Как функционира алуминиевият сулфат в хартиения индустрия?

Разбиране на вътрешното оразмеряване и ролята на алуминиевия сулфат

Вътрешният процес на засилване работи чрез модифициране на хартиените влакна, така че да абсорбират по-малко вода, което е от решаващо значение при производството на хартии, устойчиви на влага. Алуминиевият сулфат действа като вид лепило, което помага за закрепването на засилващи материали като смола към целулозните влакна чрез малките електрически заряди между частиците. Някои скорошни изследвания за продължителността на живот на хартията показват, че този метод прави голяма разлика за водонепроницаемостта, без да засяга качеството на печата на повърхността. Затова повечето производители разчитат силно на него както за писане, така и за различни видове опаковъчни материали, където защитата от влага има голямо значение.

Механизъм на алуминиев сулфат в системи за засилване със смола

Когато се комбинира със смола, алуминиевият сулфат реагира и образува алуминиева розинат — хидрофобно съединение, което се закрепва към целулозните влакна. Тази реакция създава микроскопично гладък повърхностен слой, подобряващ задържането на мастилото и намаляващо размазването по време на печат.

контрол на pH и оптимални условия за ефективно размеряване

Двойната роля на алуминиевия сулфат като регулатор на pH осигурява пулпата за производство на хартия да остане в идеалния диапазон (4,5–5,5) за образуване на комплекси от розин и алуминиев сулфат. По-ниските нива на pH ускоряват хидролизата, докато по-високото pH причинява преждевременно утаяване, което намалява ефективността на размеряването.

Подобряване на качеството на хартията: устойчивост на вода, качество на печата и издръжливост

Правилно размерената хартия притежава подобрена устойчивост към проникване на течности, по-ясна дефиниция на печата поради контролирано абсорбиране на мастило и намалено набъбване на влакната при влажни условия. Тези свойства позволяват на опаковъчните материали да запазят структурната си цялост по време на транспортиране и съхранение.

Многофункционални предимства на алуминиевия сулфат в мократа химия

Едновременна регулация на pH и неутрализация на заряда при производство на хартия

Сулфатът на алуминия изпълнява две критични функции в химията на мокрия участък. Той понижава рН на пулпата до оптималния диапазон 4,5–5,5 и неутрализира отрицателните заряди върху влакната и пълнителите чрез висока плътност на катионния заряд. Тази неутрализация на заряда намалява електростатичното отблъскване между частиците, създавайки благоприятни условия за ефективна флокулация и задържане.

Подобряване на задържането на пълнители и влакна чрез сулфат на алуминий

Чрез агрегиране на фини частици и колоидни вещества сулфатът на алуминия повишава степента на задържане на пълнители като карбонат на калция и диоксид на титана с до 15–20%. Този механизъм минимизира отпадъците от материали, подобрява еднородността на листа и намалява натоварването на системата за бяла вода — ключови фактори за икономически ефективно производство на висококачествени хартии.

Подобряване на дренажа, ефективността на сушенето и работоспособността на машината

Когато този съединение прояви магията си чрез флокулация, всъщност се образуват по-големи и по-порести влакнести мрежи, които позволяват водата да се оттича значително по-бързо по време на процеса на изработване на хартия. Говорим за подобрения в скоростта на дренажа между 12 и 18 процента. По-добрата структура означава, че материалът се суши по-бързо като цяло. Използва се и по-малко пара в онези големи сушилни. Има и друго предимство, което никой не бива да пренебрегва: при работа с висока скорост се случват по-малко скъсвания на лентата. Всички тези фактори заедно осигуряват реална икономия на енергийни разходи – около 6 до 10 процента годишно. Освен това производствените линии могат да произвеждат около 3 до 5 процента повече продукция на час на тези високоскоростни машини, без да натоварват прекомерно системата.

