Jak poliakryloamid poprawia retencję wody w masie papierniczej
Odpowiedź bezpośrednia: jak poliakryloamid poprawia retencję wody w miazdze?
Substancje chemiczne poliakryloamidowe (PAM) stosowane w przemyśle papierniczym poprawiają retencję wody w masie celulozowej utrzymując drobne, włókienka i wypełniacze przyczepione do włókien i przez tworząc kontrolowaną sieć mikrokłaczków który utrzymuje wodę bardziej równomiernie w mokrej wstędze. W praktyce zawiesina miazgi spływa bardziej przewidywalnie, arkusz tworzy się bardziej równomiernie, a mokra wstęga zatrzymuje wystarczającą ilość wody, aby zredukować smugi odwadniające i poprawić płynność – bez „wymywania” cennych małych cząstek.
Najbardziej spójne korzyści uzyskuje się, gdy PAM zostanie wybrany i dozowany w sposób odpowiadający zapotrzebowaniu na ładunek części mokrej i warunkom ścinania. Typowe cele prób w młynie obejmują Poprawa trwałości po pierwszym przejściu o 5–20%. i 0,5–2,0 punktów procentowych wyższa zawartość substancji stałych w prasie gdy program PAM jest zoptymalizowany pod kątem gatunku i wyposażenia.
Dlaczego „zatrzymywanie wody” zmienia się po dodaniu PAM
Z punktu widzenia mokrego „zatrzymywanie wody” nie dotyczy pojedynczej właściwości, a bardziej sposobu dystrybucji i uwalniania wody:
- Związana woda : woda związana z pęcznieniem włókien i włókienkami (trudniejsza do usunięcia).
- Woda śródmiąższowa : woda uwięziona pomiędzy cząstkami i włóknami w macie formującej (uwalniana podczas drenażu/prasowania).
- Darmowa woda : woda szybko spływająca przez tkaniny druciane/prasowe.
PAM zmienia równowagę, zachowując drobne cząstki i wypełniacze oraz zmieniając strukturę kłaczków. Może to zwiększyć zmierzoną retencję wody (więcej wody zatrzymanej w macie w danym miejscu), jednocześnie poprawiając odwadnianie maszynowe, jeśli kłaczki są małe, mocne i odporne na ścinanie, a nie duże i galaretowate.
Mechanizmy: jak poliakryloamid zatrzymuje wodę w sieci światłowodowej
1) Flokulacja mostkowa, która tworzy mikrostrukturę zatrzymującą wodę
Łańcuchy PAM o dużej masie cząsteczkowej mogą przyłączać się do wielu cząstek i włókien jednocześnie, tworząc mosty. Po prawidłowym dostrojeniu mostki te wytwarzają mikrokłaczki które poprawiają jednorodność formacji i w kontrolowany sposób zwiększają śródmiąższową retencję wody. Zmniejsza to powstawanie kanałów na drucie, gdzie woda przepływa przez słabe punkty i usuwa drobne cząstki.
2) Przyciąganie elektrostatyczne, które zakotwicza drobne cząstki i wypełniacze
Większość mas celulozowych i wypełniaczy zawiera ładunek anionowy. Kationowy PAM (CPAM) poprawia przyczepność, lokalnie neutralizując ładunek i promując adsorpcję. Rezultatem jest większa retencja drobnych cząstek i mikrofibryli , co zwiększa powierzchnię właściwą maty z masy celulozowej i jej zdolność do zatrzymywania wody.
3) Zmniejszone „wymywanie” pod wpływem ścinania (pompa wentylatora, środki czyszczące, przepływ dopływowy)
Bez skutecznego programu retencji drobne cząstki i wypełniacze pozostają rozproszone i mogą zostać utracone wraz z białą wodą, skutecznie obniżając frakcję zatrzymującą wodę w masie. Odpowiednio dobrany program PAM poprawia odporność na ścinanie, dzięki czemu drobne cząstki pozostają z włóknami w systemie zbliżania, zapewniając bardziej spójną retencję wody i zachowanie drenażu w wlewu i na drucie.
4) Synergia z mikrocząsteczkami, aby „zatrzymać wodę tam, gdzie jest to potrzebne” i uwolnić ją tam, gdzie powinna odpłynąć
Systemy podwójne (bentonit/krzemionka/mikropolimer) często przewyższają sam PAM, tworząc delikatną, porowatą sieć kłaczków. Ta struktura może poprawić tworzenie i retencję, jednocześnie utrzymując otwarte ścieżki drenażowe, dlatego wiele maszyn to widzi jednoczesny wzrost retencji i stabilności odwadniania .
