La CMC en papeterie : partie humide, collage en surface et sauces de couchage — choisir la viscosité de 7 à 600 mPa·s

Sur une machine à papier, la CMC remplit une fonction différente à chaque point d’ajout. En partie humide, elle augmente la charge et la liaison des fibres pour la résistance à sec et contribue à retenir les additifs cationiques comme la colle AKD et la résine de résistance à l’état humide ; en presse encolleuse, elle forme un film continu qui améliore la résistance de surface, le lissé, la tenue de l’encre et la résistance aux graisses ; dans les sauces de couchage, elle contrôle la rétention d’eau et la rhéologie et renforce les azurants optiques. Chaque fonction exige une viscosité différente, d’environ 7 mPa·s pour les sauces de couchage à extrait sec élevé à plusieurs centaines de mPa·s (solution à 2 %) pour les applications de film et de résistance.

Pourquoi la CMC fonctionne en papeterie

La CMC partage le squelette glucose β-1,4 des fibres auxquelles elle est ajoutée, porte une charge anionique due à ses groupes carboxyméthyle et forme en séchant des films résistants et souples. Ces trois propriétés expliquent ses usages : elle peut se fixer à la surface des fibres, elle ajoute des sites chargés qui ancrent les produits cationiques, et elle crée un film cohérent à la surface de la feuille ou dans une couche de couchage. Comme elle retient fortement l’eau, elle contrôle aussi la vitesse à laquelle l’eau quitte une sauce de couchage ou un film de collage.

Partie humide : résistance, rétention et efficacité du collage

Ajoutée à la pâte, la CMC augmente la charge anionique des fibres et améliore les liaisons fibre-fibre, ce qui accroît la résistance à sec. Ce surcroît de charge offre davantage de sites d’ancrage aux additifs cationiques : la CMC est le partenaire anionique classique de la résine de résistance à l’état humide polyamide-épichlorhydrine (PAE) pour les papiers tissue et essuie-tout, et elle améliore la rétention et l’efficacité du collage AKD et à la colophane. Les ajouts typiques sont de 0.2–0.5 % sur fibre sèche.

L’équilibre des charges est le principal risque. La CMC non retenue s’ajoute aux substances anioniques perturbatrices des eaux blanches, consomme les agents de rétention cationiques et peut perturber l’égouttage. Surveillez la demande cationique ou le potentiel zêta lors de l’introduction de la CMC, et testez l’ordre d’ajout par rapport au partenaire cationique, car ajouter la CMC avant ou après la PAE change le résultat. Une CMC à DS plus faible tend à se fixer plus facilement sur les fibres, tandis qu’un DS plus élevé se dissout plus proprement ; les grades papetiers se situent généralement à un DS de 0.7–1.0.

Collage en surface : film, lissé et résistance aux graisses

En presse encolleuse ou en presse à film, la CMC est appliquée seule ou en mélange avec l’amidon de collage en surface. Son film augmente la résistance de surface et réduit l’arrachage et le peluchage à l’impression, lisse la surface, ferme les pores pour une meilleure tenue de l’encre et une meilleure résistance à l’air, et constitue une barrière utile aux huiles et graisses. La sauce de la presse encolleuse doit rester applicable à sa température d’application : la viscosité de la CMC se choisit donc avec l’extrait sec de la sauce — une masse moléculaire plus élevée donne un film plus résistant par gramme mais limite l’extrait sec applicable.

Sauces de couchage : rétention d’eau et rhéologie

Dans les sauces de couchage pigmentaires, la CMC agit comme agent de rétention d’eau et modificateur de rhéologie. Elle empêche l’eau et le liant de migrer trop vite dans le support, ce qui immobiliserait prématurément la couche, provoquerait une migration du liant et du moutonnement, et perturberait la roulabilité à la lame. Elle augmente aussi la viscosité à faible cisaillement pour stabiliser la sauce, et c’est un vecteur efficace des azurants optiques, dont elle accroît l’efficacité de blanchiment. La rétention d’eau est couramment évaluée par une méthode gravimétrique comme l’essai ÅA-GWR.

À la lame, les vitesses de cisaillement sont extrêmement élevées et l’extrait sec des sauces atteint souvent 60–70 %. Une CMC basse viscosité assure la rétention d’eau sans faire grimper la viscosité à fort cisaillement : c’est pourquoi les grades basse viscosité d’environ 7–50 mPa·s (solution à 2 %) sont la norme. Les ajouts typiques sont de 0.3–1.5 partie pour 100 parties de pigment.

Choisir la viscosité de 7 à 600 mPa·s

La viscosité diminue quand la température augmente, et les presses encolleuses et cuisines de couchage tournent rarement à 25 °C : contrôlez donc la viscosité de la sauce finie à sa température de travail, en plus de la spécification de la CMC. Pour les sauces de couchage, mesurez à la fois la viscosité à faible cisaillement (Brookfield) et à fort cisaillement.

Conseils de préparation et de manipulation

• Préparez une solution mère séparément plutôt que d’ajouter la poudre sèche dans une cuisine de couchage ou une sauce de collage.
• Dispersez la poudre dans un vortex ou utilisez une CMC instantanée, et laissez-la s’hydrater complètement avant emploi.
• Filtrez les solutions mères pour éliminer les gels susceptibles de provoquer des stries de couchage.
• Conservez les solutions stockées avec un conservateur, car la CMC peut être dégradée par les microbes et les enzymes cellulases dans l’eau tiède de l’usine.
• Vérifiez la compatibilité avec les additifs cationiques du même circuit pour éviter les dépôts.

La CMS, option économique

Lorsque le coût prime, le carboxyméthylamidon papetier peut prendre en charge une partie du travail. La CMS-P Sentai (10–300 mPa·s à 2 %, DS 0.30–0.85) est utilisée comme stabilisant de charges, agent de rétention, agent de collage en surface et liant de couchage, et peut être mélangée à la CMC pour équilibrer coût et performances.

Comment Sentai peut vous aider

Sentai est vice-président du Comité des produits chimiques papetiers de la China Technical Association of Paper Industry et fournit de la CMC papetière pour l’ensemble de la machine à papier. La viscosité de la série PC est adaptée à l’application, de 7 à 600 mPa·s (solution à 2 %). Envoyez votre composition fibreuse, votre formulation de couchage ou vos conditions de presse encolleuse, et l’équipe papier vous recommandera une fenêtre de départ, avec la CMS-P comme alternative ou partenaire de mélange. Des échantillons gratuits de 100–300 g sont disponibles.