Kuidas toimib alumiiniumsulfaat paberitööstuses?

Sisemise suurdamise mõistmine ja alumiiniumsulfaadi roll

Sisemine suuruse andmise protsess toimib nii, et muudetakse paberi kiud, et need imendaksid vähem vett, mis on eriti oluline niiskust takistava paberi valmistamisel. Alumiiniumsulfaat (alum) toimib liimi moodi, aitades kinnitada suuruse andmise materjale, nagu rösiini, tselluloosikiududele nende osakeste vaheliste väikeste elektrilaengute kaudu. Mõned hiljutised paberikulumise testid näitavad, et see meetod teeb suurt vahet veekindluses, samas ei mõjuta negatiivselt trükkimisomadusi. Seetõttu loovad enamik tootjaid sellele suuresti laiene kirjapaberite ja erinevate pakendimaterjalide puhul, kus niiskusest kaitse on eriti oluline.

Alumiiniumsulfaadi mehhanism rösini-põhistes suuruse andmise süsteemides

Koos rösiniga reageerides moodustub alum alumiiniumrösinäädi – hüdrofoobse ühendi, mis kinnitub tselluloosile. See reaktsioon loob mikroskoopiliselt sileda pindkihi, parandades tindi hoidmist ja vähendades trükkimisel tindihargnemist.

pH kontroll ja optimaalsed tingimused tõhusaks suuruseks tegemiseks

Alumiiniumsoola topeltefekt pH regulaatorina tagab, et paberitootmise segu jääks ideaalsete vahemikku (4,5–5,5), et moodustuks rosiin-alumiiniumkomplekse. Madalam pH kiirendab hüdrolüüsi, samas kui kõrgem pH põhjustab varajast sadestumist, mõlemad vähendades suuruseks tegemise tõhusust.

Paberi omaduste parandamine: veekindlus, trükikvaliteet ja vastupidavus

Õigesti suuruseks tehtud paberid on paremini kaitstud vedeliku tungimise eest, nende printimispiirid on täpsemad kontrollitud tinti imendumise tõttu ning kiud ei paisu niiskel ilmal. Need omadused aitavad pakenditel säilitada oma struktuurilist tugevust transpordi ja ladustamise ajal.

Alumiiniumsulfaadi mitmefunktsionaalsed eelised niiskeotsa keemias

Samal ajal toimuv pH reguleerimine ja laengute neutraliseerimine paberitootmis

Alumiiniumsulfaat täidab niiskeotsa keemias kaht olulist funktsiooni. See alandab pulbri pH-d optimaalsesse vahemikku 4,5–5,5 ja neutraliseerib kiudude ning täiteainete negatiivseid laenguid oma kõrge katioonilise laengutiheduse tõttu. See laengute neutralisatsioon vähendab osakeste vahelist elektrostaatilist tõukumist, lootes soodsad tingimused efektiivseks flokkulatsiooniks ja retentsiooniks.

Täiteainete ja kiudude retentsiooni parandamine alumiiniumsulfaadi abil

Koaguleerides peenosakesi ja kolloidsiseseid aineid, suurendab alumiiniumsulfaat selliste täiteainete nagu kaltsiumkarbonaat ja tiidioksiid retsptsioonikiirust kuni 15–20%. See mehhanism vähendab materjalikaotust, parandab lehe ühtlust ja vähendab valgetevesisüsteemi koormust – olulised tegurid kõrgkvaliteediliste paberite majanduslikus tootmises.

Drenaaži, kuivatamise efektiivsuse ja masina töökindluse parandamine

Kui see ühend flokkulatsiooni kaudu oma maagiat teeb, loob ta tegelikult suuremaid, õhemaid kiudvõrke, mis lasevad veele lehe tootmisel palju kiiremini ära drenaažida. Räägime drenaažikiiruse parandamisest umbes 12–18 protsendi võrra. Parema struktuuri tõttu kuivab materjal üldiselt kiiremini. Samuti kulub nendes suurtes kuivatites vähem aurut. Ja siin on veel üks boonuselement, mida keegi ei soovi tähelepanuta jätta: kiirusel tekib vähem ribalõike. Kõik need tegurid kokku annavad tõelise säästu energiakuludes – aastas säästetakse umbes 6–10 protsenti. Lisaks saab tootmismaskiinidel välja pigem 3–5 protsenti rohkem toodet tunnis, ilma et kõrgkiirusrežiimil midagi probleeme tekkiks.