Усилване на хартиената структура: влакна, свързване и дългосрочна производителност

Влиянието на алуминиев сулфат върху свързването на влакната и порестата структура

Сулфатът на алуминия подобрява якостта на хартията, като променя електростатичните взаимодействия между целулозните влакна. Процесът включва положително заредени йони от сулфата, които неутрализират отрицателните повърхностни заряди на влакната. Това позволява на влакната да се подредят по-плътно, значително увеличавайки броя на местата за водородни връзки — с около 25 до 30 процента в сравнение с нетретирана пулпа. Докато порите между влакната намаляват средно с около 18 до 22 процента, хартията става по-плътна, като запазва известна гъвкавост. Този механизъм е химически аналогичен на напредналите обработки на влакна, използвани при производството на висококачествена хартия, като основната разлика е зависимостта от химични, а не от механични процеси.

Подобряване на якостта на опън, устойчивостта на скъсване и цялостността на листа

Когато усилваме влакнестата мрежа, всъщност наблюдаваме реално подобрение на якостта на хартията. Тестовете показват, че хартиите, обработени с точно определено количество алуминиев сулфат, имат около 35% по-добра якост на опън и почти двойно по-голяма устойчивост на разкъсване според стандарта на ISO. Какво прави този ефект толкова добър? Основно се случват три неща едновременно. Първо, първичните връзки между влакната стават по-силни. Второ, образуват се допълнителни йонни връзки в цялата хартиена плоча. И трето, разпределението на напрежението в материала при натоварване се подобрява значително. Всички три фактора, действащи заедно, правят голяма разлика за опаковъчни приложения, при които материалите трябва да издържат на тегло от надути кашони и различни видове напрежения по време на производствените процеси.

Поносимост и поведение при стареене на хартия, обработена с алуминиев сулфат

Тестове, симулиращи дългосрочно стареене, показват, че обработените хартии запазват около 85% от първоначалната си якост след време, еквивалентно на 30 години реално въздействие. Тези обработени проби постигат приблизително три пъти по-добри резултати в сравнение с необработените. рН буферните свойства на алуминиев сулфат помагат да се поддържа стабилен диапазон между 6,8 и 7,1, което спира разграждането поради киселина. В същото време се създават условия, при които досадните микроорганизми, хранещи се с целулоза, просто не могат да оцелеят. Като се има предвид цялата изследователска работа относно разграждането на архивна хартия, тази двойна защитна система решава около 72% от проблемите, причиняващи влошаване. За всеки, който има нужда да запази важни документи за няколко поколения напред, тази обработка наистина прави голяма разлика, като осигурява съхранение на записите значително по-дълго – с десетилетия повече, отколкото позволяват стандартните методи.

Контрол на смолата, смолни вещества и замърсители с алуминиев сулфат

Управление на депонирането на смола и смолни вещества в системи за целулоза и хартия

Сулфатът от алуминий действа срещу натрупването на смоли и смолисти вещества от дървесината, като неутрализира електрическите заряди. Когато дърветата се разграждат по време на преработка, те освобождават тези лепкави вещества, които в алкални условия придобиват отрицателни заряди. Това ги кара да се агрегират и покриват повърхностите на оборудването в цялата фабрика. Добавянето на йони Al3+ променя ситуацията към по-добро. Те всъщност разграждат фини частици от смола с размер под 1 микрометър, намалявайки количеството им, което се залепва за повърхности, с около половината до две трети при операциите по механично пулпиране. Вместо да се залепват за формиращите мрежи или сушилни барабани, където причиняват множество проблеми, обработените материали образуват съсиреци, които потъват в утаители. Хартиените фабрики, използващи този метод, съобщават, че почистват машините си на всеки 22 часа вместо на всеки 8, което означава по-малко спирания и по-доволен персонал по поддръжката.

Намаляване на лепкавите отлагания и минимизиране на прекъсванията на лентата по време на производство

При работа с рециклирани влакна химичната реакция между алуминиев сулфат и досадните свободни мастни киселини създава нелиепващи алуминиеви сапуни, които намаляват проблемите с лепкавостта с около 40% в сравнение със случая, когато изобщо не се прилага обработка. За хартиените фабрики това означава по-малко прекъсвания на лентата поради натрупване на смола, което всъщност е отговорно за приблизително една трета от всички непредвидени спирания в производствени центрове за контейнерна основа. Някои практически тестове също показват доста впечатляващи резултати. Фабриките, които смесват 0,9% алуминиев сулфат заедно с определени положително заредени полимери, успяват да уловят още първоначално около 93% от тези лепкави замърсители. Това им позволява да поддържат машините си в действие над 1500 метра в минута, без да спират и сменят грейда, което с течение на времето води до значителни икономии.

