Selección de aditivos para papel especial: grados resistentes a la grasa y de liberación

Una lámina resistente a la grasa falla por una de dos razones: la red de fibras está demasiado abierta, lo que permite que el aceite pase a través de los poros, o el tratamiento de superficie aplicado aguas abajo nunca tuvo una base lo suficientemente densa para adherirse. Ambos problemas comienzan mucho antes de que el papel llegue a la recubridora o a la calandria: comienzan en el extremo húmedo, donde la química de la fibra, el relleno y el polímero forman una hoja apretada y uniformee o dejan espacios que ningún tratamiento posterior puede cerrar por completo.

Para el documento de autorización, el requisito cambia ligeramente, pero la causa fundamental es la misma. Los recubrimientos de silicona o de liberación adhesiva necesitan una lámina base con porosidad controlada y una superficie lisa y dimensionalmente estable. Una lámina con una distribución desigual de las fibras o una mala retención de finos transmitirá esa irregularidad directamente a través del recubrimiento, produciendo poros, una fuerza de liberación desigual o un recubrimiento que simplemente no se mantendrá.

Aquí es donde los aditivos del extremo húmedo... auxiliares de retención y dispersantes en particular, cuyo contenido principal es poliacrilamida (PAM): realiza trabajos que los tratamientos de superficie no pueden sustituir. Hacer la selección correcta determina si la lámina base proporciona al revestimiento algo sólido sobre lo que construir o algo contra lo que luchar.

▶ Ayudas de retención: creación de una lámina base más densa y uniforme

Los agentes de retención retienen las fibras finas, los rellenos y los fragmentos de fibra en la lámina durante la formación en lugar de dejar que se laven con el agua blanca. Para los grados resistentes a la grasa, esto es directamente importante: una hoja que retiene más finos tiene menos canales de flujo abiertos por los que pasa el aceite, que es todo el mecanismo detrás del papel encerado refinado mecánicamente.

La selección se reduce a dos variables: peso molecular y densidad de carga. alto peso molecular Ayudas de retención formuladas para sistemas de extremo húmedo de fabricación de papel. une partículas finas a través de distancias más largas, lo que se adapta a muebles con alta carga de relleno o contenido reciclado significativo. La densidad de carga debe adaptarse a la demanda de carga propia del producto; la sobredosis de un producto altamente catiónico en un stock con baja demanda aniónica provoca redispersión en lugar de floculación, y la lámina termina más suelta, no más apretada.

Específicamente para los documentos base de publicación, el objetivo es ligeramente diferente de la retención máxima: es uniform retención. Una estructura de flóculo irregular crea variaciones locales en la porosidad que se manifiestan más tarde como una absorción inconsistente de silicona. Una dosis más baja con un producto de carga moderada y peso molecular moderado, aplicada más temprano en el flujo de aproximación, generalmente produce una formación más uniforme que una adición tardía de dosis alta destinada exclusivamente a maximizar el porcentaje de retención.

▶ Dispersantes: solución de la floculación de la fibra antes de que se convierta en un defecto del recubrimiento

La retención y la dispersión van en direcciones opuestas, que es exactamente la razón por la que ambos aditivos aparecen en el mismo programa de extremo húmedo. Las ayudas de retención floculan los finos para mantenerlos en la lámina; Los dispersantes evitan que la red de fibras restante se aglutine en flóculos visibles que crean puntos delgados y poros una vez que la lámina se estira, calandra o recubre.

En los grados resistentes a la grasa elaborados mediante un refinado mecánico intenso, la floculación de la fibra tiende a empeorar a medida que disminuye la libertad: cuanto más se golpean las fibras, más propensas son a aglutinarse antes de la caja de entrada. Una dosis adecuada dispersante diseñado para la distribución de fibras en la producción de papel contrarresta esto en el punto de formación, dando a la lámina la estructura cerrada y sin agujeros de la que depende la resistencia a la grasa.

Para los revestimientos antiadherentes, la selección del dispersante también afecta la adhesión del revestimiento aguas abajo. Una superficie bien dispersada proporciona a los revestimientos adhesivos o de silicona un sustrato consistente para introducirse; Los haces de fibras localizados crean puntos altos que se recubren de manera desigual y se liberan de manera inconsistente bajo las pruebas de pelado.

▶ Combinación de la química de los aditivos con las pruebas de resistencia a las grasas

La selección aditiva sólo significa algo si se compara con un resultado mensurable. El estándar de la industria para la resistencia a la grasa es la prueba del kit, formalizada como Método de prueba TAPPI T 559 , que califica la resistencia de una lámina frente a una serie de doce soluciones basadas en petróleo cada vez más agresivas. Una clasificación de kit más alta significa que la lámina resiste aceites más agresivos antes de que se manchen o se absorban.

