Wie Polyacrylamid die Wasserretention in Papierzellstoff verbessert
Direkte Antwort: Was Polyacrylamid zur Verbesserung der Wasserretention im Zellstoff beiträgt
Chemikalien aus Polyacrylamid (PAM) für die Papierherstellung verbessern die Wasserretention im Zellstoff Feinteile, Fibrillen und Füllstoffe bleiben an den Fasern haften und von Bildung eines kontrollierten Mikroflockennetzwerks Dadurch wird das Wasser gleichmäßiger in der nassen Bahn gehalten. In der Praxis lässt sich sagen, dass die Zellstoffaufschlämmung vorhersehbarer abläuft, die Bahn gleichmäßiger geformt wird und die nasse Bahn ausreichend Wasser zurückhält, um Entwässerungsstreifen zu reduzieren und die Lauffähigkeit zu verbessern – ohne wertvolle kleine Partikel „auszuwaschen“.
Die beständigsten Gewinne werden erzielt, wenn PAM so ausgewählt und dosiert wird, dass es dem Ladungsbedarf des Nassteils und den Scherbedingungen entspricht. Zu den typischen Zielen für Mühlenversuche gehören: 5–20 % Verbesserung der First-Pass-Retention und 0,5–2,0 Prozentpunkte höhere Pressfeststoffe wenn das PAM-Programm für die Sorte und das Material optimiert ist.
Warum sich die „Wasserretention“ ändert, wenn man PAM hinzufügt
Im Nassbereich geht es bei der „Wasserretention“ weniger um eine einzelne Eigenschaft als vielmehr um die Art und Weise, wie Wasser verteilt und freigesetzt wird:
- Gebundenes Wasser : Wasser in Verbindung mit Faserquellung und Fibrillen (schwerer zu entfernen).
- Interstitielles Wasser : Wasser, das zwischen Partikeln und Fasern in der Formmatte eingeschlossen ist (durch Entwässerung/Pressen freigesetzt).
- Kostenloses Wasser : Wasser, das schnell durch Draht-/Pressgewebe abfließt.
PAM verschiebt das Gleichgewicht, indem es Feinstoffe und Füllstoffe zurückhält und die Flockenstruktur verändert. Dies kann die gemessene Wasserretention erhöhen (mehr Wasser, das an einem bestimmten Punkt in der Matte gehalten wird) und gleichzeitig die maschinelle Entwässerung verbessern, wenn die Flocken eher klein, stark und scherstabil als groß und gelatineartig sind.
Mechanismen: Wie Polyacrylamid Wasser im Fasernetzwerk hält
1) Überbrückende Flockung, die eine wasserhaltende Mikrostruktur erzeugt
Hochmolekulare PAM-Ketten können sich gleichzeitig an mehrere Partikel und Fasern binden und so Brücken bilden. Bei richtiger Abstimmung produzieren diese Brücken Mikroflocken die die Gleichmäßigkeit der Formation verbessern und die interstitielle Wasserretention auf kontrollierte Weise erhöhen. Dadurch wird die „Kanalbildung“ auf dem Sieb reduziert, bei der Wasser durch Schwachstellen strömt und Feinteile abstreift.
2) Elektrostatische Anziehung, die Feinstoffe und Füllstoffe verankert
Die meisten Zellstoffe und Füllstoffe tragen eine anionische Nettoladung. Kationisches PAM (CPAM) verbessert die Bindung, indem es die Ladung lokal neutralisiert und die Adsorption fördert. Das Ergebnis ist höhere Rückhaltung von Feinpartikeln und Mikrofibrillen Dadurch erhöht sich die spezifische Oberfläche der Zellstoffmatte und ihre Fähigkeit, Wasser zu speichern.
