カルボキシメチルセルロース (カルボキシメチルセルロース、CMC) は、天然セルロースのエーテル誘導体です。白色またはわずかに黄色の粉末です。水溶性の陰イオン界面活性剤です。無臭、無味、無毒で、水溶性に優れています。、粘度、乳化、拡散、酵素耐性、安定性、環境への優しさにより、CMCは製紙、繊維、印刷と染色、石油、グリーン農業、ポリマー分野で広く使用されています。製紙業界では、CMC は長年にわたって表面サイズ剤やコーティング接着剤に広く使用されてきましたが、製紙ウェットエンド強化剤としては十分に開発および応用されていませんでした。
セルロースの表面はマイナスに帯電しているため、一般にアニオン性高分子電解質はセルロースを吸着しません。しかし、研究によると、CMC は元素無塩素漂白 (ECF) パルプの表面に付着し、紙の強度を高めることができることが示されています。さらに、CMC は分散剤でもあり、懸濁液中の繊維の分散を改善し、それによって紙に均一性をもたらします。程度の向上により紙の物理的強度も増加します。さらに、CMC のカルボキシル基は繊維上のセルロースの水酸基と水素結合を形成し、紙の強度を高めます。強化紙の強度は繊維表面のCMC吸着の程度と分布に関係し、繊維表面のCMC吸着の強さと分布は置換度（DS）と重合度（DP）に関係します。 CMCの。繊維の電荷、叩解度、pH、媒体のイオン強度などが繊維表面へのCMCの吸着量に影響し、紙の強度に影響を与えます。
この論文は、製紙ウェットエンド強化剤としての CMC の応用可能性を評価し、CMC の応用と合成の基礎を提供するために、CMC ウェットエンド添加プロセスの紙強度向上に対する影響とその特性に焦点を当てています。製紙のウェットエンドで。
1. CMC溶液の調製
5.0 g の CMC (完全に乾燥した、純粋な CMC に換算) を正確に量り、撹拌 (500 r/min) しながら 600 ml (50°C) の蒸留水にゆっくりと加え、溶液が透明になるまで撹拌を続け (20 分間)、放置します。室温まで冷却し、1L メスフラスコを使用して定容にし、濃度 5.0g/L の CMC 水溶液を調製し、後で使用するために室温の涼しい場所に 24 時間放置します。
実際の産業用途（中性製紙）と CMC 強化効果を考慮すると、pH が 7.5 の場合、紙シートの引張指数、破裂指数、引裂き指数、および折り畳み耐久性は、ブランク対照の対応する強度と比較して、それぞれ 16.4 増加します。サンプル。%、21.0%、13.2%、および 75% であり、明らかな紙の強化効果があります。後続の CMC 添加の pH 値として pH 7.5 を選択します。
2. 紙シートの強化に対するCMC投与量の影響
NX-800AT カルボキシメチルセルロースを追加します。添加量は 0.12%、0.20%、0.28%、0.36%、0.44% (絶対乾燥パルプの場合) です。他の同じ条件下で、CMCを添加しないブランクを対照サンプルとして使用した。
CMC含有量が0.12%の場合、結果は、紙シートの引張指数、破裂指数、引き裂き指数および折り曲げ強度が、ブランクサンプルと比較してそれぞれ15.2%、25.9%、10.6%および62.5%増加することを示しています。産業上の現実を考慮すると、低用量の CMC (0.12%) を選択した場合でも理想的な増強効果が得られることがわかります。
3. CMCの分子量が紙シートの強度に及ぼす影響
特定の条件下では、CMC の粘度は分子量の大小、つまり重合度を相対的に表します。紙料懸濁液に CMC を添加すると、CMC の粘度が使用効果に大きな影響を与えます。
0.2% NX-50AT、NX-400AT、NX-800AT カルボキシメチルセルロースの試験結果をそれぞれ追加し、粘度が 0 であることはブランクサンプルを意味します。
CMCの粘度が400～600mPa・sの場合、CMCの添加により良好な補強効果が得られます。
4. CMC強化紙の強度に及ぼす置換度の影響
ウェットエンドに添加するCMCの置換度は0.40～0.90の間で制御されます。置換度が高くなるほど、置換の均一性と溶解性が向上し、繊維との相互作用がより均一になりますが、それに応じて負電荷も増加し、CMC と繊維の組み合わせに影響を及ぼします [11]。同じ粘度の NX-800 および NX-800AT カルボキシメチル セルロースをそれぞれ 0.2% 添加した場合の結果を図 4 に示します。
破裂強度、引裂き強度、および折り曲げ強度はすべてCMC置換度の増加とともに減少し、置換度が0.6のときに最大に達し、ブランクサンプルと比較してそれぞれ21.0％、13.2％、および75％増加しました。これに比べ、置換度0.6のCMCは紙の強度を高める効果が高くなります。
5。結論
5.1 スラリーのウェットエンド系の pH は、CMC 強化紙シートの強度に重要な影響を与えます。ｐＨが６．５〜８．５の範囲では、ＣＭＣの添加により良好な強化効果が発揮され、ＣＭＣ強化は中性抄紙に適している。
5.2 CMC の量は CMC 紙の強度に大きな影響を与えます。CMC含有量の増加に伴い、紙シートの引張強さ、破裂抵抗、引裂き強さは最初に増加し、その後比較的安定する傾向が見られましたが、折り曲げ耐久性は最初に増加し、その後減少する傾向を示しました。添加量が０．１２％の場合、明らかな紙強化効果が得られる。
5.3CMC の分子量も紙の強化効果に大きな影響を与えます。粘度400～600mPa・sのCMCは良好なシート強化が可能です。
5.4 CMC 置換の程度は紙の強化効果に影響します。置換度０．６および０．９のＣＭＣは明らかに紙強度性能を向上させることができる。置換度０．９のＣＭＣよりも置換度０．６のＣＭＣの方が増強効果が高い。
投稿日時: 2023 年 1 月 28 日