Paberi struktuuri tugevdamine: kiud, sidemed ja pikaajaline toimivus

Alumiiniumsulfaadi mõju kiudude sidumisele ja poorstruktuurile

Alumiiniumsulfaat suurendab paberi tugevust, muutes tselluloosikiudude vahelisi elektrostaatilisi vastastikmõjusid. Protsess hõlmab positiivselt laetud ioonide neutraliseerimist sulfaadist kiudude negatiivsete pinnalaengute suhtes. See võimaldab kiududel paikneda tihedamalt, suurendades oluliselt vesiniksidemete tekkimiseks sobivaid kohasid umbes 25–30 protsendi võrra võrrelduna töötlemata pulgapulgaga. Kui kiudude vaheline pooride suurus kahaneb keskmiselt ligikaudu 18–22 protsenti, muutub paber tihedamaks, säilitades siiski teatud paindlikkuse. See mehhanism on keemiliselt analoogne kõrge jõudlusega paberi tootmisel kasutatavatele täiustatud kiulu töötlemise meetoditele, kus peamine erinevus seisneb keemiliste protsesside kasutamises mehaaniliste asemel.

Tõmbekindluse, rebimistakistuse ja lehe terviklikkuse parandamine

Kui tugevdame kiudvõrku, siis näeme tegelikult ka reaalseid parandusi paberi tugevuses. Testid näitavad, et alumiiniumsulfaadiga just sobivas koguses töödeldud paberil on ISO standardite kohaselt umbes 35% parem venituskindlus ja peaaegu kaks korda suurem rebimiskindlus. Mis teeb selle nii hästi töötavaks? Toimub tegelikult kolm asja üheaegselt. Esiteks muutuvad kiudude vahelised primaarsed sidemed tugevamaks. Teiseks moodustuvad paperialuse enda sees lisaks ioonilised ühendused. Kolmandaks paraneb oluliselt pinge levimine materjalis koormuse korral. Kõik kolm tegurit toimivad koos ning pakuvad suurt erinevust pakendusrakendustes, kus materjalidel peab olema võime taluda mahalaadimisel tekkevaid koormusi ja kõiki sorts tootmisprotsesside käigus esinevaid koormusi.

Alumiiniumsulfaadiga töödeldud paberi vastupidavus ja vananemiskäitumine

Pikaaegse vananemise modelleerivad testid näitavad, et töödeldud paberid säilitavad umbes 85% oma algsest tugevusest pärast seda, mis vastaks 30 aastasele reaalajas kokkupuutel. Need töödeldud proovid olid mittetöödeldute omadest ligikaudu kolm korda paremad. Alumiiniumsulfaadi pH-puhveromadused aitavad hoida stabiilset vahemikku 6,8–7,1, mis takistab happelise lagunemise toimumist. Samal ajal tekivad sellised tingimused, kus need igavad mikroobid, mis söövad tselluloosi, lihtsalt ei suuda ellu jääda. Vaadates kogu uuringut arhiivipaberi degradatsioonist, lahendab see kaheastmeline kaitssüsteem umbes 72% probleemidest, mis põhjustavad halvenemist. Igal, kes peab säilitama olulisi dokumente mitme põlvkonna vältel, teeb see töötlus tõepoolest erinevuse, võimaldades hoida andmeid palju kauemaks täiendavateks kümnenditeks võrreldes tavapäraste meetoditega.

Tõrje, tärklise ja saasteainete kontrollimine alumiiniumsulfaadiga

Tõrje ja tärklise sadestumise juhtimine massi- ja paberisüsteemides

Alumiiniumsulfaat toimib puidu kleepuvate kiiv- ja smoolkooslite vastu, neutraliseerides elektrilaengud. Kui puud lagunevad töötlemise käigus, vabanevad nende kleepuvad ained, mis aluselistes tingimustes saavad negatiivse laengu. See põhjustab nende kokkukleepumist ning seadmete pindade katmist kogu tehases. Al3+ ioonide lisamine muudab olukorda märkimisväärselt paremaks. Need ioonid lagundavad tõesti väikesed, alla 1 mikromeetri suurused kiivosakesed, vähendades nende kleepumist umbes poole või kaks kolmandikku mehaanilise pulbritegemise protsessis. Asemel, et kinnituda vormivõrgule või kuivatusbuntidele, kus need põhjustavad palju probleeme, moodustavad töödeldud materjalid aglomeroodid, mis settivad settititesse. Paberitehased, kes seda meetodit kasutavad, teatavad, et nad puhastavad oma masinaid iga 22 tunni tagant, mitte vaid 8 tunni tagant, mis tähendab vähem seiskamisi ja rõõmsamat hoolduspersonalit.

Kleepuvate sadenete vähendamine ja ribapurrupruid tootmisel minimeerimine

Kui töödeldakse taaskasutatud kiude, siis väävelhappealumi ja tõrksate vabade rasvhappede vaheline keemiline reaktsioon tekitab mittekleivaid alumiiniumisooli, mis vähendavad kleepuvusprobleeme umbes 40% võrrelduna olukorraga, kus üldse mingit töötlemist ei toimu. Sellest järeldub, et paberivabrikutes tekib vähem ribapurunemisi liimi kogunemise tõttu, mis tegelikult põhjustab ligikaudu ühe kolmandiku kõigist ootamatutest seiskannetest konteinerplaadi tootmises. Ka reaalsetes katsetes on saavutatud päris muljetavaldavaid tulemusi. Vabrikud, mis segavad 0,9% väävelhappealumi teatud positiivselt laetud polümeeridega, suudavad juba algusest peale kinni püüda umbes 93% neist kleivatest saasteainetest. See võimaldab neil hoida oma masinaid töös rohkem kui 1500 meetri minutis, ilma et oleks vaja peatuda ja vahetada sorti, mis aja jooksul tõesti kokku mängib.

