製紙業界で使用されるナトリウムCMC

カルボキシメチルセルロースナトリウム (CMC) は、製紙業界を含むさまざまな業界で多数の用途がある多用途の添加剤です。その独特の特性と機能により、製紙プロセスに不可欠な要素となり、紙および板紙製品の品質、性能、持続可能性に貢献します。この包括的なガイドでは、その機能、利点、用途、紙の生産と特性に及ぼす影響など、製紙業界における CMC ナトリウムの役割を探ります。

カルボキシメチルセルロースナトリウム (CMC) の紹介:

カルボキシメチルセルロースナトリウム (CMC) は、植物の細胞壁に含まれる天然の多糖類であるセルロースに由来する水溶性ポリマーです。CMC は、セルロースを水酸化ナトリウムとモノクロロ酢酸で処理することによって生成され、独特の特性を持つ化学的に修飾された化合物が得られます。CMCは粘度が高く、保水性、造膜性に優れ、他素材との相溶性にも優れているのが特徴です。これらの特性により、CMC は食品、医薬品、化粧品、繊維、製紙などのさまざまな業界の幅広い用途に適しています。

製紙プロセスの概要:

製紙におけるCMCナトリウムの具体的な役割を掘り下げる前に、製紙プロセスを簡単に振り返ってみましょう。製紙には、パルプ化、紙形成、プレス、乾燥、仕上げなどのいくつかの一連のステップが含まれます。各段階の概要は次のとおりです。

パルプ化: セルロース繊維は、機械的または化学的なパルプ化プロセスを通じて木材、再生紙、またはその他の原材料から抽出されます。
紙の形成: パルプ化された繊維を水に懸濁させて、パルプとして知られる繊維状のスラリーまたは懸濁液を形成します。次に、パルプは移動する金網または布の上に堆積され、そこで水が排出され、濡れた紙のシートが残ります。
プレス: 湿った紙シートを一連のプレスローラーに通して、余分な水を除去し、繊維を固めます。
乾燥: プレスされた紙シートは、残留水分を除去し、紙を強化するために熱および/または空気を使用して乾燥されます。
仕上げ: 乾燥した紙は、所望の特性や仕様を達成するために、コーティング、カレンダー加工、切断などの追加のプロセスを経ることがあります。

製紙におけるカルボキシメチルセルロースナトリウム(CMC)の役割:

ここで、製紙プロセスのさまざまな段階における CMC ナトリウムの具体的な機能と利点を調べてみましょう。

1. 貯留と排水の補助:

製紙における CMC ナトリウムの主な機能の 1 つは、保持力と排水助剤としての役割です。CMCナトリウムがこの側面にどのように貢献するかは次のとおりです。

歩留まり向上剤: CMC ナトリウムは、紙パルプ中の微細繊維、充填剤、添加剤の歩留まりを向上させることで歩留まり向上剤として機能します。その高分子量と親水性により、セルロース繊維やコロイド粒子の表面に吸着し、形成中の紙シート内での保持力が向上します。
排水助剤: CMC ナトリウムは、紙パルプからの水の排水速度を向上させることにより、排水助剤としても機能します。より開放的で多孔質な紙の構造を作成するのに役立ち、紙の形成中にワイヤーメッシュや布地を通して水がより効率的に排出されるようになります。これにより、製紙プロセスにおける脱水が速くなり、エネルギー消費が削減され、機械効率が向上します。

2. 強度と結合剤:

CMCナトリウムは製紙における強度および結合剤として機能し、紙シートに凝集性と完全性を与えます。紙の強度を高める仕組みは次のとおりです。

内部結合: ナトリウム CMC は、紙パルプ内のセルロース繊維、フィラー粒子、およびその他の成分と水素結合を形成します。これらの結合は、紙のマトリックスを強化し、繊維間の結合を改善するのに役立ち、その結果、完成した紙の引張強度、引裂き強度、および破裂強度の特性が向上します。
繊維結合: CMC ナトリウムは繊維結合剤として機能し、個々のセルロース繊維間の接着を促進し、紙の形成やその後の加工段階での繊維の崩壊や分離を防ぎます。これにより、紙の構造的完全性と寸法安定性が向上し、破れ、毛羽立ち、粉塵のリスクが軽減されます。

3. 表面のサイジングとコーティング:

