1. introduzione
Gli agenti di resistenza a secco sono tra gli additivi funzionali più comunemente utilizzati nel processo di fabbricazione della carta. Questi additivi migliorano i legami a idrogeno tra le fibre di cellulosa, migliorando così la resistenza complessiva del foglio di carta. Con il crescente utilizzo di cellulosa riciclata, la cui qualità è spesso inferiore, e maggiori tassi di riciclo dell'acqua, maggiori velocità delle macchine e requisiti di utilizzo finale più diversificati per carta e cartone, diversi tipi di agenti di resistenza, come agenti di resistenza a secco, GPAM e amido cationico, sono diventati essenziali per soddisfare le specifiche di resistenza richieste.
I principali fattori che influenzano la resistenza della carta includono:
- La forza intrinseca delle singole fibre,
- La forza di legame tra le fibre,
- Resistenza all'attrito dovuta all'intreccio delle fibre.
Gli agenti di resistenza a secco agiscono ancorandosi alle fibre, aumentando il potenziale di legame idrogeno durante la formazione e l'asciugatura del foglio e ampliando l'area di contatto tra le fibre, con conseguente maggiore resistenza della carta.
2. Tipi comuni: amido e PAM
Tra gli agenti di resistenza a secco più utilizzati ci sono l'amido (principalmente cationico, ma anche anionico, anfotero, copolimerizzato a innesto e non ionico) e la poliacrilammide (PAM). In base alle proprietà ioniche, la PAM può essere classificata come:
- PAM anionico
- PAM cationico
- PAM anfotero
Il PAM anfotero può essere ulteriormente suddiviso in:
- PAM di tipo Mannich
- PAM tipo Hofmann
- PAM di tipo copolimero
Le differenze nel peso molecolare, nella struttura e nel contenuto e nella distribuzione dei gruppi ionici danno origine a vari scenari applicativi.
3. Analisi comparativa: PAM vs. amido
L'amido è un polimero naturale derivato da fonti come manioca, mais e patate. Deve essere modificato chimicamente, ovvero ossidato o sostituito ionicamente, prima dell'uso. L'amido cationico comune fornisce solo un moderato aumento della resistenza e richiede la gelatinizzazione prima dell'uso. Gli amidi altamente sostituiti sono più efficaci nell'aumentare la resistenza, ma l'amido può contribuire ad aumentare i livelli di COD/BOD, aumentando i costi di trattamento delle acque reflue e causando deterioramento dovuto alla crescita microbica. Ciononostante, l'amido è più conveniente del PAM.
Il PAM offre una gamma di applicazioni più ampia. I PAM di tipo copolimero anfotero sono particolarmente versatili, consentendo strutture molecolari personalizzabili e stabilità delle prestazioni in diverse condizioni di fabbricazione della carta. Oltre a migliorare la resistenza della carta, il PAM:
- Migliora il drenaggio nella sezione del filo,
- Aumenta la ritenzione di fini e riempitivi,
- Migliora la pulizia e la lavorabilità della sezione pressa,
- Riduce il consumo di vapore nella sezione di asciugatura.
4. Progettazione di PAM copolimerici anfoteri
La progettazione di copolimero anfotero PAM è necessario considerare le caratteristiche specifiche di ciascun sistema di fabbricazione della carta. I parametri chiave includono:
- Quantità e tipo di monomeri ionici (ad esempio, acido itaconico, acido acrilico per gli anionici; DMDAAC, AETAC, METAC per cationico),
- Distribuzione dei gruppi funzionali ionici (strutture lineari vs. reticolari).
Una formulazione PAM ben progettata può aumentare efficacemente la resistenza della carta con prestazioni personalizzate.
5. Considerazioni sull'utilizzo
Prima dell'uso, la carta PAM anfotera deve essere diluita uniformemente con acqua industriale o di rubinetto. La sequenza di aggiunta di altre sostanze chimiche (ad esempio, allume, amido modificato, agenti di collatura, coadiuvanti di ritenzione) può influire sulla resistenza finale della carta e deve essere attentamente ottimizzata.
A causa della sua elevata viscosità, il PAM deve essere applicato utilizzando un sistema di diluizione continua. La soluzione originale è stabile a temperatura ambiente fino a sei mesi, ma una volta diluita, è sensibile alle variazioni di pH e alla conservazione a lungo termine, che possono comprometterne le prestazioni.
Importanti linee guida per la gestione:
- Evitare di mescolare il PAM con altri prodotti chimici nella sua forma concentrata,
- Utilizzare attrezzature in acciaio inossidabile, PVC o FRP (plastica rinforzata con fibre): evitare l'acciaio al carbonio,
- Per ottenere risultati ottimali, è fondamentale diluire correttamente e aggiungere in modo controllato.
