مقدمة:

مع تطور العلوم والتكنولوجيا الحديثة ، أصبحت استخدامات الورق واسعة بشكل متزايد ، وبعضها يتطلب التطبيق والمعالجة تحت تأثير الماء. مثل ورق marime tharl ، ورق الخرائط الخاص ، ورق العملات ، ورق الملصقات الإعلانية ، ورق القطن الماص ، ورق مفرش المائدة ، ورق الترشيح الصناعي ، ورق أساسي للتصوير الفوتوغرافي ، ورق ترشيح الشاي ، إلخ.

من الضروري منح هذا النوع من أداء القوة الرطبة للورق ، أي إضافة عوامل مقاومة رطبة أثناء عملية صناعة الورق أو عملية التشطيب لمنح الورق قوة رطبة معينة.

ما هو عامل القوة الرطب؟

الألياف محبة للماء. بعد ترطيب الورق ، يغرق الماء بين جزيئات السليلوز الكبيرة ، مما يؤدي إلى قطع الروابط الهيدروجينية الأصلية للورق وربطها عبر جسور المياه ، مما يقلل بشكل كبير من قوة الورق.

عادةً ما يحتفظ الورق المبلل تمامًا بالماء بنسبة 4٪ إلى 10٪ من قوته الجافة الأصلية.

في هذه المرحلة ، سوف يتضرر شكل الصفحة الورقية بسبب قوة خارجية طفيفة.

بشكل عام ، يُطلق على عامل التقوية الذي يمكنه الحفاظ على قوة جافة تزيد عن 15٪ من الورق الأصلي ، بعد نقع الورق بالكامل بالماء ، عامل تقوية الورق الرطب ، ويُعرف أيضًا باسم عامل القوة الرطبة.

كيف يعمل عامل القوة الرطبة؟

توجد حاليًا آليتان لعوامل القوة الرطبة: نظرية الحماية ونظرية التحسين.

وفقًا لنظرية الحماية ، بعد إضافة عامل القوة الرطبة ، سيشكل الترابط الكيميائي بين الراتنجات بنية شبكة ملفوفة حول الهيميسليلوز. لن يتم تحلل هذه الرابطة الكيميائية المتقاطعة ، وبالتالي منع امتصاص الماء وتورم الهيميسليلوز والتخفيف من تقليل قوة الورق في ظل الظروف الرطبة.

وفقًا لنظرية التحسين ، فإن إضافة عامل القوة الرطبة تشكل رابطة كيميائية مع الألياف ، وفي نفس الوقت تقوي رابطة الهيدروجين الداخلية. تحتوي راتنجات المعالجة بالحرارة على مجموعات وظيفية عالية النشاط ، والتي تشكل رابطة تساهمية مع مجموعات الهيدروكسيل في الألياف. لن تنكسر الروابط التساهمية عن طريق ترطيب الورق.

النظريتان المذكورتان أعلاه ليستا متناقضتين. بالنسبة للعديد من عوامل القوة الرطبة ، غالبًا ما تعمل النظريتان في نفس الوقت.

ما هي المعززات شائعة الاستخدام ؟

في الوقت الحاضر ، عوامل التعزيز المستخدمة في صناعة الورق هي راتنجات البولي أميد إبيكلوروهيدرين (المشار إليها فيما يلي باسم راتينج PAE) ، وراتنج الميلامين فورمالدهيد (المشار إليه فيما يلي براتنج MF) ، وراتنج اليوريا فورمالدهايد (المشار إليه فيما بعد براتنج UF).

Polyamide epichlorohydrin (PAE): راتينج PAE عبارة عن مادة صلبة بالحرارة ويمكن بلمرتها إلى مادة قابلة للذوبان في الماء عن طريق التسخين. لذلك ، يجب أن تكون درجة حرارة التخزين أقل من 30 درجة مئوية. يجب تخزين PAE في ظروف حمضية لمنع تكوين مجموعات الإيبوكسي ، ويجب إضافة القلويات أثناء الاستخدام.

