Cosa è considerata carta assorbente?

La carta assorbente, nota anche come carta assorbente, è un tipo specializzato di carta progettata per assorbire liquidi, oli e altri fluidi in modo rapido ed efficiente. È costituito da una miscela di fibre di cellulosa che vengono lavorate per produrre un materiale poroso ad alto potere assorbente. La carta assorbente è comunemente utilizzata in ambienti medici e di laboratorio per applicazioni quali l'asciugatura e la conservazione di campioni, la pulizia di superfici e l'assorbimento di liquidi in eccesso. Viene utilizzato anche nell'industria cosmetica per rimuovere l'olio e l'umidità in eccesso dalla pelle.

Assorbente La carta di qualità è un prodotto altamente specializzato, caratterizzato da proprietà chiave quali elevato assorbimento dell'acqua, penetrazione dell'olio di ricino (COP) e porosità. L'assorbimento d'acqua della carta è influenzato dal raggio capillare all'interno della struttura della carta. Allo stesso modo, il COP è determinato dall’entità della battitura della pasta e dal grado di collasso della struttura della carta durante la pressatura del foglio. Incorporando un 4% di NaHCO₃La soluzione nel processo di produzione migliora tutte e tre queste proprietà essenziali riducendo al tempo stesso il costo di produzione di 4,07 dollari per tonnellata. L'aggiunta di NaHCO₃nell'acqua del rubinetto aumenta le forze di tensione superficiale, facendo sì che le fibre si avvicinino durante la formazione del foglio.

Introduzione

I costi crescenti del legno mabile, dell’energia, degli additivi non fibrosi e della manodopera nell’industria della carta stanno inevitabilmente riducendo i margini di profitto. Per contrastare questo problema, esistono due strategie principali per migliorare la redditività: (a) produrre carta a valore aggiunto invece di qualità di base e (b) alterare il processo di produzione attraverso ricerca e sviluppo interni senza compromettere la qualità del prodotto finale. La carta assorbente, tipicamente realizzata in fibra kraft, è nota per la sua natura idrofila, la struttura porosa e l'elevata capacità di assorbimento dell'acqua. Le proprietà chiave della carta assorbente includono l'assorbenza dell'acqua, la massima area superficiale delle fibre non legate, l'assorbenza dell'olio (misurata dalla penetrazione dell'olio di ricino, o COP), la porosità, la massa e la resistenza all'umidità (Dutt et al. 2003a). L'assorbimento d'acqua nella carta è influenzato dalla lunghezza e dal diametro dei capillari, mentre il COP è influenzato dal grado di battitura della polpa. Il miglioramento di queste proprietà di base può trasformare le carte di qualità assorbente in carte speciali, come quelle con lati superiore e inferiore distinti per la carta da imbottitura (Dutt et al. 2003b), strati sottili di pellicola di rame per circuiti stampati (Dutt et al. 2003c), test di tossicità nella carta per la germinazione dei semi (Dutt et al. 2005a), dimensione dei pori e velocità di filtrazione nella carta da filtro automobilistica e industriale (Dutt et al. 2005b) e resistenza al flusso, efficienza di filtrazione e capacità di trattenere la polvere nella birra e nel caffè , carta da filtro per bevande e bustine di tè (Dutt et al. 2007). Questo studio si concentra sul miglioramento di tre proprietà fondamentali della carta assorbente—assorbimento d'acqua (test di Klemm), COP e porosità—aumentando la tensione superficiale dell'acqua con NaHCO₃, esaminando anche l'impatto sui costi di produzione degli assorbenti carta di qualità.

Sperimentale

Materie prime

I trucioli vagliati di scarti di impiallacciatura di pioppo ed eucalipto (miscelati in un rapporto 80:20) sono stati trattati utilizzando un digestore batch con un 85 m³capacità. Le condizioni di digestione includevano il 20,0% di alcali attivi (come Na₂O), solforazione 20%, rapporto bagno 1:2,8, temperatura massima di cottura 162°C, un tempo per raggiungere la temperatura di 120 minuti e un tempo di mantenimento alla temperatura massima di 90 minuti. Dopo la cottura, il materiale è stato fatto passare attraverso un vaglio di annodatura e lavato utilizzando le rondelle marroni Dorr-Oliver. La pasta risultante è stata sbiancata utilizzando la sequenza di sbiancamento CEopHH, ottenendo una viscosità di 9,2 cps e una luminosità dell'84% (ISO). Inoltre, la pasta di legno tenero con una lucentezza dell'88% (ISO) è stata acquistata da Star Paper Mills Ltd., Saharanpur, India.

