Qu'est-ce qu'un papier absorbant ?

Le papier absorbant, également appelé papier buvard, est un type de papier spécialisé conçu pour absorber les liquides, les huiles et autres fluides rapidement et efficacement. Il est composé d'un mélange de fibres de cellulose traitées pour produire un matériau poreux à haut pouvoir absorbant. Le papier absorbant est couramment utilisé en laboratoire et en milieu médical pour des applications telles que le séchage et la conservation d'échantillons, le nettoyage de surfaces et l'absorption de liquides en excès. Il est également utilisé dans l’industrie cosmétique pour éliminer l’excès de sébum et l’humidité de la peau.

Absorbant Le papier de qualité supérieure est un produit hautement spécialisé, caractérisé par des propriétés clés telles qu'une capacité d'absorption d'eau élevée, une pénétration de l'huile de ricin (COP) et une porosité. La capacité d'absorption d'eau du papier est influencée par le rayon capillaire à l'intérieur de la structure du papier. De même, le COP est déterminé par l'ampleur du battage de la pâte et le degré d'effondrement de la structure du papier pendant le pressage de la feuille. Incorporer un NaHCO à 4%₃La solution dans le processus de fabrication améliore ces trois propriétés essentielles tout en réduisant le coût de production de 4,07 $ par tonne métrique. L'ajout de NaHCO₃dans l'eau du robinet augmente les forces de tension superficielle, provoquant le rapprochement des fibres lors de la formation de la feuille.

Introduction

Les coûts croissants du bois pouvant être réduit en pâte, de l'énergie, des additifs non fibreux et de la main-d'œuvre dans l'industrie papetière réduisent inévitablement les marges bénéficiaires. Pour contrecarrer cela, il existe deux stratégies principales pour améliorer la rentabilité : (a) produire des papiers à valeur ajoutée au lieu de papiers de qualité courante, et (b) modifier le processus de fabrication grâce à la recherche et au développement en interne sans compromettre la qualité du produit final. Le papier absorbant, généralement fabriqué à partir de fibres kraft, est connu pour sa nature hydrophile, sa structure poreuse et sa grande capacité d'absorption d'eau. Les principales propriétés du papier de qualité absorbant comprennent l'absorption de l'eau, la surface maximale des fibres non liées, la capacité d'absorption de l'huile (mesurée par la pénétration de l'huile de ricin, ou COP), la porosité, le volume et la résistance à l'humidité (Dutt et al. 2003a). Le pouvoir absorbant de l'eau dans le papier est influencé par la longueur et le diamètre des capillaires, tandis que le COP est affecté par le degré de battage de la pâte. L'amélioration de ces propriétés de base peut transformer les papiers de qualité absorbante en papiers spéciaux, tels que ceux avec des côtés supérieur et inférieur distincts pour le papier de rembourrage (Dutt et al. 2003b), de fines couches de film de cuivre pour les cartes de circuits imprimés (Dutt et al. 2003c), tests de toxicité sur du papier de germination de graines (Dutt et al. 2005a), taille des pores et taux de filtration dans du papier filtre automobile et industriel (Dutt et al. 2005b), et résistance à l'écoulement, efficacité de filtration et capacité de rétention de poussière dans la bière et le café. , les boissons et le papier filtre pour sachets de thé (Dutt et al. 2007). Cette étude se concentre sur l'amélioration de trois propriétés fondamentales du papier de qualité absorbante—capacité d'absorption de l'eau (test de Klemm), COP et porosité—en augmentant la tension superficielle de l'eau avec NaHCO₃, tout en examinant également l'impact sur le coût de production des absorbants papier de qualité.

Expérimental

Matières premières

Des copeaux criblés de déchets de placage de peuplier et d'eucalyptus (mélangés dans un rapport de 80:20) ont été traités à l'aide d'un digesteur discontinu doté d'un 85 m³capacité. Les conditions de digestion comprenaient 20,0 % d'alcali actif (sous forme de Na₂O), 20% de sulfure, un rapport de bain de 1:2,8, une température maximale de cuisson de 162°C, un temps de mise en température de 120 minutes et un temps de maintien à température maximale de 90 minutes. Après la cuisson, le matériau a été passé à travers un tamis à noueurs et lavé à l'aide de rondelles brunes Dorr-Oliver. La pâte résultante a été blanchie en utilisant la séquence de blanchiment CEopHH, atteignant une viscosité de 9,2 cps et une brillance de 84 % (ISO). De plus, la pâte de résineux avec une blancheur de 88 % (ISO) provenait de Star Paper Mills Ltd., Saharpur, Inde.