Który rodzaj poliakryloamidu najlepiej wspomaga retencję wody w miazdze
| programu PAM | Typowa rola na mokrym końcu | Jak wpływa na retencję wody w miąższu | Tam, gdzie zwykle najlepiej pasuje |
|---|---|---|---|
| Kationowy PAM (CPAM) | Podstawowy środek retencyjny/odwadniający | Zwiększa przyczepność drobnych cząstek/wypełniacza, zwiększając wodoodporność i stabilność maty | Większość materiałów do drukowania/pisania, opakowań i mebli pochodzących z recyklingu |
| Anionowy PAM (APAM) | Koagulant/kolektor z partnerem kationowym lub do specjalnych systemów | Potrafi budować strukturę poprzez kompleksowanie; retencja wody zależy od bilansu zapotrzebowania kationowego | Systemy wykorzystujące kationową skrobię/koagulanty; niektóre linie DIP |
| Amfoteryczny PAM | Odporny na ładowanie środek retencyjny | Bardziej niezawodna kontrola retencji wody przy wahaniach pH/jonowych | Zmienna masa, wysoka przewodność, częste zmiany gatunku |
| Mikrocząstka PAM (bentonit/krzemionka) | Wysokowydajny system retencyjny i drenażowy | Tworzy porowate mikrokłaczki: zatrzymuje równomiernie wodę, ale chroni kanały drenażowe | Maszyny o dużej prędkości, wysoki wypełniacz, wąskie specyfikacje formowania |
Wybór dotyczy nie tylko tego, który PAM, ale także masy cząsteczkowej, gęstości ładunku i postaci emulsji w porównaniu z roztworem. W wielu młynach najlepszą stabilność zatrzymywania wody osiąga się poprzez połączenie pierwotnego kationowego PAM z układem mikrocząstek, aby zmniejszyć ryzyko przedawkowania i utrzymać powstawanie.
Praktyczne zastosowanie: punkty dozowania, uzupełniania i dodawania chroniące przed zatrzymywaniem wody
Typowe zakresy dawek (punkty wyjścia do prób)
- Podstawowy CPAM przechowywania: 0,05–0,30 kg/tonę (aktywny) w zależności od zapotrzebowania na masę, wypełniacz i wsad.
- Mikrocząsteczki (jeśli są stosowane): często 0,2–1,0 kg/tonę (w oparciu o produkt), dostosowany do ścinania wlewu i zamknięcia wody podsitowej.
- Jeśli używany jest koagulant wcześniej (oddzielny od PAM): wyreguluj, aby zredukować „śmieci anionowe” przed optymalizacją PAM.
Makijaż i starzenie się: unikaj słabych wyników, które wyglądają jak „brak efektu zatrzymywania wody”
Wiele awarii PAM to błędy przygotowawcze. Powszechną najlepszą praktyką jest przygotowanie się o godz 0,1–0,5% rozwiązania (sprawdź specyfikacje dostawcy), zapewnij pełną inwersję (w przypadku emulsji) i zapewnij wystarczający czas starzenia, aby łańcuchy były w pełni uwodnione. Słabe nawodnienie skraca efektywną długość polimeru, zmniejszając mostkowanie i osłabiając strukturę mikrokłaczków, która zapewnia stabilną retencję wody.
Praktyczne zasady dotyczące punktów dodawania
- Dodaj podstawowy PAM tam, gdzie występuje dobre mieszanie, ale nie ekstremalne ścinanie – często po pompie skrzyni/wentylatora maszyny, w zależności od układu systemu.
- Jeśli używasz mikrocząstki, dodaj ją później (bliżej wlewu), aby „zacisnąć” kłaczki za głównymi strefami ścinania.
- Unikaj długich czasów przebywania po dodaniu PAM, jeśli system charakteryzuje się recyrkulacją o wysokim ścinaniu; w przeciwnym razie kłaczki mogą pękać i uwalniać drobne cząstki, zmniejszając stabilność zatrzymywania wody.
Co mierzyć, aby udowodnić, że PAM poprawia retencję wody (a nie tylko problemy z przenoszeniem)
Użyj kombinacji wskaźników retencji, odwodnienia i jednorodności arkusza. Pojedynczy wskaźnik może wprowadzać w błąd, ponieważ „więcej zatrzymanej wody” może być dobre (jednorodność, stabilność) lub złe (powolne odprowadzanie wody) w zależności od tego, gdzie to nastąpi.
