Con il progresso della tecnologia di fabbricazione della carta e il crescente utilizzo di cellulosa ad alta resa e di cellulosa disinchiostrata, combinato con un sistema di circolazione delle acque bianche più chiuso, la chimica della parte umida della fabbricazione della carta è diventata significativamente più complessa. Una delle sfide principali è l'accumulo di residui anionici – colloidi e sostanze disciolte a carica negativa – che interferiscono con l'efficacia degli additivi cationici utilizzati nella fabbricazione della carta.
Cosa sono i rifiuti anionici?
I rifiuti anionici si riferiscono a una miscela di sostanze anioniche disciolte e colloidali, come fibre degradate, estrattivi, cariche e residui chimici. Queste sostanze possono alterare l'equilibrio di carica, ridurre l'efficienza di ritenzione e drenaggio e aumentare il consumo di sostanze chimiche nel processo di fabbricazione della carta.
L'approccio ottimale per gestire i rifiuti anionici è quello di ridurne al minimo la formazione, ma a causa della complessità delle materie prime e dei sistemi di lavorazione, la loro presenza è spesso inevitabile.
Ruolo dei raccoglitori di rifiuti anionici (ATC)
Il modo più efficace per mitigare l'impatto dei rifiuti anionici è pretrattare la polpa con agenti cattura-rifiuti anionici (ATC) o fissativi. Si tratta di polimeri cationici ad alta densità di carica e basso peso molecolare in grado di neutralizzare o adsorbire le sostanze anioniche.
I tipi più comuni di ATC includono:
- ATC inorganici: come solfato di alluminio (allume) e cloruro di polialluminio (PAC)
- ATC organici: come la polietilenimmina (PEI) e PolyDADMAC
Principio di funzionamento degli ATC
Gli ATC agiscono tramite neutralizzazione della carica e flocculazione a ponte, catturando le sostanze anioniche solubili e fissandole su fibre o riempitivi. Il momento in cui vengono aggiunti gli ATC è fondamentale: in genere vengono aggiunti prima di altri additivi cationici per evitare interferenze.
ATC comuni nella fabbricazione della carta
1. Solfato di alluminio (allume)
L'allume è un ATC economico, efficace in condizioni acide, ma perde la sua carica cationica in condizioni di pH neutro o alcalino, limitandone l'uso nei moderni sistemi di fabbricazione della carta.
2. Cloruro di polialluminio (PAC)
Il PAC mantiene un'elevata carica cationica in un ampio intervallo di pH ed è più efficiente dell'allume in sistemi da neutri ad alcalini. È sempre più apprezzato come ATC inorganico.
3. Polietilenimmina (PEI)
Il PEI è un polimero cationico con una struttura ramificata che offre prestazioni eccellenti nell'intervallo di pH 6-9. Versioni modificate offrono una densità di carica ancora maggiore. Il PEI non solo cattura i rifiuti anionici, ma migliora anche la ritenzione e riduce la perdita di acqua bianca.
4. PolyDADMAC – Azfc® PD40
Il PolyDADMAC è un polimero ad alta densità di carica e basso peso molecolare che eccelle come ATC. La sua efficacia è stata ampiamente documentata, mostrando miglioramenti sostanziali nella ritenzione del riempitivo se utilizzato prima dell'amido cationico o della poliacrilammide. Tuttavia, un sovradosaggio può causare un'inversione di carica e ridurre la ritenzione.
5. Altri ATC
- Bentonite modificata: agisce come adsorbente in combinazione con PAM cationico per sistemi a doppia ritenzione.
- Solfato di silicato di polialluminio: non ancora ampiamente utilizzato nella fabbricazione della carta.
- Ossido di polietilene (PEO): un polimero non ionico che cattura particelle fini e riempitivi tramite legami a idrogeno anziché tramite neutralizzazione della carica. Efficace in ambienti con rifiuti altamente anionici.
Conclusione
I rifiuti anionici rappresentano sfide significative nei moderni sistemi di produzione della carta, in particolare in ambienti altamente chiusi, da neutri ad alcalini. La scelta del corretto ATC è essenziale per ottimizzare la chimica della parte umida. Tra le opzioni disponibili, il PolyDADMAC (Azfc® PD40) si distingue per l'elevata efficienza e l'ampia applicabilità.
Implementando strategie efficaci di raccolta dei rifiuti, le cartiere possono ridurre il consumo di additivi, migliorare la ritenzione e il drenaggio e stabilizzare i processi di fabbricazione della carta.
