Pautas de aplicación y uso de agentes de resistencia en seco en la fabricación de papel

En la industria papelera, resistencia en seco Es una métrica crítica que determina la capacidad de un papel para resistir fallas mecánicas. Abarca la resistencia a la tracción, la resistencia al estallido, la resistencia al desgarro y la resistencia superficial, todas las cuales se derivan principalmente de enlaces de hidrógeno entre fibrasLos agentes de resistencia en seco son aditivos químicos esenciales que mejoran la unión fibra-fibra y fibra-relleno. Ayudan a optimizar el uso de la materia prima (p. ej., aumentando el contenido de relleno o fibra de bajo costo), cumplen con los requisitos específicos de las propiedades del papel y añaden valor al producto final.

I. Mecanismo de Agentes de resistencia en seco

Los agentes de resistencia en seco funcionan a través de los siguientes mecanismos clave:

• Mejorando los enlaces de hidrógeno:
  La mayoría de los agentes de resistencia en seco contienen grupos funcionales como -OH y -CONH₂ que se unen a la superficie de la fibra, aumentando la cantidad y la fuerza de los enlaces de hidrógeno.
• Enlace iónico:
  Los agentes de resistencia en seco catiónicos (el tipo más común) tienen cargas positivas, que se unen electrostáticamente a la celulosa y los rellenos cargados negativamente.
• Unión covalente:
  Algunos agentes especiales (por ejemplo, GPAM) pueden formar enlaces covalentes estables con celulosa o auto-reticularse durante el secado.
• Modificación de la microestructura:
  Al mejorar la retención de finos o la floculación controlada, estos agentes pueden afectar positivamente la uniformidad del papel y las propiedades mecánicas.

II. Principales tipos de agentes de resistencia en seco

Los agentes de resistencia en seco generalmente se clasifican de la siguiente manera:

A. Polímeros naturales y almidones modificados

• Almidón catiónico:
  Ampliamente utilizado. La modificación catiónica mejora la retención en las fibras. Rentable, con un impacto notable en la resistencia y la retención.
• Almidones aniónicos/zwitteriónicos/modificados:
  Se aplica bajo condiciones químicas específicas o para necesidades de rendimiento especiales.
• Gomas vegetales:
  Como la goma guar catiónica y la goma garrofín. Su alto peso molecular proporciona una excelente adhesión, siendo especialmente eficaz para mejorar la resistencia de la unión interna. Generalmente se usan en dosis más bajas, pero son más caras.

B. Polímeros sintéticos

• Serie de poliacrilamida (PAM):
  • PAM catiónico (C-PAM):
    Altamente eficiente, con peso molecular y carga ajustables. También se utiliza para retención y drenaje.
  • PAM aniónico/zwitteriónico:
    Se utiliza para adaptarse a diversas condiciones del extremo húmedo.
  • PAM glioxilado (GPAM):
    Agrega resistencia húmeda temporal además de resistencia seca.
• Polivinilamina (PVAm):
  Fuertemente catiónico, altamente efectivo en ambientes húmedos complejos.
• Otros:
  Celulosa modificada (CMC), alcohol polivinílico (PVA), etc., utilizados en casos específicos, a menudo para aplicaciones superficiales.

III. Métodos de uso de agentes de resistencia en seco

A. Adición del extremo húmedo (corriente principal)

• Generalmente se agrega al material espeso (por ejemplo, en la entrada de la bomba del ventilador).
• Asegúrese de que la mezcla esté completa y que el tiempo de reacción sea adecuado; evite daños por corte elevado (especialmente para PAM de alto peso molecular).
• Coordine el orden de dosificación con otros aditivos como agentes de encolado y auxiliares de retención.

B. Dimensionamiento de la superficie

• Almidón modificado o PVA utilizado durante la etapa de prensado o recubrimiento para mejorar las propiedades de la superficie y la resistencia general.

C. Aplicación por pulverización

• La solución se rocía sobre la banda de formación o la sección de preimpresión para una aplicación específica.

D. Preparación y disolución

• Almidón:
  Debe cocinarse bajo un control preciso de temperatura y tiempo para lograr una gelatinización completa.
• Polímeros sintéticos:
  • Los polvos requieren sistemas de disolución especiales.
  • Las emulsiones deben activarse antes de su uso.
  • Los líquidos se pueden diluir directamente.

E. Referencia de dosis

• La dosis depende del tipo de papel, la composición del material, el objetivo de resistencia y consideraciones de costo.
• Rango típico:
  Almidón catiónico: 0.5–2.0%
  Polímeros sintéticos: 0.05–0.3 % (basado en fibra seca)

IV. Impacto de los agentes de resistencia en seco en las operaciones de las máquinas de papel

A. Efectos sobre la formación

• Impacto negativo:
  La floculación excesiva causada por agentes catiónicos y de alto peso molecular puede reducir la calidad de la formación, lo que provoca turbidez, poros y propiedades desiguales.
• Impacto positivo potencial:
  Una mejor retención de materiales finos puede mejorar la uniformidad de la lámina en algunos casos.
• Desafío principal:
  Equilibrar la mejora de la fuerza con la calidad de la formación.

B. Efectos sobre la deshidratación

• Problema común:
  Reducción de la eficiencia de deshidratación, especialmente durante las etapas de deshidratación al vacío y mediante prensa.
• Causas:
  • Una mayor retención de finos conduce a una mayor retención de agua.
  • Las estructuras de flóculos y las cadenas de polímeros hidratados bloquean las vías de drenaje.
• Consecuencias:
  • Requisitos de vacío más elevados
  • Menor sequedad postimpresión
  • Aumento del consumo de vapor
  • Posible reducción de velocidad
• Efecto positivo menor:
  El drenaje por gravedad puede mejorar levemente inicialmente debido a la formación de flóculos.
• Desafío principal:
  Gestión de la resistencia al deshidratado para mantener la eficiencia de la máquina y el control de la energía.

V. Consideraciones clave de la aplicación y gestión del sistema

1. Equilibrio químico del extremo húmedo

• Control de carga:
  Monitoree el potencial zeta y la conductividad para evitar la inversión de carga. Gestione eficazmente los residuos aniónicos.
• Compatibilidad química:
  Optimice la secuencia de dosificación para evitar interferencias con otros agentes, como productos químicos de tamaño y retención.

2. Calidad de la preparación

• Asegúrese de la activación completa y la disolución/gelatinización adecuada del almidón o polímero.

3. Gestión de la mezcla y el cizallamiento

• Seleccione puntos de adición adecuados para una dispersión uniforme y evite la degradación del polímero o flóculos difíciles de romper.

4. Estrategia de retención y drenaje

• Integre los efectos de los agentes de resistencia en seco en la optimización del extremo húmedo.

5. Control microbiano

• Utilice conservantes y garantice la higiene de las soluciones de almidón propensas al crecimiento microbiano.

6. Gestión de la viscosidad

• Controlar la concentración para una buena bombeabilidad y mezcla.