CMC ナトリウムは、紙の表面特性と印刷適性を改善するために、表面サイジングとコーティング配合物に使用されます。紙の表面品質を向上させる仕組みは次のとおりです。

表面サイズ剤: ナトリウム CMC は、紙の表面強度、平滑性、およびインク受容性を高めるための表面サイズ剤として適用されます。紙シートの表面に薄く均一な膜を形成し、空隙率を低減し、表面の均一性を向上させます。これにより、インクの保持力が向上し、印刷品質がより鮮明になり、印刷された画像やテキストのフェザリングやにじみが軽減されます。
コーティングバインダー: CMCナトリウムは紙コーティング配合物のバインダーとして機能し、特定の機能的または美的特性を達成するために紙の表面に塗布されます。顔料粒子、充填剤、その他のコーティング成分を紙の表面に結合させるのに役立ち、滑らかで光沢のある、またはマットな仕上がりを形成します。CMC ベースのコーティングは、紙の光学特性、表面光沢、印刷適性を向上させ、高品質の印刷および包装用途に適しています。

4. 定着補助剤:

CMC ナトリウムは製紙プロセスにおける保持助剤として機能し、紙パルプ中の微粒子、繊維、添加剤の保持力を向上させます。その高分子量および水溶性の性質により、セルロース繊維およびコロイド粒子の表面に吸着することができ、それによって形成中の紙シート内での保持力が向上します。これにより、完成した紙の形成、均一性、および強度特性が向上します。

5.レオロジー特性の制御:

CMC ナトリウムは、紙パルプとコーティングのレオロジー特性の制御に役立ち、加工性と性能を向上させます。レオロジーにどのような影響を与えるかは次のとおりです。

粘度制御: CMC ナトリウムは粘度調整剤として機能し、紙パルプとコーティング配合物の流動挙動と粘稠度を制御します。これは懸濁液に擬似塑性またはずり減粘特性を与えます。つまり、懸濁液の粘度はせん断応力下 (混合中またはポンプ輸送中など) で低下し、静止すると回復します。これにより、材料の取り扱い、ポンピング、塗布が容易になり、プロセス効率と製品品質が向上します。
増粘剤: CMC ナトリウムは、紙のコーティングや配合物において増粘剤として機能し、粘度を高め、安定性と被覆率を向上させます。紙表面へのコーティングの流れと堆積を制御し、均一な厚さと分布を確保します。これにより、紙の光学特性、印刷適性、表面仕上げが向上し、さまざまな印刷や包装用途に適したものになります。

カルボキシメチルセルロースナトリウム (CMC) の製紙における応用:

ナトリウム CMC は、さまざまなグレードや種類の紙製品にわたるさまざまな製紙用途に使用されます。一般的なアプリケーションには次のようなものがあります。

印刷用紙および筆記用紙: CMC ナトリウムは、コピー用紙、オフセット用紙、コート板紙などの印刷用紙および筆記用紙の表面サイジングおよびコーティング配合物に使用されます。印刷適性、インク保持性、表面の平滑性が向上し、より鮮明で鮮やかな印刷画像と文字が得られます。
包装紙: CMC ナトリウムは、紙器、段ボール箱、紙袋などの包装紙や板紙に使用されています。表面強度、剛性、表面仕上げが向上し、包装材料の外観と性能が向上します。
ティッシュペーパーとタオルペーパー: 湿潤強度、柔らかさ、吸収性を向上させるために、ティッシュペーパーとタオルペーパーにナトリウム CMC が添加されています。シートの完全性と耐久性が向上し、ティッシュ製品の保湿性と耐引裂性が向上します。
特殊紙: ナトリウム CMC は、剥離ライナー、感熱紙、セキュリティ紙などの特殊紙に応用されています。特殊な用途の要件を満たすために、剥離特性、熱安定性、偽造防止などの特定の機能を付与します。

環境の持続可能性:

製紙における CMC ナトリウムの主な利点の 1 つは、環境の持続可能性です。再生可能、生分解性、非毒性の材料である CMC は、紙製品の合成添加剤やコーティングに代わる環境に優しい代替品を提供します。その生分解性により、環境への影響を最小限に抑え、製紙業界における持続可能な森林慣行と循環経済への取り組みをサポートします。

結論：

カルボキシメチルセルロースナトリウム (CMC) は、紙および板紙製品の品質、性能、持続可能性を向上させることにより、製紙業界で重要な役割を果たしています。その多機能特性により、製紙プロセスのさまざまな段階で保持力、強度、表面特性、加工性を向上させる多用途の添加剤となります。印刷用紙や包装用紙からティッシュや特殊紙に至るまで、CMC ナトリウムはさまざまなグレードや種類の紙製品に多様な用途が見出され、製紙技術の進歩と革新的な紙ベースの材料の開発に貢献しています。高品質で環境に優しい紙製品への需要が高まり続ける中、CMCナトリウムは、より持続可能で資源効率の高い製紙方法を追求する上で貴重な成分であり続けています。

投稿日時: 2024 年 3 月 8 日