¿Cuál es el uso más clásico e importante del alumbre de aluminio en el proceso de fabricación del papel?
¿Cuál es el uso más clásico e importante del alumbre de aluminio en el proceso de fabricación del papel?
El sulfato de aluminio es el uso más clásico e importante en el proceso de fabricación de papel.
El sulfato de aluminio, con la fórmula química Al₂(SO₄)₃, es un compuesto extremadamente importante en los procesos tradicionales de fabricación de papel, especialmente en el proceso de dimensionado. Su función puede resumirse como un "puente" o "casamentero", conectando dos sustancias incompatibles.
Aquí tienes un desglose detallado de su función específica:
1. Como agente de dimensionamiento (papel más crítico)
Este es el uso más clásico e importante del sulfato de aluminio.
Propósito: El papel está compuesto por fibras vegetales, que son hidrofílicas y absorben agua y tinta como el papel de filtro, lo que produce tinta al escribir. El propósito del tamaño es proporcionar resistencia al agua del papel, haciéndolo adecuado para escribir e imprimir.
Mecanismo: Este proceso suele utilizar goma de resina como agente de dosificación.
Paso 1: La goma de resina en sí misma tiene carga negativa, y las fibras de fabricación de papel también están cargadas negativamente en agua. Debido a la repelencia entre personas del mismo sexo, la resina no puede adherirse eficazmente a las fibras.
Paso 2: Tras añadir sulfato de aluminio, se hidroliza en agua para formar coloides de hidróxido de aluminio cargados positivamente [Al(H₂O)₆]³⁺.
Paso 3: El coloide de hidróxido de aluminio cargado positivamente actúa como un "puente", atrayendo partículas de resina con carga negativa en un extremo y fibras vegetales cargadas negativamente en el otro, y fijando el goma de resina en la superficie de la fibra mediante neutralización de carga y floculación.
Resultado: Tras el secado, la resina forma una película hidrofóbica en la superficie de las fibras, lo que le da resistencia al agua al papel.
Este sistema de dimensionado "resina de sulfato de aluminio" ha sido un proceso estándar en la industria papelera durante mucho tiempo.
2. Como ayuda de retención y filtro
El sulfato de aluminio también mejora la eficiencia operativa y la calidad del papel de las máquinas de papel.
Efecto de retención: Además de la fibra, también hay rellenos (como carbonato de calcio, caolín), fibras finas, etc. Estas sustancias finas también tienen carga negativa y se pierden fácilmente con aguas bravas. Las sustancias cargadas positivamente producidas por la hidrólisis del sulfato de aluminio pueden neutralizar las cargas negativas de estas partículas, haciendo que floculen entre sí y queden más fácilmente atrapadas por la red de fibras, mejorando así la tasa de retención del relleno. Esto ahorra materias primas, reduce costes y disminuye la carga sobre el tratamiento de aguas bravas.
Ayuda de filtración: Mediante la neutralización de cargas y la floculación, el sulfato de aluminio puede facilitar la eliminación del agua en la pulpa, acelerar la velocidad de deshidratación de la red de máquinas de papel y mejorar la eficiencia operativa de la máquina de papel .
3. Ajustar el valor de pH de la pulpa
El sulfato acuoso de aluminio es ácido, por lo que a menudo se utiliza para controlar y reducir el pH de la pulpa.
Para sistemas convencionales de calibrado "sulfato de aluminio-resina", el rango óptimo de pH de dimensionamiento es 4,5-5,5 (ambiente ácido).
En este rango de pH, el sulfato de aluminio puede hidrolizarse al máximo para formar coloides de hidróxido de aluminio cargados positivamente y obtener resultados óptimos de dimensionado.
Como resultado, muchos papeles en el pasado eran ligeramente ácidos, lo que se conoce como dimensionamiento ácido.
Cambios y situación actual en la fabricación moderna de papel
Cabe señalar que, con los avances tecnológicos, la posición del sulfato de aluminio en la fabricación de papel ha cambiado significativamente:
El auge de las tallas neutras:
Problema: El papel producido por engranaje ácido tiene una vida útil corta, que es fácil de amarillar y quebradiza, lo que no favorece la preservación a largo plazo de archivos y libros.
Solución: La fabricación moderna de papel está adoptando cada vez más técnicas de dimensionamiento neutro, utilizando agentes sintéticos de calibre neutro (por ejemplo, AKD, ASA). Estos agentes de dimensionamiento actúan en condiciones neutras o ligeramente alcalinas y no requieren sulfato de aluminio como agente fijante.
Ventajas: El papel neutro tiene mayor resistencia, buena durabilidad, blancura estable y puede usar carbonato de calcio más barato y blanco como relleno (el carbonato de calcio se descompone en condiciones ácidas).
Alternativas al sulfato de aluminio:
En entornos neutros o alcalinos de fabricación de papel, las propiedades positivas del sulfato de aluminio ya no son estables ni eficaces. En su lugar, se utilizan polímeros sintéticos o naturales como la poliacrilamida (PAM), la polietileneimida (PEI) y el almidón catiónico como ayudas de retención más eficientes.
Resumen
Función | Mecanismo | Nota: |
|---|---|---|
Agente de dimensionamiento (función principal) | La hidrólisis da lugar a compuestos de aluminio cargados positivamente que actúan como puente para anclar la resina cargada negativamente a fibras cargadas negativamente, proporcionando al papel resistencia al agua. | Es el núcleo del tamaño ácido tradicional y se usa menos en el tamaño neutro moderno. |
Ayuda a conservar las ayudas de filtro | Mediante la neutralización de cargas y la floculación, se mejora la tasa de retención de los rellenos y fibras finas, y se acelera el deshidratado de la máquina de papel. | Ha sido reemplazado por polímeros sintéticos más eficientes en la fabricación de papel neutro. |
Ajustador de pH | Proporciona un ambiente ácido para crear condiciones óptimas de reacción para el tamaño tradicional de resina (pH 4,5-5,5). | No es obligatorio en la fabricación de papel neutral. |
El sulfato de aluminio es un aditivo multifuncional indispensable en los procesos tradicionales de fabricación de papel ácido, y su valor fundamental reside en el tamaño del papel. Sin embargo, en la fabricación moderna de papel neutro/alcalino, que busca alta calidad y protección ambiental, su importancia se ha reducido considerablemente y ha sido reemplazada por productos químicos especiales con un rendimiento superior.