3) Reduziertes „Auswaschen“ unter Scherung (Gebläsepumpe, Reiniger, Anströmung)
Ohne ein wirksames Rückhalteprogramm bleiben Feinstoffe und Füllstoffe dispergiert und können mit Siebwasser verloren gehen, wodurch der wasserhaltende Anteil des Eintrags wirksam gesenkt wird. Ein richtig ausgewähltes PAM-Programm verbessert die Scherelastizität, sodass die Feinstoffe durch das Zulaufsystem mit den Fasern verbunden bleiben, was zu einem gleichmäßigeren Wasserrückhalte- und Entwässerungsverhalten am Stoffauflauf und am Sieb führt.
4) Synergie mit Mikropartikeln, um „Wasser dort zu halten, wo es hilft“ und es dort abzugeben, wo es abfließen soll
Duale Systeme (PAM-Bentonit/Kieselsäure/Mikropolymer) übertreffen oft PAM allein, indem sie ein feines, poröses Flockennetzwerk erzeugen. Diese Struktur kann die Bildung und Retention verbessern und gleichzeitig die Entwässerungswege offen halten, weshalb viele Maschinen sehen gleichzeitige Steigerung der Retention und Entwässerungsstabilität .
Welcher Polyacrylamidtyp unterstützt die Zellstoffwasserretention am besten?
| PAM-Programm | Typische Rolle im Nassbereich | Wie es die Wasserretention im Fruchtfleisch beeinflusst | Wo es normalerweise am besten passt |
|---|---|---|---|
| Kationisches PAM (CPAM) | Primäre Retentions-/Drainagehilfe | Erhöht die Anhaftung von Feinstoffen/Füllstoffen und erhöht den Wasserhalt und die Stabilität der Matte | Die meisten Druck-/Schreibwaren, Verpackungen und recycelten Möbel |
| Anionisches PAM (APAM) | Koagulans/Kollektor mit kationischem Partner oder für spezifische Systeme | Kann Struktur durch Komplexierung aufbauen; Die Wasserretention hängt vom Gleichgewicht des Kationenbedarfs ab | Systeme, die kationische Stärke/Koagulanzien verwenden; einige DIP-Leitungen |
| Amphoteres PAM | Ladungstolerante Haltehilfe | Robustere Wasserretentionskontrolle bei pH-/Ionenschwankungen | Variable Beschickung, hohe Leitfähigkeit, häufige Sortenwechsel |
| PAM-Mikropartikel (Bentonit/Silica) | Hocheffizientes Rückhalte- und Entwässerungssystem | Erzeugt poröse Mikroflocken: Hält das Wasser gleichmäßig zurück, bewahrt aber die Entwässerungskanäle | Hochgeschwindigkeitsmaschinen, hohe Füllmenge, enge Formationsspezifikationen |
Bei der Auswahl kommt es nicht nur darauf an, „welches PAM“ ist, sondern auch auf Molekulargewicht, Ladungsdichte und Emulsions- bzw. Lösungsform. In vielen Mühlen wird die beste Wasserretentionsstabilität durch die Kombination eines primären kationischen PAM mit einem Mikropartikelsystem erreicht, um das Risiko einer Überdosierung zu verringern und die Bildung aufrechtzuerhalten.
Praktische Anwendung: Dosierung, Nachdosierung und Zugabepunkte, die Wassereinlagerungen schützen
Typische Dosierungsbereiche (Ausgangspunkte für Versuche)
- CPAM zur primären Aufbewahrung: 0,05–0,30 kg/Tonne (aktiv) je nach Material-, Füll- und Ladungsbedarf.
- Mikropartikel (falls verwendet): häufig 0,2–1,0 kg/Tonne (Produktbasis), abgestimmt auf Stoffauflaufschere und Siebwasserverschluss.
- Bei Verwendung eines vorgeschalteten Koagulans (getrennt von PAM): Passen Sie es an, um „anionischen Abfall“ zu reduzieren, bevor PAM optimiert wird.
Abschminken und Altern: Vermeiden Sie Minderleistungen, die wie „kein Wassereinlagerungseffekt“ aussehen.
