微粒子保持および排水システム
微粒子保持システムは、カチオン性ポリマーまたはデンプンと、剪断後の制御された時点で添加される負に帯電した微粒子とを組み合わせます。 コロイダルシリカは、多くの場合、排水と微粒子の捕捉を目的としています。水和ベントナイトは、フィラーやアニオン負荷の変化に対して堅牢な保持力を発揮します。有機マイクロポリマーはポリマー表面と投与の柔軟性を追加します。正しい選択は、家具と機械のトライアルであり、普遍的なパフォーマンスを約束するものではありません。
微粒子保持システムとは何ですか?
微粒子システムは通常、2 つのコンポーネントからなる保持および排水プログラムです。カチオン性ポリマーまたはカチオン性デンプンは、まず、負に帯電した繊維、微粒子、充填剤に吸着します。その後、後のアニオン性微粒子が前処理されたフロック構造と相互作用し、コンパクトで水を放出するマイクロフロックを生成します。このシーケンスにより、地層にダメージを与える大きなフロックを制限しながら、初回通過時の保持力と排水性を向上させることができます。
「微粒子」は機能的なカテゴリーであり、単一の素材ではありません。一般的な選択肢は、コロイダルシリカ、水和ベントナイト/ナトリウムモンモリロナイト、架橋または構造化有機マイクロポリマーです。製品の構造、電荷、固体、粒度分布、表面積、および DCS との相互作用は、ラベルよりも重要です。
シリカ vs ベントナイト vs 有機マイクロポリマー
| システム | 粒子と表面のコンテキスト | 代表的な選択信号 | テストする境界 |
|---|---|---|---|
| コロイダルシリカ/ストラクチャードシリカ | 従来の保持シリカは、多くの場合、一次粒子が 3 ～ 5 nm、500 ～ 600 m²/g 程度であることが報告されています。構造化されたミクロゲルは約 1200 m²/g になることがあります。正確な製品値は異なります。 | 荷電バランスと添加点を制御することにより、強力な排水性と微粒子応答性を実現します。 | 塩、pH、DCS、構造、希釈安定性、せん断力は応答を変える可能性があります。公表されている範囲は製品仕様ではありません。 |
| 水和ベントナイト/スメクタイト | 二次元結晶の厚さは約 0.9 nm で、横方向の寸法は変化します。分散したスメクタイトは約 800 m²/g に達する可能性がありますが、凝集した物質ははるかに低くなります。 | 適切な完成紙料での高いフィラー/ファインフィラー負荷に対する堅牢な保持力と耐性。 | 水和、交換可能な陽イオン、塩、分散時間、グレード、充填剤の化学的性質を確認する必要があります。 |
| 有機マイクロポリマー | 架橋または構造化されたポリアクリルアミド粒子は、無機粒子よりも大きくなる可能性がありますが、ポリマー鎖、ループ、およびストランドを通じて高い効果的な表面を提供します。 | 投与の柔軟性、保持/排出に加えて、要求の厳しいシステムでのコロイドと粘着性の制御が可能です。 | エマルション反転、活性固体、電荷、せん断力、鉱物油キャリアおよび適合性には、サプライヤーのデータと機械の試用が必要です。 |
上記の寸法は技術文献からの証拠に基づいた範囲であり、すべての商用グレードを保証するものではありません。の 製紙薬品カテゴリー は調達の出発点です。検討中のグレードの実際の粒子サイズ、表面積、電荷および固体データを要求します。
添加順序とせん断によって結果が決まる理由
一般的な順序は、加圧スクリーンまたはその他の高せん断点の前にカチオン性ポリマーまたはデンプンがあり、最後の主要せん断点の後およびヘッドボックス近くでシリカまたはベントナイトが続きます。最初のコンポーネントはパッチまたはマクロフロックを作成します。せん断により構造が破壊され、再分配されます。その後、微粒子はより小さく、より透過性の高いフロックを再構築します。これが、「せん断してから再凝集する」という一般的なフレーズの背後にあるメカニズムです。
一部の工場では、逆の順序を使用しても、実行可能な結果が得られます。これは、急速な輸送により、強いせん断下でカチオン性ポリマーがフィブリル化繊維上に移動する可能性があるためです。それはシーケンスを交換可能にするものではありません。機械に適切な注入ポイントがある場合にのみ両方をテストし、形成、初回通過保持、排水、白水の濁り、および化学残留物を測定します。
DCS とフィラー負荷の変更点
過剰なアニオン性 DCS は、繊維やフィラーの表面に到達する前にカチオン性成分を消費する可能性があります。 PCC、GCC、粘土、タルク、微粉も利用可能な表面積と電荷バランスを変化させます。洗浄パルプでは強力に見えるプログラムでも、閉じたリサイクル ループでは排水や保持力が低下する可能性があります。 DCS 制御を上流の変数として扱います。の アニオン性トラッシュと電荷要求ガイド その干渉を測定して修正する方法を説明します。
微粒子選択ワークフロー
- 目標を設定します。 制限制約が初回パスの保持、真空負荷、プレスの乾燥度、形成、フィラーの損失、汚れの堆積、または機械の速度であるかどうかを決定します。