Determinazione della tensione superficiale

I valori di tensione superficiale sono stati misurati per l'acqua del rubinetto (con una durezza di 340 ppm), acqua bidistillata e NaHCO₃soluzioni sia in acqua di rubinetto che bidistillata a concentrazioni variabili, tutte ad una temperatura di 30°C. Dissoluzione di NaHCO₃ha raggiunto la saturazione a concentrazioni del 4% in acqua di rubinetto e del 6% in acqua bidistillata. I confronti della tensione superficiale con il liquido puro sono stati condotti utilizzando uno stalagmometro con una capacità di 2,5 ml, che funziona secondo il principio del peso di caduta. Un volume fisso di liquido è stato lasciato fluire attraverso il capillare e è stato contato il numero di gocce. Date le densità note dei liquidi, sono stati confrontati il ​​numero di gocce, il peso e le tensioni superficiali (Chichkanov 2002).

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In questa equazione,γ₁Eγ₂rappresentano rispettivamente la tensione superficiale dell'acqua distillata (72,5 dine/cm) e della soluzione di bicarbonato di sodio (90,5 dine/cm).ρ₁(1,01 g/cm³per acqua distillata) eρ₂(1,0117 g/cm³) sono le densità, mentre n₁e n₂sono il rispettivo numero di gocce per l'acqua e il NaHCO₃soluzione.

Battitura, miscelazione e preparazione della polpa

Sia la pasta mista di legno duro che quella di legno tenero è stata battuta utilizzando il metodo del battitore a valle (TAPPI T 200 sp 01 "Battitura in laboratorio della pasta [metodo del battitore a valle]") in due condizioni: (a) a vari livelli di battitura e (b) a una velocità fissa°RS (30±1). Il battitore Valley ha mantenuto una consistenza dell'1,57%, utilizzando NaHCO al 4%.₃soluzione. Le paste di legno duro e di legno tenero sono state miscelate in rapporti diversi in base al peso essiccato in forno, e per ciascuna miscela è stata preparata una sospensione di pasta con consistenza dello 0,8%. Per migliorare la reticolazione, è stata aggiunta l'1% di melammina formaldeide (Geobel et al. 1997), insieme allo 0,1% di esametafosfato di sodio per una miscelazione uniforme degli additivi non fibrosi (Kleeman et al. 2003). Allume non ferrico (Al₂(COSÌ₄)₃14-18 ore₂O) è stato aggiunto anche per mantenere un pH di 6,5 e per migliorare l'interazione tra la resina melaminica formaldeide e le fibre.

Fogli da laboratorio (80 g/mq²) sono stati prodotti utilizzando un formatore di fogli britannico (TAPPI T205 sp-02 "Forming handsheets forphysical tests of pulp") con il 4% di NaHCO₃soluzione. L'acqua stagnante è stata raccolta e riutilizzata durante il processo di formazione del foglio mescolandola con NaHCO fresco al 4%.₃soluzione in rapporto 1:1 per i fogli successivi. I fogli sono stati condizionati ad un'umidità relativa di 65±2% e una temperatura di 27±1ºC (TAPPI T 402 sp-03 "Atmosfere standard di condizionamento e prova per fogli di carta, cartone, pasta di legno e prodotti correlati") e quindi testato per la resistenza all'umido (TAPPI T 456 om-03 "Resistenza alla rottura a trazione umida di carta e cartone [Wet resistenza alla trazione]"), penetrazione dell'olio di ricino (COP) (TAPPI T 462 om-01 "Test di penetrazione dell'olio di ricino per carta"), assorbimento dell'acqua tramite il test di Klemm (TAPPI T 492 pm-76 "Assorbimento d'acqua del cartone [Non -Bibulous]", vedere anche ASTM D3285) (TAPPI Test Methods 2007), e porosità (IS: 9894-1981 "Metodo di prova per levigatezza/rugosità della carta") (BIS 1997).

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