Viele PAM-Fehler sind Vorbereitungsfehler. Eine gängige Best Practice ist die Vorbereitung auf 0,1–0,5 % Lösung (überprüfen Sie die Spezifikationen des Lieferanten), stellen Sie eine vollständige Inversion sicher (bei Emulsionen) und lassen Sie ausreichend Alterungszeit ein, damit die Ketten vollständig hydratisieren. Eine schlechte Hydratation verkürzt die effektive Polymerlänge, reduziert die Brückenbildung und schwächt die Mikroflockenstruktur, die eine stabile Wasserretention unterstützt.
Faustregeln für Additionspunkte
- Fügen Sie primäres PAM dort hinzu, wo eine gute Durchmischung, aber keine extreme Scherung vorliegt – je nach Systemlayout häufig nach der Maschinenkiste/Ventilatorpumpe.
- Wenn Sie Mikropartikel verwenden, fügen Sie diese später hinzu (näher am Stoffauflauf), um die Flocken nach den Hauptscherzonen „festzuziehen“.
- Vermeiden Sie lange Verweilzeiten nach der PAM-Zugabe, wenn das System eine hohe Scherrezirkulation aufweist; andernfalls können die Flocken brechen und Feinteile freisetzen, was die Stabilität der Wasserretention verringert.
Was muss gemessen werden, um nachzuweisen, dass PAM die Wasserretention verbessert (und nicht nur Probleme verschiebt)?
Verwenden Sie eine Mischung aus Retentions-, Entwässerungs- und Blattgleichmäßigkeitsindikatoren. Eine einzelne Metrik kann irreführend sein, da „mehr zurückgehaltenes Wasser“ je nachdem, wo es auftritt, gut (Gleichmäßigkeit, Stabilität) oder schlecht (langsame Entwässerung) sein kann.
| Metrisch | Was es Ihnen sagt | Eine praktische „gute Richtung“, wenn PAM optimiert wird |
|---|---|---|
| First-Pass-Retention (FPR) | Wie viele Feststoffe verbleiben in der Folie im Vergleich zum Siebwasser? | Steigerung um ~5–20 % (typischer Zielbereich für Versuche) |
| Trübung/Feinstoffverlust im Siebwasser | Ob Feinstoffe ausgewaschen werden (beeinträchtigt das Wasserrückhaltevermögen) | Bei gleichbleibendem Flächengewicht und konstanter Asche sinken |
| Entwässerungsreaktion (z. B. Freeness-Trend / Entwässerungszeit) | Wie schnell verlässt Wasser den Stoff unter Formungsbedingungen? | Stabiler, weniger empfindlich gegenüber Möbelschwankungen |
| Feststoffe pressen | Wie viel Wasser wird beim Pressen entfernt? | 0,5–2,0 Punkte ist im Allgemeinen erreichbar, wenn die Retention/Drainage stabilisiert ist |
| Bildung / Zweiseitigkeit | Gleichmäßige Faser-/Feinstoffverteilung (beeinflusst die lokale Wasserretention) | Verbessert sich oder bleibt neutral, während die Retention steigt |
Häufige Fehlerarten und deren Behebung
Überdosierung: Die Wassereinlagerungen nehmen zu, aber Entwässerung und Bildung leiden
Zu viel PAM kann zu großen, komprimierbaren Flocken führen, die Wasser einschließen und unter Vakuum/Pressung zusammenfallen, was zu langsamer Entwässerung, schlechter Formation und Blattfehlern führt. Eine typische Korrektur ist: Reduzieren Sie die PAM-Dosis und/or move to a PAM-Mikropartikel Ansatz, der die Flocken fester macht, ohne sie voluminös zu machen.
Falsche Ladungsdichte: schlechte Adsorption, instabile Retention, inkonsistente Wasserretention
Wenn das Polymer nicht dem Ladungsbedarf des Systems entspricht (beeinflusst durch Verunreinigungen aus recycelten Fasern, Füllstoffen, gelösten organischen Stoffen und Leitfähigkeit), verbleibt es möglicherweise in der Wasserphase, anstatt Feinpartikel zu verankern. Die Anpassung der Ladungsdichte, die Zugabe eines vorgeschalteten Koagulationsmittels oder der Wechsel zu einem amphoteren PAM stabilisieren häufig die Ergebnisse.
