Kako poliakrilamid poboljšava zadržavanje vode u papirnoj masi
Izravan odgovor: što poliakrilamid čini za poboljšanje zadržavanja vode u pulpi
Kemikalije poliakrilamida (PAM) za proizvodnju papira poboljšavaju zadržavanje vode u pulpi zadržavanje sitnih čestica, fibrila i punila pričvršćenih za vlakna i po formiranje kontrolirane mikroflok mreže koji ravnomjernije zadržava vodu u mokroj mreži. U praktičnom smislu, kaša pulpe otječe predvidljivije, ploča se formira ravnomjernije, a mokra mreža zadržava dovoljno vode da smanji tragove odvodnje i poboljša tečnost—bez "ispiranja" vrijednih sitnih čestica.
Najdosljedniji dobici dolaze kada se PAM odabere i dozira kako bi odgovarao zahtjevima mokrog punjenja i uvjetima smicanja. Tipični ciljevi ispitivanja mlina uključuju 5–20% poboljšanja u retenciji prvog prolaza i 0,5–2,0 postotna boda više krutine u prešanju kada je PAM program optimiziran za kvalitetu i opskrbu.
Zašto se “zadržavanje vode” mijenja kada dodate PAM
U mokrom kraju, "zadržavanje vode" manje se odnosi na jedno svojstvo, a više na to kako se voda distribuira i otpušta:
- Vezana voda : voda povezana s bubrenjem vlakana i fibrila (teže ih je ukloniti).
- Intersticijska voda : voda zarobljena između čestica i vlakana u podlozi za oblikovanje (oslobađa se drenažom/prešanjem).
- Besplatna voda : voda koja brzo otječe kroz žičanu/presanu tkaninu.
PAM pomiče ravnotežu zadržavanjem sitnih čestica i punila te mijenjanjem strukture pahuljica. To može povećati izmjereno zadržavanje vode (više vode zadržano u prostirci u datoj točki), dok još uvijek poboljšava odvodnjavanje stroja ako su flokule male, jake i stabilne na smicanje, a ne velike i želatinaste.
Mehanizmi: kako poliakrilamid zadržava vodu u mreži vlakana
1) Premošćivanje flokulacije koja stvara mikrostrukturu koja zadržava vodu
PAM lanci visoke molekularne težine mogu se pričvrstiti na više čestica i vlakana odjednom, stvarajući mostove. Kada su pravilno podešeni, ovi mostovi proizvode mikroflokule koji poboljšavaju ujednačenost formacije i povećavaju intersticijsku retenciju vode na kontroliran način. Ovo smanjuje "kanaliziranje" na žici gdje voda prolazi kroz slaba mjesta i uklanja sitne čestice.
2) Elektrostatsko privlačenje koje pričvršćuje finoće i punila
Većina pulpa i punila nose neto anionski naboj. Kationski PAM (CPAM) poboljšava pričvršćivanje lokalno neutralizirajući naboj i potičući adsorpciju. Rezultat je veće zadržavanje sitnih čestica i mikrofibrila , što povećava specifičnu površinu pulpe i njegovu sposobnost zadržavanja vode.
3) Smanjeno "ispiranje" pod smicanjem (pumpa ventilatora, čistači, pristupni protok)
Bez učinkovitog programa zadržavanja, sitne čestice i punila ostaju raspršeni i mogu se izgubiti s bijelom vodom, učinkovito smanjujući udio koji zadržava vodu u završnim slojevima. Ispravno odabran PAM program poboljšava otpornost na smicanje tako da sitne čestice ostaju s vlaknima kroz pristupni sustav, proizvodeći dosljednije zadržavanje vode i ponašanje drenaže u naglavnoj kutiji i na žici.
4) Sinergija s mikročesticama za "zadržavanje vode tamo gdje pomaže" i otpuštanje tamo gdje bi trebala otjecati
Dvostruki sustavi (PAM bentonit/silika/mikropolimer) često nadmašuju sam PAM stvarajući finu, poroznu mrežu pahuljica. Ova struktura može poboljšati formiranje i zadržavanje dok drenažne putove održava otvorenima, zbog čega mnogi strojevi vide istodobna poboljšanja u zadržavanju i stabilnosti odvodnje .