- 家具を特徴づけます。 繊維混合、リサイクル内容、フィラーの種類とレベル、pH、導電率、硬度、カルシウム、DCS/電荷要求量、温度、微生物学的または付着物の堆積信号を記録します。
- マシンをマッピングします。 ファンポンプ、圧力スクリーン、クリーナー、希釈、ヘッドボックス、および最後の高せん断点にマークを付けます。供給場所ごとに希釈水と滞留時間を確認します。
- 制御された画面を実行します。 シリカ、ベントナイト、マイクロポリマーには同じ供給基準と混合エネルギーを使用します。静的なジャーだけでなく、動的な排水と保持を比較します。
- 本番環境で検証します。 1 つの制御変数を変更しながら、ファーストパスの保持、白水の固形物/濁度、真空、排水、シート形成、灰/フィラー、破損および汚れの堆積物の傾向を調べます。
微粒子プログラムの購入者チェックリスト
- 粒子の種類、一次粒子のサイズまたは結晶の厚さ、構造、比表面積、および粒度分布。
- チャージの種類と測定方法、pH、固形分、密度、粘度、希釈安定性、水和/メイクダウン時間、保存期間。
- ポリマーパートナーグレード、電荷密度、分子量範囲、反転/メイクダウン要件、サイジング、デンプン、強度化学との適合性。
- 供給物/充填剤データ、DCS 充電需要、導電率、カルシウム、pH、せん断点、注入ウィンドウ、およびターゲット保持/排水メトリクス。
- 試験方法: 動的排水またはブリットジャープロトコル、混合エネルギー、接触時間、サンプルの粘稠度、地層測定および製造合格基準。
- 現在の TDS、SDS、およびバッチ COA には、活性固体、ロットのトレーサビリティ、および粒子と表面積の値の背後にある正確な試験方法が含まれています。
一般的なウェットエンドのコンテキストについては、以下をお読みください。 定着補助ガイド そして 加法次数互換性ガイド。汚れの堆積物や粘着性のあるものには、次を使用します。 付着物管理のトラブルシューティング ページ 保持化学量を増やす前に。家具と機械のマップを共有する お問い合わせページ 裁判の話し合いのために。
よくある質問
製紙における微粒子保持システムとは何ですか?
これは、カチオン性ポリマーまたはデンプンをアニオン性シリカ、ベントナイトまたは有機マイクロポリマーと組み合わせる、保持および排水のペアのプログラムです。最初のコンポーネントは、繊維、微粉、フィラーを調整します。制御されたせん断によりフロックが再分散されます。その後、微粒子はより小さく、より透過性の高い構造を再構築します。
コロイダルシリカはベントナイトよりも保持力に優れていますか?
どちらが一般的に優れているというわけではありません。コロイダルシリカは、多くの場合、電荷とせん断が制御された場合に強力な排水性と微粒子応答を提供しますが、水和ベントナイトは、フィラーやアニオン負荷の変化に対して堅牢な保持力を提供できます。意図した供給点での実際の完成品、形成、初回パスの保持力および排水を比較します。
製紙におけるコロイダルシリカの粒子サイズはどれくらいですか?
技術文献では一般的に、従来の一次粒子は約 3 ～ 5 nm、比表面積は約 500 ～ 600 m²/g であると報告されています。構造化シリカミクロゲルは約 1200 m²/g である可能性があります。商用グレードはさまざまであり、引用された範囲は普遍的な仕様または排水性能を保証するものではありません。
せん断付近で微粒子システムをどのように投与すべきでしょうか?
一般的な順序では、カチオン性ポリマーまたはデンプンを主剪断点の前に配置し、アニオン性微粒子を最後の主剪断点の後に、多くの場合ヘッドボックス近くに配置します。一部の工場では別のシーケンスが使用されます。動的な排水、滞留、形成測定により、注入ポイント、接触時間、希釈を検証します。
微粒子システムは再生繊維と高 DCS で機能しますか?
可能ですが、DCS が高いとカチオン化学が消費され、微粒子が添加される前に電荷バランスが変化します。充電需要、導電率、カルシウムおよび充填剤の負荷を測定します。 DCS ソースを制御します。次に、機械で使用したものと同じリサイクル完成紙料およびせん断履歴を使用して、ペアになったシステムをスクリーニングします。
著者と証拠について
VCYCLETECHテクニカルチーム 公開されている技術文献、現在のサプライヤー文書、およびサイト固有のバイヤー要件からアプリケーションのコンテンツを作成します。別の施設を認定したり、実験室値から製紙機の使用量を設定したり、生産結果を保証したりするものではありません。最終的な化学物質の選択には、最新の完成品データ、機械テスト、および文書化された変更管理が必要です。
参考文献
- TAPPI: 製紙における微粒子保持アプローチ
- NCSU Hubbe: コロイド挙動、電荷およびせん断シーケンス
- ブリティッシュコロンビア大学の論文: シリカとベントナイトのサイズ/表面の状況
- Kemira: 現在の商業的保持、ベントナイトおよびマイクロポリマーのポートフォリオの背景
関連: 製紙用薬品 · DCSとチャージデマンド制御 · ウェットエンド添加剤の注文 · 定着支援ガイド