| Metryczne | Co ci to mówi | Praktyczny „dobry kierunek”, gdy PAM jest zoptymalizowany |
|---|---|---|
| Zatrzymanie pierwszego przejścia (FPR) | Ile ciał stałych pozostaje w prześcieradle w porównaniu z białą wodą | Wzrost o ~5–20% (typowy zakres docelowy próby) |
| Zmętnienie wody białej / utrata cząstek stałych | Czy drobne cząstki są wypłukiwane (szkodzi zdolność zatrzymywania wody) | Zmniejszenie przy stałej gramaturze i popiołu |
| Reakcja drenażu (np. trend zastygania / czas drenażu) | Jak szybko woda opuszcza masę w warunkach formowania | Bardziej stabilny, mniej wrażliwy na wahania mebli |
| Naciśnij ciała stałe | Ile wody usuwa się podczas prasowania | 0,5–2,0 punktów jest zwykle osiągalne, gdy retencja/drenaż jest ustabilizowana |
| Formacja / dwustronność | Równomierność rozkładu włókien/drobnego materiału (wpływa na lokalną retencję wody) | Poprawia się lub pozostaje neutralny, podczas gdy retencja rośnie |
Typowe tryby awarii i sposoby ich korygowania
Przedawkowanie: wzrasta retencja wody, ale ucierpi drenaż i powstawanie osadów
Zbyt dużo PAM może tworzyć duże, ściśliwe kłaczki, które zatrzymują wodę i zapadają się pod wpływem próżni/prasowania, powodując powolny drenaż, słabe formowanie i wady arkusza. Typowa korekta polega na zmniejszyć dawkę PAM i/or move to a Mikrocząstka PAM podejście, które zacieśnia kłaczki bez zwiększania ich objętości.
Niewłaściwa gęstość ładunku: słaba adsorpcja, niestabilna retencja, nierównomierna retencja wody
Jeśli polimer nie odpowiada zapotrzebowaniu systemu na ładunek (na co mają wpływ zanieczyszczenia włókien pochodzących z recyklingu, wypełniacze, rozpuszczone substancje organiczne i przewodność), może pozostać w fazie wodnej zamiast drobnych cząstek kotwiących. Dostosowanie gęstości ładunku, dodanie koagulanta lub przejście na amfoteryczny PAM często stabilizuje wyniki.
Zniszczenie przez ścinanie: polimer dodaje się zbyt wcześnie lub przy ekstremalnym ścinaniu
PAM o wysokiej masie cząsteczkowej jest podatny na degradację mechaniczną. Jeśli zostanie dodany przed strefami silnego ścinania, efektywna długość łańcucha spada i spada skuteczność mostkowania, co prowadzi do słabszych kłaczków i zmniejszonego zatrzymywania drobnych cząstek. Przeniesienie punktu dodawania w miejsce o mniejszym ścinaniu może przywrócić wydajność bez zwiększania dawki.
Słaby makijaż: „dodaliśmy PAM, ale nic się nie stało”
Niecałkowita inwersja, nieprawidłowe stężenie, interakcje z twardą wodą lub niewystarczający czas starzenia mogą ograniczyć wydłużanie się polimeru. Poprawka ma charakter proceduralny: sprawdź jakość wody do rozcieńczania, energię mieszania, czas dojrzewania i stabilność paszy. Często ulepszenie preparatu daje taki sam efekt jak zwiększenie dawki – bez skutków ubocznych.
Przykładowe wyniki prób: jak wygląda „lepsza retencja wody” na maszynie
Poniżej ilustruje typ wzorca przed/po stosowany w wielu fabrykach w celu potwierdzenia, że poliakryloamid papierniczy w korzystny sposób poprawia retencję wody w masie celulozowej (wartości są reprezentatywne dla typowych celów próbnych i powinny zostać zatwierdzone dla danego materiału i maszyny):
- Zwiększa się retencja przy pierwszym przejściu z ~60% do ~70% ( ~10 punktów ), podczas gdy zmętnienie białej wody spada przy stałym tempie produkcji.
- Poprawia się stabilność części mokrej: mniej smug drenażowych i mniejsza zmienność gramatury ze względu na zmniejszone wymywanie drobnych cząstek.
- Naciśnij, aby ciała stałe uniosły się ~0,5–2,0% , zmniejszając zapotrzebowanie na parę suszarniczą i poprawiając konsystencję wytrzymałości arkusza.
- Tworzenie się pozostaje stabilne lub poprawia się, gdy kłaczki są kontrolowane (strategia mikrokłaczków), co pozwala uniknąć plamistości dużych kłaczków.
Jeśli retencja poprawia się, ale pogarsza się tworzenie się, zazwyczaj oznacza to, że kłaczki są zbyt duże lub zbyt ściśliwe – zwykle najszybszą korektą jest dostosowanie masy cząsteczkowej/gęstości ładunku PAM lub przejście na układ mikrocząstek.
Na wynos: praktyczna zasada stosowania PAM w celu poprawy retencji wody w miąższu
Najbardziej niezawodnym sposobem poprawy retencji wody w masie celulozowej za pomocą poliakryloamidu papierniczego jest zatrzymuje najmniejsze, najbardziej zatrzymujące wodę składniki (drobne/włókna/wypełniacz), jednocześnie tworząc mikrokłaczki, które pozostają porowate . Takie podejście stabilizuje dystrybucję wody w mokrej wstędze, ogranicza wymywanie drobnych cząstek i wspomaga przewidywalne odwadnianie, zapewniając lepszą płynność i bardziej spójne właściwości arkusza.
