vraag 4: Helpt CMC bij retentie?

A: Ja, maar indirect. Hoewel CMC anionisch is (zoals de vezels), helpt het bij gebruik in een systeem met kationische additieven (zoals kationisch zetmeel of PAE) bij het vormen van vlokken die fijne stoffen en vulstoffen vasthouden, waardoor de algehele First Pass Retention (FPR) wordt verbeterd.