Détermination de la tension superficielle

Les valeurs de tension superficielle ont été mesurées pour l'eau du robinet (d'une dureté de 340 ppm), l'eau bidistillée et le NaHCO.₃solutions dans de l'eau du robinet et de l'eau bidistillée à des concentrations variables, le tout à une température de 30°C. Dissolution de NaHCO₃atteint la saturation à des concentrations de 4 % dans l’eau du robinet et de 6 % dans l’eau bidistillée. Les comparaisons de tension superficielle avec le liquide pur ont été effectuées à l’aide d’un stalagmomètre d’une capacité de 2,5 ml, qui fonctionne selon le principe du poids des gouttes. Un volume fixe de liquide a pu s’écouler à travers le capillaire et le nombre de gouttes a été compté. Compte tenu des densités connues des liquides, le nombre de gouttes, le poids et les tensions superficielles ont été comparés (Chichkanov 2002).

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Dans cette équation,γ₁etγ₂représentent les tensions superficielles de l’eau distillée (72,5 dynes/cm) et de la solution de bicarbonate de sodium (90,5 dynes/cm), respectivement.ρ₁(1,01 g/cm³pour l'eau distillée) etρ₂(1,0117 g/cm³) sont les densités, tandis que n₁et n₂sont le nombre respectif de gouttes pour l'eau et le NaHCO₃solution.

Battage, mélange et préparation du bouillon de pâte

Les pâtes mélangées de feuillus et de résineux ont été battues à l'aide de la méthode du batteur Valley (TAPPI T 200 sp 01 "Battage en laboratoire de la pâte [méthode du batteur Valley]") dans deux conditions : (a) à différents niveaux de battage et (b) à une vitesse fixe.°RS (30±1). Le batteur Valley a maintenu une consistance de 1,57 %, en utilisant un NaHCO à 4 %₃solution. Les pâtes de feuillus et de résineux ont été mélangées dans différents rapports en fonction du poids sec au four, et une suspension de pâte ayant une consistance de 0,8 % a été préparée pour chaque mélange. Pour améliorer la réticulation, 1 % de mélamine formaldéhyde a été ajouté (Geobel et al. 1997), ainsi que 0,1 % d'hexamétaphosphate de sodium pour un mélange uniforme des additifs non fibreux (Kleeman et al. 2003). Alun non ferrique (Al₂(DONC₄)₃14-18H₂O) a également été ajouté pour maintenir un pH de 6,5 et pour améliorer l'interaction entre la résine mélamine formaldéhyde et les fibres.

Feuilles de laboratoire (80 g/m²) ont été produits à l'aide d'une formeuse de feuilles britannique (TAPPI T205 sp-02 "Forming handsheets for physical tests of pulp") avec 4% de NaHCO₃solution. Les eaux de retenue ont été collectées et réutilisées pendant le processus de formation de la feuille en les mélangeant avec du NaHCO frais à 4 %.₃solution dans un rapport 1:1 pour les feuilles suivantes. Les feuilles à main ont été conditionnées à une humidité relative de 65±2% et une température de 27±1ºC (TAPPI T 402 sp-03 "Atmosphères de conditionnement et d'essai standard pour le papier, le carton, les feuilles de pâte à papier et les produits associés"), puis testé pour la résistance à l'humidité (TAPPI T 456 om-03 "Résistance à la rupture en traction humide du papier et du carton [Wet résistance à la traction]"), pénétration de l'huile de ricin (COP) (TAPPI T 462 om-01 "Test de pénétration de l'huile de ricin pour papier"), capacité d'absorption d'eau via le test de Klemm (TAPPI T 492 pm-76 "Absorption d'eau du carton [Non -Bibulous]", voir également ASTM D3285) (TAPPI Test Methods 2007), et la porosité (IS : 9894-1981 "Method of test for smoothness/roughness of paper") (BIS 1997).

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