Esta prueba brinda a los fabricantes de papel un circuito de retroalimentación directa para los cambios en el extremo húmedo. Si un ajuste en el suministro o un cambio en la química del auxiliar de retención reduce la calificación del kit incluso en uno o dos puntos, eso es una señal mensurable de que la retención de finos o el cierre de la fibra se ha debilitado; no es algo que se deba detectar solo después de una queja del cliente. Realizar las clasificaciones de los kits junto con cualquier prueba del extremo húmedo, en lugar de depender únicamente de la inspección visual, convierte la selección de aditivos en un proceso controlado en lugar de conjeturas.

▶ El cambio posterior a las PFAS: por qué la química del extremo húmedo es más importante ahora

La resistencia a la grasa en el papel para contacto con alimentos solía depender en gran medida de tratamientos superficiales fluoroquímicos, que proporcionaban una fuerte repelencia al aceite con relativamente poca dependencia de la calidad de la hoja base. Esa opción se ha cerrado en gran medida. el Anuncio de eliminación gradual del mercado de la FDA que cubre sustancias antigrasas a base de PFAS confirmó que estos agentes ya no se venden para uso en contacto con alimentos en los EE. UU., con una fecha límite de cumplimiento para agotar las existencias existentes.

Sin tratamientos fluoroquímicos que soporten la carga, el rendimiento de la lámina base tiene que hacer la mayor parte del trabajo. Los sistemas de barrera no fluorados, ya sea refinado mecánico, apresto alternativo o recubrimientos de base biológica, funcionan mejor en una lámina más densa y formada de manera más uniforme, lo que coloca la química de retención y dispersión directamente en el camino crítico en lugar de ser una consideración secundaria detrás del tratamiento de la superficie.

Las fábricas que trataron los aditivos de extremo húmedo como una palanca menor antes de la eliminación gradual están descubriendo cada vez más que elegir la química de poliacrilamida adecuada para aplicaciones de fabricación de papel ahora tiene un efecto directo y mensurable sobre si un grado resistente a grasas no fluoradas cumple con las especificaciones.

▶ Dosis, punto de adición y solución de problemas comunes

Los auxiliares de retención para grados resistentes a la grasa y de liberación generalmente se encuentran en el rango de 0,02 a 0,08 % según el peso de la fibra seca, y la cifra exacta depende de la cantidad de materia prima y la carga de relleno. Los dispersantes generalmente se dosifican en dosis más bajas, a menudo entre 0,01 y 0,05 %, ya que una sobredosis puede redispersar los finos que el agente de retención intenta retener. Ambos deben introducirse a través de sistemas de dilución y medición dedicados en lugar de dosificarse por lotes, ya que la dilución inconsistente es una de las causas más comunes de variabilidad de la formación en la máquina.

Algunos problemas de campo surgen repetidamente:

• La caída de las clasificaciones del kit sin cambios en el material generalmente se debe a la degradación del soporte de retención debido al corte en la bomba del ventilador; verifique primero la ubicación del punto de adición;
• Los poros que aparecen de forma intermitente y no uniforme indican una dosis insuficiente del dispersante más que un problema de tamaño;
• La fuerza de liberación de silicona inconsistente en el mismo carrete a menudo se correlaciona con la formación de rayas, lo cual es un problema de dispersión, no un problema de línea de recubrimiento;
• La caída repentina de la retención después de un aumento en la proporción de fibra reciclada generalmente significa que la basura aniónica está consumiendo ayuda de retención catiónica antes de llegar a los finos; una titulación de la demanda de carga lo confirmará rápidamente.

▶ Una lista de verificación de selección práctica

Antes de bloquear un programa de aditivos de extremo húmedo para un grado resistente a la grasa o de liberación, es útil realizar una breve serie de comprobaciones en lugar de utilizar de manera predeterminada la química que se utilizó en la última calificación.

1. Confirme la clasificación objetivo del kit y compruébela durante las pruebas, no solo en el control de calidad final;
2. Haga coincidir el peso molecular del agente de retención y la densidad de carga con la demanda real de carga del suministro, no con una dosis estándar de un grado diferente;
3. Verificar la dosis de dispersante frente a la uniformidad de la formación, no solo la reducción de la floculación en el papel;
4. Verifique la ubicación del punto de adición para detectar exposición al corte, especialmente para productos de alto peso molecular;
5. Vuelva a validar el programa cada vez que cambie la fuente de fibra, el tamaño alternativo de PFAS o la proporción de contenido reciclado; ninguno de estos son reemplazos directos entre sí.

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