CMC na fabricação de papel: parte úmida, colagem superficial e tintas de revestimento — como escolher a viscosidade de 7 a 600 mPa·s

Na máquina de papel, a CMC desempenha uma função diferente em cada ponto de adição. Na parte úmida, eleva a carga e a ligação das fibras para resistência a seco e ajuda a reter aditivos catiônicos, como a cola AKD e a resina de resistência a úmido; na prensa de colagem, forma um filme contínuo que melhora a resistência superficial, a lisura, o holdout de tinta e a resistência a gordura; e nas tintas de revestimento, controla a retenção de água e a reologia e potencializa os branqueadores ópticos. Cada função exige uma viscosidade diferente, de cerca de 7 mPa·s para tintas de revestimento com alto teor de sólidos a várias centenas de mPa·s (solução a 2 %) para aplicações de filme e resistência.

Por que a CMC funciona no papel

A CMC compartilha a cadeia principal de glicose β-1,4 com as fibras às quais é adicionada, tem carga aniônica conferida pelos grupos carboximetila e forma filmes resistentes e flexíveis ao secar. Essas três propriedades explicam seus usos: pode se fixar à superfície das fibras, acrescenta sítios de carga que ancoram produtos químicos catiônicos e cria um filme coeso na superfície da folha ou na camada de revestimento. Como retém água fortemente, também controla a velocidade com que a água deixa a tinta de revestimento ou o filme de colagem.

Parte úmida: resistência, retenção e eficiência de colagem

Adicionada à massa, a CMC aumenta a carga aniônica das fibras e melhora a ligação fibra-fibra, o que eleva a resistência a seco. A carga extra oferece mais pontos de ancoragem aos aditivos catiônicos: a CMC é a parceira aniônica clássica da resina de resistência a úmido poliamida-epicloridrina (PAE) em papéis tissue e toalha, e melhora a retenção e a eficiência da colagem com AKD e breu. Adições típicas: 0.2–0.5 % sobre fibra seca.

O equilíbrio de cargas é o principal risco. A CMC não retida soma-se ao lixo aniônico da água branca, o que consome auxiliares de retenção catiônicos e pode prejudicar a drenagem. Monitore a demanda catiônica ou o potencial zeta ao introduzir a CMC e teste a ordem de adição em relação ao parceiro catiônico, pois adicionar a CMC antes ou depois da PAE altera o resultado. CMC de DS mais baixo tende a se fixar às fibras com mais facilidade, enquanto DS mais alto se dissolve de forma mais limpa; graus para papel costumam ficar em DS 0.7–1.0.

Colagem superficial: filme, lisura e resistência a gordura

Na prensa de colagem ou na film press, a CMC é aplicada sozinha ou em mistura com amido de colagem superficial. Seu filme eleva a resistência superficial e reduz o arrancamento (picking) e o desprendimento de pó na impressão, alisa a superfície, fecha os poros para melhor holdout de tinta e resistência ao ar e oferece uma barreira útil contra óleos e gorduras. O banho da prensa de colagem precisa se manter operável na temperatura de aplicação; por isso, a viscosidade da CMC é escolhida junto com os sólidos do banho: uma massa molecular mais alta dá um filme mais forte por grama, mas limita os sólidos que se podem aplicar.

Tintas de revestimento: retenção de água e reologia

Nas tintas de revestimento pigmentadas, a CMC atua como auxiliar de retenção de água e modificador reológico. Impede que a água e o ligante migrem rápido demais para o papel-base, o que imobilizaria o revestimento precocemente, causaria migração de ligante e mosqueamento (mottle) e prejudicaria a runnability na lâmina. Também eleva a viscosidade em baixo cisalhamento para estabilizar a tinta e é um veículo eficaz para agentes de branqueamento óptico, aumentando sua eficiência de branqueamento. A retenção de água costuma ser avaliada por um método gravimétrico, como o ensaio ÅA-GWR.

Na lâmina, as taxas de cisalhamento são extremamente altas e o teor de sólidos da tinta costuma ficar na faixa de 60–70 %. Uma CMC de baixa viscosidade proporciona retenção de água sem elevar a viscosidade em alto cisalhamento, e é por isso que graus de baixa viscosidade, de aproximadamente 7–50 mPa·s (solução a 2 %), são o padrão. Adições típicas: 0.3–1.5 partes por 100 partes de pigmento.

Como escolher a viscosidade de 7 a 600 mPa·s

A viscosidade cai com o aumento da temperatura, e prensas de colagem e cozinhas de revestimento raramente operam a 25 °C; por isso, verifique a viscosidade do banho ou da tinta pronta na temperatura de trabalho, além da especificação da CMC. Para tintas de revestimento, meça a viscosidade em baixo cisalhamento (Brookfield) e em alto cisalhamento.

Dicas de preparo e manuseio

• Prepare uma solução-estoque separadamente, em vez de adicionar pó seco à cozinha de tinta de revestimento ou ao banho de colagem.
• Disperse o pó em um vórtice ou use CMC instantânea, e aguarde a hidratação completa antes do uso.
• Filtre as soluções-estoque para remover géis que possam causar estrias no revestimento.
• Conserve as soluções armazenadas, pois a CMC pode ser degradada por micro-organismos e por enzimas celulases na água morna da fábrica.
• Verifique a compatibilidade com aditivos catiônicos no mesmo circuito para evitar depósitos.

CMS como opção de custo

Quando o custo é determinante, o carboximetil amido grau papel pode assumir parte do trabalho. O Sentai CMS-P (10–300 mPa·s a 2 %, DS 0.30–0.85) é usado como estabilizante de carga mineral, auxiliar de retenção, agente de colagem superficial e ligante de revestimento, e pode ser misturado à CMC para equilibrar custo e desempenho.

Como a Sentai pode ajudar

A Sentai é unidade vice-presidente do Comitê de Produtos Químicos para Papel da China Technical Association of Paper Industry e fornece CMC grau papel para toda a máquina de papel. A viscosidade da série PC é ajustada à aplicação, de 7 a 600 mPa·s (solução a 2 %). Envie sua composição de massa, formulação de revestimento ou condições da prensa de colagem e a equipe de papel recomendará uma janela inicial, com o CMS-P como alternativa ou parceiro de mistura. Amostras grátis de 100–300 g estão disponíveis.