L'usage le plus important de l'alun est sa capacité à donner de la résistance au papier ("collage") contre la pénétration par de l'eau ou des liquides aqueux.  Le collage du papier empêche les encres de tacher et permet aux sacs de papier de conserver leur force en résistant à l'absorption d'humidité.  La colophane est l’agent de collage le plus couramment utilisé pour donner au papier une propriété de résistance à l'humidité.  Le rôle de l'alun dans le collage du papier est de précipiter l’apprêt de colophane sur les fibres de pulpe avant la formation du papier.  La plupart des utilisations de l'alun dépendent de la forte charge positive que ses espèces polyvalentes ont en solution.  La réaction de la résinate d’aluminium est la clé du collage du papier. Lorsqu'il est utilisé avec un apprêt de savon de colophane soluble, l'alun remplit trois fonctions essentielles :

• Il fournit la condition acide et les ions d'aluminium qui précipitent le collage.
• Il donne au précipité une charge positive qui l’attire à la surface des fibres chargées négativement.
• Au cours du séchage, l'aluminium ancre la partie hydrophobe du collage sur la surface extérieure du précipité de résinate d’aluminium.  Il améliore la performance des collages synthétiques en fournissant des charges cationiques à la pâte anionique et il aide à la rétention du collage.

Théories de Collage du Papier

Il existe de nombreuses théories concernant le mécanisme de collage.  Cependant, une explication simplifiée est présentée ci-dessous.

Dans les solutions aqueuses à faible pH, l'alun dissocie les ions de sulfate et les ions d’aluminium trivalents hexahydratés.  Dans un éventail de pH de 5 à 9, les ions d'aluminium hydraté existant en tant que mélange d'espèces ayant des charges nettes de +3, +2 et +1 avec d'autres espèces polyvalentes peuvent être possibles.  Les aluminates solubles anioniques (-1) se forment à des pH > 10.

Lorsque l’apprêt de savon de colophane et l’alun sont dispersés dans une pâte, les ions d’aluminium réagissent avec les particules d’émulsion d’apprêt de colophane formant un acide de résine libre et d’aluminium dirésinate très insoluble.  En même temps, la charge positive de l’ion d’aluminium donne une charge de surface positive au précipité de collage, lui permettant d’être absorbé sur la surface des fibres chargées négativement.

Lorsque l’apprêt de colophane dispersé par acide est utilisé, les ions d'aluminium de l'alun donnent une charge positive à la surface de la fibre.  La surface absorbe alors les particules colophanes dispersées par acide et chargées négativement.

Les fibres sont ensuite formées en une toile de papier, sont déshydratées et séchées par chaleur. Pendant le séchage, l'ion d’aluminium ancre les groupes carboxyles polarisés (hydrophiles) dans le précipité de collage.  Ainsi, la partie d'hydrocarbures non polarisées (hydrophobes) des acides résiniques se réoriente sur la surface extérieure, ce qui rend la surface plus durablement hydrofuge.

Amélioration du Drainage et de la Rétention

L’alun joue également un rôle important en tant qu’aide à la rétention des fibres de fragments et des enduits.  À des pH normaux inférieurs à 4,5, les ions d'aluminium trivalents sont présents et agissent comme un agent de liaison électrostatique. Comme la charge négative du système est réduite, les particules peuvent se rapprochent les unes des autres au plus près.  Quand le pH approche 6,0, du floc cationique est formé, qui se comporte différemment de l'ion d’aluminium au niveau de pH plus bas.  Les composés hydroxylés d’aluminium sont absorbés par la surface de la fibre chargée négativement pour former des zones chargées positivement.  Des fibres chargées négativement des fibres minérales sont attirées et détenues par ces zones, l'accent étant mis sur la liaison électrostatique et moins sur la capture.  Avec ce mécanisme, la conservation est augmentée, ce qui permet à l'alun de précipiter et de conserver les colorants, le latex et les additifs de force secs ainsi que les charges et microparticules.  Avec cette rétention plus ordonnée, la feuille est "ouverte", entraînant une augmentation de l'écoulement de l'eau plus rapide qui permet des vitesses d'exploitation de la machine plus élevées.

Autres Avantages de l’Alun

L’alun offre plusieurs autres avantages lorsqu'il est utilisé dans l'industrie du papier, y compris :

• réduire les dépôts sur l'équipement, en particulier lorsqu’il est ajouté à des stocks très résineux et écrus pour précipiter les résines naturellement présentes dans la fibre;
• enlever la turbidité et la couleur dans l'eau de haute qualité, en agissant comme un coagulant, en particulier dans les usines de production de pâte blanchie et de grades de papier;
• enlever les matières en suspension, la réduction de la DBO et de la couleur pour le traitement des effluents dans les usines de pâtes et papiers, en agissant comme un agent de floculation et de coagulation;
• placer les colorants acides (anioniques) sur papier comme mordant;
• aider au placement de nombreux produits chimiques de force humide;
• améliorer les opérations de sauvegarde des machines, où les fibres, les matières solides et l'eau sont séparées et réutilisées;
• ajuster le pH de la section humide;
• contrôler la mousse;
• réduire l’arrachage des presses;
• récupérer et reconstituer la résine de force humide.