CMC para a indústria de papel: aumentando a resistência e o dimensionamento da superfície

Na indústria do papel, a margem entre uma folha premium e uma folha rejeitada reside frequentemente nos aditivos. Os fabricantes de papel estão constantemente equilibrando a necessidade de velocidades mais altas das máquinas com a demanda por papéis mais resistentes e macios.

A carboximetilcelulose (CMC) é frequentemente chamada de “fibra líquida” devido à sua semelhança química com a polpa de celulose. Isto o torna um dos aditivos mais eficazes para aumentar a resistência a seco e modificar a reologia do revestimento..

No entanto, o CMC usado na parte úmida é muito diferente do CMC usado na prensa de colagem. Escolher a viscosidade ou o grau de substituição errado pode causar formação de espuma, má retenção ou manchas no revestimento. Aqui está um guia para selecionar o CMC certo para sua fábrica de papel.

1. O duplo papel do CMC na fabricação de papel

O CMC é versátil porque pode ser aplicado em duas etapas diferentes da máquina de papel.

A. Adição de extremidade úmida (resistência interna)

• O objetivo: unir as fibras dentro da folha.

• O Mecanismo: CMC é aniônico. Quando usado com uma resina catiônica resistente à umidade ou amido, forma um complexo que une as fibras.

• O benefício: melhora significativamente a resistência à tração e à ruptura . Também atua como agente dispersante, auxiliando na distribuição uniforme das fibras para uma formação de folha mais uniforme.

B. Dimensionamento e revestimento de superfície (o acabamento perfeito)

• O objetivo: selar a superfície e controlar a absorção de água/óleo.

• O Mecanismo: O CMC forma um filme contínuo e resistente na superfície do papel.

• O benefício: melhora a resistência à separação (evitando que as fibras superficiais sejam arrancadas durante a impressão) e reduz a porosidade. Nas cores de revestimento, atua como Agente de Retenção de Água , evitando que o ligante migre muito rapidamente para o papel base.

(Explore nossos tipos de papel especializados em nosso Lista de produtos de carboximetilcelulose (CMC) .)

2. Principais fatores de seleção para fabricantes de papel

Para otimizar o desempenho, você deve combinar o grau de CMC com o ponto de aplicação específico.

Fator 1: Viscosidade vs. Aplicação

• Para Wet End: A viscosidade média a alta é frequentemente preferida para maximizar a ligação das fibras.

• Para dimensionamento de superfície: Baixa viscosidade é crítica. Você precisa que a solução penetre levemente na superfície do papel e funcione com alto teor de sólidos sem respingar na prensa de colagem.

• Para Revestimento: É necessária uma reologia específica para garantir que a lâmina de revestimento funcione suavemente (alta estabilidade ao cisalhamento).

Fator 2: Pureza e Teor de Sal

• O padrão: Embora o CMC de nível técnico seja mais barato, o CMC refinado (mín. 98% ou 99,5%) está se tornando o padrão para máquinas de alta velocidade.

• Por quê: Impurezas (como sais) em qualidades inferiores podem causar corrosão na máquina ou afetar a eficiência de outros aditivos químicos. A alta pureza garante uma 'Operabilidade' consistente.

Fator 3: Grau de Substituição (DS)

• O Impacto: DS afeta a solubilidade e a formação de filme.

• Recomendação: Um DS de 0,7 a 0,9 é padrão. Entretanto, para colagem de superfícies onde é necessária uma excelente formação de filme para bloquear óleo ou graxa (por exemplo, em embalagens de alimentos), um DS mais alto pode ser benéfico para uma melhor uniformidade.

3. Estudos de Caso: Força e Suavidade

Estudo de caso 1: Aumentando a resistência do papelão ondulado

• Desafio: Um fabricante de papelão reciclado estava lutando contra a baixa resistência à ruptura (Mullen) devido à má qualidade das fibras recicladas.

• Solução: Eles adicionaram um CMC Unionchem de média viscosidade à extremidade úmida.

• Resultado: O CMC melhorou a ligação fibra a fibra. A resistência à ruptura aumentou em 15%, permitindo que a fábrica utilizasse uma porcentagem maior de resíduos de papel mais baratos e de menor qualidade, sem sacrificar a qualidade.

Estudo de caso 2: Melhorando a qualidade de impressão em papel revestido

• Desafio: Um produtor de papel revestido enfrentou problemas com 'manchas' (densidade de impressão irregular) e poeira durante a impressão offset.

• Solução: Incorporou um CMC de grau de revestimento de baixa viscosidade na formulação do revestimento.

• Resultado: O CMC melhorou a retenção de água da cor do revestimento. Isso evitou que o aglutinante penetrasse no papel muito rapidamente, deixando mais aglutinante na superfície. O resultado foi uma superfície mais lisa com excelente resistência à picada e qualidade de impressão nítida.

4. Custo-benefício e sustentabilidade

• Economia de energia: Ao melhorar a drenagem na parte úmida (quando usado com auxiliares de retenção), o CMC pode ajudar o papel a secar mais rapidamente, reduzindo o consumo de vapor na seção de secagem.

• Ecológico: À medida que a indústria se afasta dos revestimentos plásticos, o CMC oferece uma alternativa biodegradável e renovável para criar propriedades de barreira em embalagens de alimentos.

Conclusão: a vantagem da “fibra líquida”

A carboximetilcelulose é uma ferramenta poderosa para o fabricante de papel moderno. Ele permite o uso de fibras de qualidade inferior, mantendo a resistência, e cria o acabamento superficial premium exigido pelas impressoras atuais.

Na Unionchem , entendemos a hidrodinâmica da máquina de papel. Oferecemos classes de CMC personalizadas que equilibram viscosidade, pureza e custo.

Precisa melhorar os parâmetros do seu papel? Revise nosso Especificações CMC de grau de papel ou entre em contato com nossa equipe técnica para um teste.

Perguntas frequentes (FAQ)

Q1: Como o CMC melhora a resistência do papel?

R: O CMC melhora a 'Resistência à Seca'. Como o CMC tem uma estrutura química semelhante à da celulose, ele é adsorvido nas fibras e cria ligações de hidrogênio adicionais entre elas. Isso torna a rede de fibra mais forte, aumentando a resistência à tração e ao rompimento.

Q2: O CMC pode ser usado para papel para embalagens de alimentos?

R: Sim. O CMC refinado de alta pureza não é tóxico e é amplamente utilizado em papel e cartão para contato com alimentos. É um excelente formador de filme para criar barreiras resistentes a gorduras.

Q3: Qual é a diferença entre 'Wet End' e 'Surface Sizing' CMC?

R: O CMC 'Wet End' é adicionado à pasta de celulose antes que o papel seja formado (geralmente com viscosidade mais alta). 'Dimensionamento de superfície' O CMC é aplicado à folha de papel seca na prensa de colagem (geralmente de baixa viscosidade) para selar a superfície.

P4: O CMC ajuda na retenção?

R: Sim, mas indiretamente. Embora o CMC seja aniônico (como as fibras), quando usado em um sistema com aditivos catiônicos (como amido catiônico ou PAE), ele ajuda a formar flocos que retêm finos e cargas, melhorando a retenção geral da primeira passagem (FPR).