Rakendused erinevates pabersordis ja tootmisega kaasnevates probleemides

Alumiiniumsulfaadi mitmekülgsus ulatub erinevate paberikvaliteetide vahel, kinnitades olulisi toimivusnõudeid, samal ajal kui see seab endale unikaalsed toimimistingimused.

Alumiiniumsulfaadi kasutamine trüki-, kirjutus- ja pakendipaberites

Premium trükki- ja kirjutuspabereid kasutatakse alumiiniumsulfaati, kuna see aitab tindil paremini pinnale kinni hoida ning vähendab need tüütud levivuseefektid. Selle tööpõhimõte on tegelikult üsna huvitav – see reguleerib pinnalaengut ja justkui joondab kiud õigesti. Kui vaadata pakendimaterjale, siis mängib see sama keemiline aine erineva, ent samasuguse olulise rolli. Vormitud pulbist konteineritel on vaja niiskeks olekuks lisatugevust, toiduplaadid peavad vastu rasvale, ilma et seda imendaksid. Alumiiniumsulfaat annab nendele toodetele vajaliku tugevdamise. Selle aine erakordseks omaduseks erinevate paberi liikide puhul on selle loomulik seos tselluloosikiududega. See ühendus tagab järjepideva suuruse isegi kiiretes tootmismissioonides, kus valmistatakse kraftpakkipaberit ja konteineriplaate. Tootjad hindavad, kuidas see aine suudab leida tasakaalu paberi vastupidavuse ja paindlikkuse vahel, mis on oluline pakendite tarbeks.

Kilekile ja kattekile rakendused niiskusekindluses

Alumiiniumsulfaat aitab kilekille vastu pidada kujumuutustele niiske ilmaga, sest see loob tugevad sidemed kiudude ja tootmisel kasutatava tärklisekleebi vahel. See on eriti oluline mere transiidil saadetavate pakkide puhul, kuna need läbivad sageli erinevaid ilmastikutingimusi transportimise jooksul. Turul on suurem nõudlus niiskusekindla pakendite järele, mistõttu hinnatakse üha rohkem alumiiniumsulfaadi sobivust taaskasutatud paberkihtidega. Probleemiks on aga see, et liiga suur selle aine kogus võib tegelikult raskendada erinevate kilekille kihtide eraldamist tootmisprotsesside ajal.

Annuse optimeerimine ja ühilduvus kiiretes paberi tehastes

Modernmahlad töötavad kiirustel üle 1 200 m/min, nõudes täpset alumiiniumsulfaadi doosimist (tavaliselt 0,8–2,5% kuiva kiudkaalu kohta). Automatiseeritud pH-jälgimissüsteemid sünkroniseerivad doosimise pulbikonsistentsi muutustega, vähendades lehepuudusi 18–23%.

Mõju ringlusprotsessidele ja muresid alumiiniumi kogunemise pärast

Kuigi alumiiniumsulfaat parandab esialgset paberi toime, vähendavad taaskasutatud kiududes jääkinud alumiiniumioonid deinkingu tõhusust 12–15% ja kiirendavad arhiivpaberites kollastumist. Tööstus uurib kahe retentsioonisüsteemi kasutamist koos kaltsiumkarbonaadiga, et piirata alumiiniumi kogunemist, samal ajal säilitades suuruse tõhususe.

KKK

Mis on alumiiniumsulfaadi peamine funktsioon paberi suuruses?

Alumiiniumsulfaat toimib sisemise suuruse protsessis liimi moodi, kinnitades suuruseaineid nagu rosiin tselluloosikiududele, parandades veekindlust ja trükisobivust.

Kuidas aitab alumiiniumsulfaat kaasa pH reguleerimisele paberi tootmisel?

Alumiiniumsulfaat reguleerib pH-i ideaalse vahemiku piires roosiin-aluum komplekside moodustumiseks, tagades tõhusa suuruse ja ennetamaks varajast sadestumist.

Millised on alumiiniumsulfaadi eelised paberi tootmisel?

Alumiiniumsulfaat parandab veekindlust, trükkimiskvaliteeti, täitematerjali retentsiooni, drenaaži ja tõmbekindlust, samal ajal vähendades materjalikadusid ja ribade katkemisi tootmisel.

Kas alumiiniumsulfaadiga seotud probleeme ilmneb ringlussevõtuprotsessides?

Jah, jäädalumiiniumiioonid võivad vähendada deinkingu tõhusust ja kiirendada ringlussevõetud kiudude kollastumist, mistõttu otsitakse lahendusi alumiiniumi kogunemise piiramiseks.