Koja vrsta poliakrilamida najbolje podržava zadržavanje vode u pulpi
| PAM program | Tipična wet-end uloga | Kako utječe na zadržavanje vode u pulpi | Tamo gdje obično najbolje pristaje |
|---|---|---|---|
| Kationski PAM (CPAM) | Primarna pomoć pri zadržavanju/drenaži | Povećava pričvršćivanje sitnih čestica/punila, povećava zadržavanje vode i stabilnost prostirke | Većina materijala za ispis/pisanje, pakiranje, reciklirani namještaj |
| Anionski PAM (APAM) | Koagulant/sakupljač s kationskim partnerom ili za specifične sustave | Može izgraditi strukturu putem kompleksiranja; zadržavanje vode ovisi o ravnoteži potražnje kationa | Sustavi koji koriste kationski škrob/koagulanse; neki DIP vodovi |
| Amfoterni PAM | Pomoć pri zadržavanju otpornom na naboj | Robusnija kontrola zadržavanja vode preko pH/ionskih promjena | Promjenjiv sastav, visoka vodljivost, česte promjene stupnja |
| PAM mikročestice (bentonit/silika) | Visokoučinkovit sustav zadržavanja i odvodnje | Stvara porozne mikroflokule: ravnomjerno zadržava vodu, ali čuva odvodne kanale | Strojevi velike brzine, visoko punjenje, specifikacije uske formacije |
Odabir nije samo "koji PAM", već i molekularna težina, gustoća naboja i oblik emulzije u odnosu na otopinu. U mnogim mlinovima, najbolja stabilnost zadržavanja vode postiže se uparivanjem primarnog kationskog PAM-a sa sustavom mikročestica kako bi se smanjio rizik predoziranja i održalo stvaranje.
Praktična primjena: točke doziranja, kompenzacije i dodavanja koje štite zadržavanje vode
Tipični rasponi doza (početne točke za ispitivanja)
- Primarno zadržavanje CPAM: 0,05–0,30 kg/toni (aktivno) ovisno o opskrbi, punionici i zahtjevima za punjenje.
- Mikročestice (ako se koriste): često 0,2–1,0 kg/toni (osnova proizvoda), podešen na smicanje gornjeg sanduka i zatvaranje za vodu.
- Ako koristite koagulant uzvodno (odvojeno od PAM-a): prilagodite za smanjenje "anionskog otpada" prije nego što se PAM optimizira.
Šminka i starenje: izbjegavajte nedovoljnu učinkovitost koja izgleda kao "nema učinka zadržavanja vode"
Mnogi kvarovi PAM-a su kvarovi pripreme. Uobičajena najbolja praksa je priprema na 0,1–0,5% otopine (provjerite specifikacije dobavljača), osigurajte potpunu inverziju (za emulzije) i ostavite dovoljno vremena starenja da se lanci potpuno hidratiziraju. Loša hidratacija skraćuje učinkovitu duljinu polimera, smanjujući premošćivanje i slabeći mikroflok strukturu koja podržava stabilno zadržavanje vode.
Opća pravila za zbrajanje
- Dodajte primarni PAM tamo gdje postoji dobro miješanje, ali ne i ekstremno smicanje—često nakon strojne komore/pumpe ventilatora, ovisno o rasporedu sustava.
- Ako koristite mikročesticu, dodajte je kasnije (bliže pretincu za glavu) kako biste "zategnuli" flokule nakon glavnih zona smicanja.
- Izbjegavajte duga vremena zadržavanja nakon dodavanja PAM-a ako sustav ima recirkulaciju visokog smicanja; u suprotnom, flokule se mogu slomiti i otpustiti čestice, smanjujući stabilnost zadržavanja vode.
Što mjeriti da se dokaže da PAM poboljšava zadržavanje vode (a ne samo probleme s mijenjanjem brzina)
Upotrijebite mješavinu indikatora zadržavanja, odvodnjavanja i ujednačenosti lista. Jedna metrika može dovesti u zabludu jer "više zadržane vode" može biti dobro (ujednačenost, stabilnost) ili loše (sporo otjecanje) ovisno o tome gdje se događa.
