1. Introducción
Los agentes de resistencia en seco se encuentran entre los aditivos funcionales más utilizados en la fabricación de papel. Estos aditivos mejoran la unión de hidrógeno entre las fibras de celulosa, mejorando así la resistencia general de la hoja de papel. Con el creciente uso de pulpa reciclada —cuya calidad suele ser inferior—, las mayores tasas de reciclaje de agua, las mayores velocidades de las máquinas y la mayor diversificación de los requisitos de uso final para el papel y el cartón, diferentes tipos de agentes de resistencia, como los agentes de resistencia en seco, el GPAM y el almidón catiónico, se han vuelto esenciales para cumplir con las especificaciones de resistencia necesarias.
Los principales factores que afectan la resistencia del papel incluyen:
- La resistencia intrínseca de las fibras individuales,
- La fuerza de unión entre las fibras,
- Resistencia a la fricción por enredo de fibras.
Los agentes de resistencia en seco funcionan anclándose en las fibras, aumentando el potencial de unión de hidrógeno durante la formación y el secado de la hoja, y ampliando el área de contacto entre las fibras, lo que da como resultado una mayor resistencia del papel.
2. Tipos comunes: almidón y PAM
Los agentes de resistencia en seco más utilizados incluyen el almidón (principalmente el almidón catiónico, pero también los aniónicos, anfotéricos, copolimerizados por injerto y no iónicos) y la poliacrilamida (PAM). Según sus propiedades iónicas, la PAM se puede clasificar en:
- PAM aniónico
- PAM catiónico
- PAM anfótero
El PAM anfotérico se puede dividir en:
- PAM de tipo Mannich
- PAM tipo Hofmann
- PAM tipo copolímero
Las diferencias en el peso molecular, la estructura y el contenido y distribución de grupos iónicos dan lugar a diversos escenarios de aplicación.
3. Análisis comparativo: PAM vs. almidón
El almidón es un polímero natural derivado de fuentes como la yuca, el maíz y la papa. Debe modificarse químicamente (oxidarse o sustituirse iónicamente) antes de su uso. El almidón catiónico común solo proporciona una mejora moderada de la resistencia y requiere gelatinización antes de su uso. Los almidones altamente sustituidos son más eficaces para aumentar la resistencia, pero el almidón puede contribuir a niveles elevados de DQO/DBO, lo que incrementa los costos del tratamiento de aguas residuales y causa deterioro debido al crecimiento microbiano. No obstante, el almidón es más rentable que el PAM.
El PAM ofrece una gama de aplicaciones más amplia. Los PAM de tipo copolímero anfótero son particularmente versátiles, lo que permite estructuras moleculares personalizables y estabilidad de rendimiento en diversas condiciones de fabricación de papel. Además de mejorar la resistencia del papel, el PAM también:
- Mejora el drenaje en la sección del alambre,
- Aumenta la retención de finos y rellenos,
- Mejora la limpieza y el funcionamiento de la sección de prensa.
- Reduce el consumo de vapor en la sección de secado.
4. Diseño de copolímero anfotérico PAM
El diseño de los copolímero anfotérico PAM Se deben considerar las características específicas de cada sistema de fabricación de papel. Los parámetros clave incluyen:
- Cantidad y tipo de monómeros iónicos (por ejemplo, ácido itacónico, ácido acrílico para aniónicos; DMDAAC, AETAC, METAC para catiónicos),
- Distribución de grupos funcionales iónicos (estructuras lineales vs. estructuras de red).
Una formulación de PAM bien diseñada puede aumentar eficazmente la resistencia del papel con un rendimiento personalizado.
5. Consideraciones de uso
Antes de su uso, el PAM anfótero debe diluirse uniformemente con agua industrial o del grifo. La secuencia de adición de otros productos químicos (p. ej., alumbre, almidón modificado, agentes de encolado, coadyuvantes de retención) puede afectar la resistencia final del papel y debe optimizarse cuidadosamente.
Debido a su alta viscosidad, el PAM debe aplicarse mediante un sistema de dilución continua. La solución original es estable a temperatura ambiente hasta seis meses, pero una vez diluida, es sensible a los cambios de pH y al almacenamiento prolongado, lo que puede reducir su rendimiento.
Pautas importantes de manejo:
- Evite mezclar PAM con otros productos químicos en su forma concentrada,
- Utilice equipos de acero inoxidable, PVC o FRP (plástico reforzado con fibra); evite el acero al carbono,
- La dilución adecuada y la adición controlada son claves para obtener resultados óptimos.