يشكل الإيبوكسي وهيدروكسيل الألياف هيكلًا متصالبًا لإنتاج القوة الرطبة المطلوبة. عندما تكون قيمة الأس الهيدروجيني للمحلول أكبر من 5.0 ، يحدث الجل في المحلول المخفف. من أجل الحفاظ على استقرار الراتنج ، يجب تحمض راتينج PAE إلى درجة حموضة 3.5 ~ 6.0 في نهاية التحضير.

يمكن لراتنج PAE اختيار عامل تقوية أنيوني لمشاركته معه ، والذي يمكن أن ينتج عنه بسهولة تأثير معزز. الراتنجات الأنيونية الفعالة هي APAM و carboxymethyl cellulose أو اللاتكس الأنيوني.

راتنجات اليوريا فورمالدهايد (UF): راتينج اليوريا فورمالدهايد عبارة عن مادة راتنجية تتكون من التكثيف المتعدد لـ CO (NH2) 2 والفورمالديهايد (CH2O). أثناء عملية التكثيف المتعدد ، يزداد الوزن الجزيئي ، وتزداد لزوجة وسط التفاعل باستمرار ، ويستمر التفاعل. الراتينج يصبح غير قابل للذوبان في الماء. لذلك ، يمكن أن يحصل تفاعل التكثيف المتعدد على منتجات قابلة للذوبان في الماء ومذيبات عضوية قابلة للذوبان وفقًا للظروف الخاضعة للرقابة.

تستخدم راتنجات اليوريا فورمالدهايد والميلامين فورمالدهايد على نطاق واسع في الصناعة. بالإضافة إلى إضفاء القوة على الورق ، يمكنهم أيضًا زيادة مقاومة التآكل ، ومقاومة الطي ، والاستطالة ، وقوة تمزق الورق الرطب ، واستقرار انكماش الويب.

أظهرت التجارب أنه عند استخدام راتنج الميلامين في الخزان ، كلما كان وقت المعالجة أقصر للراتنج ، زادت مقاومة الرطوبة. يزداد الاختلاف في القوة الرطبة مع زيادة إضافة الراتنج.

عند استخدام الراتنج في الخزان ، فإن نسبة المجموعة الأمينية إلى الفورمالديهايد لها تأثير على كفاءة مقاومة الرطوبة. كلما زاد محتوى الفورمالديهايد ، زادت كفاءة مقاومة الرطوبة.

راتنجات الميلامين (MF): يشير راتنجات الميلامين إلى مادة راتنجية تتكون من التكثيف المتعدد للميلامين C3N3 (NH2) 3 والفورمالديهايد (CH2O).

تتشابه خصائصه مع خصائص راتنج اليوريا فورمالدهايد ، وكلاهما ينتمي إلى فئة الراتينج الأميني.

يمكن أن يتفاعل مع ستة جزيئات فورمالدهايد لتشكيل هيكساميثيلم إيلامين.

يمكن أن يؤدي تطبيق راتنج الميلامين القابل للذوبان في الماء على اللب في الخافق إلى تحسين القوة الرطبة للورق.

بسبب الشحنات المختلفة بين راتنجات الميلامين وألياف اللب ، فإن الراتينج يلتصق بسطح الألياف بسبب الجاذبية الكهروستاتيكية. وبالتالي ، فإنه يزيد من قوة الربط بين الألياف ويقلل من تشوه الورق.

بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي اللب على راتنج الميلامين ، مما يقلل من انتفاخ الألياف. هذا هو السبب الأساسي لتقليل تشوه الورق أثناء فترات الجفاف والرطوبة. انخفاض في انتفاخ تشوه يعني زيادة في قوة الرطب.

البولي إيثيلين أمين (PEI): الطريقة الأصلية لتصنيع مونومر البولي إيثيلين أمين هو تفاعل إيثانول أمين مع حمض الكبريتيك لتوليد حمض أمينو إيثيل سلفوريك. ثم يتم تحقيق ذلك بإضافة قلوي لتحويله إلى إيثيلين أمين ، والتحكم في تفاعل البلمرة ، واستخدام محفزات حمضية مختلفة. سمية المونومر قوية جدا ، لكن البوليمر مادة آمنة.

تشبه آلية عمل البولي إيثيلين أمين آلية عمل راتنجات UF و MF الأنيونية ، ولكن مستوى القوة الرطبة الناتج أقل من راتنجات التصلد بالحرارة.