Zerstörung durch Scherung: Polymer wird zu früh oder unter extremer Scherung hinzugefügt
PAM mit hohem Molekulargewicht ist anfällig für mechanischen Abbau. Wenn es vor Zonen mit hoher Scherung zugegeben wird, verringert sich die effektive Kettenlänge und die Effizienz der Brückenbildung, was zu schwächeren Flocken und einer verringerten Feinanteilretention führt. Durch die Verlegung des Zugabepunkts an einen Ort mit geringerer Scherung kann die Leistung wiederhergestellt werden, ohne dass die Dosierung erhöht werden muss.
Schlechtes Make-up: „Wir haben PAM hinzugefügt, aber nichts ist passiert“
Unvollständige Inversion, falsche Konzentration, Wechselwirkungen mit hartem Wasser oder unzureichende Alterungszeit können die Polymerausdehnung einschränken. Die Lösung ist verfahrenstechnisch: Validieren Sie die Qualität des Verdünnungswassers, die Mischenergie, die Reifezeit und die Futterstabilität. Oft führt eine Verbesserung der Zubereitung zum gleichen Effekt wie eine Erhöhung der Dosierung – ohne Nebenwirkungen.
Beispielhafte Versuchsergebnisse: Wie „verbesserte Wasserretention“ bei einer Maschine aussieht
Im Folgenden wird die Art des Vorher/Nachher-Musters veranschaulicht, das viele Papierfabriken verwenden, um zu bestätigen, dass Polyacrylamid bei der Papierherstellung die Wasserretention im Zellstoff auf vorteilhafte Weise verbessert (die Werte sind repräsentativ für gängige Versuchsziele und sollten für Ihr Material und Ihre Maschine validiert werden):
- Die First-Pass-Retention steigt von ~60 % auf ~70 % ( ~ 10 Punkte ), während die Trübung des Siebwassers bei gleichbleibender Produktionsrate abnimmt.
- Die Stabilität im Nassbereich verbessert sich: weniger Entwässerungsstreifen und geringere Schwankungen des Flächengewichts aufgrund der geringeren Auswaschung von Feinpartikeln.
- Pressfeststoffe steigen nach oben ~0,5–2,0 % , wodurch der Dampfbedarf des Trockners gesenkt und die Festigkeitskonsistenz der Bleche verbessert wird.
- Die Bildung bleibt stabil oder verbessert sich, wenn die Flocken kontrolliert werden (Mikroflockenstrategie), wodurch eine Fleckenbildung bei großen Flocken vermieden wird.
Wenn sich die Retention verbessert, sich aber die Bildung verschlechtert, deutet das typischerweise darauf hin, dass die Flocken zu groß oder zu komprimierbar sind – eine Anpassung des PAM-Molekulargewichts/der Ladungsdichte, der Dosierung oder ein Wechsel zu einem Mikropartikelsystem ist normalerweise die schnellste Korrektur.
Fazit: Die praktische Regel für die Verwendung von PAM zur Verbesserung der Wasserretention im Zellstoff
Der zuverlässigste Weg, die Wasserretention im Zellstoff mit Polyacrylamid für die Papierherstellung zu verbessern, ist Halten Sie die kleinsten, am stärksten wasserhaltigen Bestandteile (Feinteile/Fibrillen/Füllstoffe) zurück und entwickeln Sie gleichzeitig Mikroflocken, die porös bleiben . Dieser Ansatz stabilisiert die Wasserverteilung auf der nassen Bahn, reduziert das Auswaschen von Feinpartikeln und unterstützt eine vorhersehbare Entwässerung – was zu einer besseren Lauffähigkeit und gleichmäßigeren Blatteigenschaften führt.