| metrički | Što vam govori | Praktičan "dobar smjer" kada je PAM optimiziran |
|---|---|---|
| Zadržavanje prvog prolaza (FPR) | Koliko krutih tvari ostaje u limu u odnosu na vodu | Povećaj za ~5–20% (tipični ciljni raspon ispitivanja) |
| Zamućenost bijele vode / gubitak sitnih čestica | Ispiru li se sitne čestice (šteti kapacitetu zadržavanja vode) | Smanjenje pri postojanoj osnovnoj težini i pepelu |
| Odziv drenaže (npr. trend svježine / vrijeme drenaže) | Koliko brzo voda napušta površinu pod uvjetima oblikovanja | Stabilniji, manje osjetljiv na ljuljačke namještaja |
| Pritisnite čvrste tvari | Koliko se vode ukloni prešanjem | 0,5–2,0 boda obično se može postići kada se retencija/drenaža stabilizira |
| Formiranje / dvostranost | Ujednačenost raspodjele vlakana/finih čestica (utječe na lokalno zadržavanje vode) | Poboljšava ili ostaje neutralan dok se zadržavanje povećava |
Uobičajeni načini kvarova i kako ih ispraviti
Predoziranje: povećava se zadržavanje vode, ali drenaža i stvaranje trpe
Previše PAM-a može stvoriti velike, stlačive flokule koje zadržavaju vodu i kolabiraju pod vakuumom/prešanjem, uzrokujući sporu drenažu, loše formiranje i defekte lista. Tipična korekcija je da se smanjiti dozu PAM-a i/or move to a PAM mikročestica pristup koji steže pahuljice bez da ih čini glomaznima.
Pogrešna gustoća naboja: loša adsorpcija, nestabilno zadržavanje, nedosljedno zadržavanje vode
Ako polimer ne odgovara zahtjevima za punjenje sustava (pod utjecajem kontaminanata recikliranih vlakana, punila, otopljenih organskih tvari i vodljivosti), može ostati u vodenoj fazi umjesto finih čestica sidrenja. Podešavanje gustoće naboja, dodavanje koagulansa uzvodno ili prebacivanje na amfoterni PAM često stabilizira rezultate.
Razaranje smicanjem: polimer se dodaje prerano ili u ekstremnom smicanju
PAM visoke molekularne težine je osjetljiv na mehaničku degradaciju. Ako se doda prije zona visokog smicanja, učinkovita duljina lanca opada i učinkovitost premošćivanja pada, što dovodi do slabijih flokula i smanjenog zadržavanja sitnih čestica. Premještanje točke dodavanja na mjesto nižeg smicanja može vratiti učinkovitost bez povećanja doze.
Loše uređenje: "dodali smo PAM, ali ništa se nije dogodilo"
Nepotpuna inverzija, netočna koncentracija, interakcije s tvrdom vodom ili nedovoljno vrijeme starenja mogu ograničiti produljenje polimera. Popravak je proceduralan: potvrdite kvalitetu vode za razrjeđivanje, energiju miješanja, vrijeme starenja i stabilnost hrane. Često poboljšanje pripravka daje isti učinak kao povećanje doze—bez nuspojava.
Primjeri ishoda ispitivanja: kako "poboljšano zadržavanje vode" izgleda na stroju
Sljedeće ilustrira tip uzorka prije/poslije koji mnoge tvornice koriste kako bi potvrdile da poliakrilamid za proizvodnju papira poboljšava zadržavanje vode u pulpi na koristan način (vrijednosti su reprezentativne za uobičajene probne ciljeve i treba ih potvrditi za vašu opremu i stroj):
- Zadržavanje prvog prolaza povećava se s ~60% na ~70% ( ~ 10 bodova ), dok zamućenost bijele vode opada ravnomjernom stopom proizvodnje.
- Stabilnost na mokrom kraju se poboljšava: manje tragova drenaže i manja varijabilnost osnovne težine zbog smanjenog ispiranja sitnih čestica.
- Prešana krutina raste ~0,5–2,0% , smanjujući potrebu za parom za sušenje i poboljšavajući postojanost čvrstoće lista.
- Formiranje ostaje stabilno ili se poboljšava kada se pahuljice kontroliraju (microfloc strategija), izbjegavajući pjegavost velikih pahuljica.
Ako se zadržavanje poboljša, ali se formiranje pogorša, to obično znači da su flokule prevelike ili previše kompresibilne - prilagodba PAM molekularne težine/gustoće naboja, doze ili prelazak na sustav mikročestica obično je najbrža korekcija.
Za ponijeti: praktično pravilo za korištenje PAM-a za poboljšanje zadržavanja vode u pulpi
Najpouzdaniji način poboljšanja zadržavanja vode u pulpi s poliakrilamidom za proizvodnju papira je zadržati najmanje komponente koje najviše zadržavaju vodu (fine/fibrile/punilo) dok stvaraju mikroflokule koje ostaju porozne . Taj pristup stabilizira distribuciju vode u mokroj mreži, smanjuje ispiranje sitnih čestica i podržava predvidljivo odvodnjavanje—omogućuje bolju pokretljivost i dosljednija svojstva lista.