Приложения в различните видове хартия и предизвикателства при производството

Многостранността на алуминиевия сулфат обхваща различни видове хартия, като отговаря на критични изисквания за производителност, но същевременно поставя уникални експлоатационни аспекти.

Използване на алуминиев сулфат в хартия за печат, писане и опаковане

Премиум хартиите за печат и писане се възползват от алуминиев сулфат, тъй като той помага на мастилото по-добре да се закрепва към повърхността, като в същото време намалява дразнящите ефекти на размазване. Начинът, по който действа, всъщност е доста интересен – той регулира повърхностния заряд и подрежда влакната точно както трябва. Когато разгледаме опаковъчните материали, този химикал изпълнява различна, но не по-малко важна роля. Формованите целулозни контейнери имат нужда от допълнителна якост при влагата, а хранителните плоскости трябва да са устойчиви на мазнини, без да ги абсорбират. Алуминиевият сулфат осигурява необходимото усилване на тези продукти. Това, което прави този материал толкова ефективен при различните видове хартия, е естествената му връзка с целулозните влакна. Тази връзка осигурява последователно оразмеряване дори при бързи производствени линии, където се произвеждат кафява хартия за опаковане и хартия за капаци на кашони. Производителите харесват колко добре той постига баланса между осигуряване на здравина на хартията и възможността тя лесно да се огъва за нуждите на опаковането.

Устойчивост на влага при приложения на гофриран картон и подложки

Алуминиевият сулфат помага гофрираният картон да устои на деформации при висока влажност, тъй като създава здрави връзки между влакната и крахмалния лепил, използван при производството. Това става особено важно за пратки, превозвани зад граница, тъй като често се излагат на различни метеорологични условия по време на транспортирането. Пазарът иска все повече опаковки, устойчиви на влага, което означава, че хората обръщат по-голямо внимание на това колко добре алуминиевият сулфат взаимодейства със слоевете от рециклирана хартия. Проблемът е, че ако се добави прекалено много от този продукт, той всъщност може да затрудни разделянето на различните слоеве на картона по време на производствените процеси.

Оптимизация на дозирането и съвместимостта в бързодействащи хартиени фабрики

Съвременните фабрики работят на скорости над 1200 м/мин, което изисква прецизно дозиране на алуминиев сулфат (обикновено 0,8–2,5% от теглото на сухата влакно). Автоматизирани системи за наблюдение на рН сега синхронизират дозирането с вариациите в плътността на пулпа, намалявайки дефектите в листа с 18–23%.

Въздействие върху процесите на рециклиране и притеснения относно натрупването на алуминий

Въпреки че алуминиевият сулфат подобрява първоначалните качества на хартията, остатъчните алуминиеви йони в рециклираните влакна намаляват ефективността на процеса на деинкинг с 12–15% и ускоряват почервеняването при архивни хартии. Индустрията изследва двойни системи за задържане с калциев карбонат, за да ограничи натрупването на алуминий, без да жертва ефективността на размерирането.

ЧЗВ

Каква е основната функция на алуминиев сулфат при размерирането на хартия?

Алуминиевият сулфат действа като лепило в процеса на вътрешно размериране, закрепвайки размериращи материали като смола към целулозните влакна, като по този начин подобрява водонепроницаемостта и печатаемостта.

Как допринася алуминиевият сулфат за контрола на рН по време на производството на хартия?

Сулфатът на алуминия регулира рН в идеалния диапазон за образуване на розин-алуминиеви комплекси, осигурявайки ефективно премерване и предотвратявайки преждевременно утаяване.

Какви са ползите от сулфата на алуминия в производството на хартия?

Сулфатът на алуминия подобрява водонепропускливостта, качеството на печата, задържането на пълнителя, дренажа и якостта на опън, като намалява отпадъците от материали и скъсванията на лентата по време на производството.

Има ли опасения, свързани с сулфата на алуминия при процесите на рециклиране?

Да, остатъчните алуминиеви йони могат да намалят ефективността на деинкинга и да ускорят почервеняването на рециклираните влакна, което води до търсене на решения за ограничаване на натрупването на алуминий.