quimica del lado húmedo

Humberto Mondragn.

2013.

PRE CONGRESO ACOTEPAC 2013

Entrenamiento en papel.Wet-end.

CONTENIDO

NECESIDADES: PROCESO.PRODUCTO.MODIFICACION DE PROPIEDADES. EFECTOS RESIDUALES.

LA CARGA ELECTRICA . INCIDENCIAS EN EL PROCESO.

REFINACION. ENLACE DE HIDROGENO.

ENCOLADO.

AGENTES DE : RESISTENCIA EN HUMEDO. EN SECO.

COLORANTES. ABSORCION DE AGUA. SUAVIZANTES.

AGENTES DE RETENCION Y DRENAJE.

POLIMEROS.PREPARACION

BIOCIDAS.

PERFUMES .SANITIZANTES.

BIODISPERSANTES. PITCH. ANTIESPUMANTES.

PRODUCTOS DE COATING Y RELEASE

GERENCIAMIENTO DEL WET END.

.


QUMICA DEL LADO HMEDO

LA QUMICA DEL LADO HMEDO INCLUYE LAS INTERACCIONES

FSICAS Y QUMICAS QUE SE LLEVAN

A CABO EN TODO EL SISTEMA , EL

FURNISH Y LOS PROCESOS EN LA

MQUINA.

SU CONOCIMIENTO ES BASICO

PARA GENERAR RESPUESTAS Y

SOLUCIONES QUE SE APORTAN CON

BASE EN LA EXPERIENCIA Y EL

TRABAJO DIARIO.

Entrenamiento en papel.Wet-end

IMPORTANCIA DE LA QUMICA DEL LADO HMEDO.

LOS QUMICOS SE ADICIONAN AL PROCESO POR:

REQUERIMIENTOS Y DISEO DEL PRODUCTO FINAL.

MODIFICACIN DE PROPIEDADES.

NECESIDADES DEL PROCESO.

EFECTOS RESIDUALES .

Entrenamiento en papel.Wet-end..

Importancia de la qumica del lado hmedo.

Necesidades funcionales del producto :

Diseo del producto: Resistencia en seco Resistencia en hmedo-Peso bsico

Necesidades de confort:

Suavidad Blancura . Absorcin de agua- Requerimientos de color Olor- sanitizacin

etc.


Necesidades del proceso:

Retencin de finos y de fibra

Control de: pH- Depsitos- Microbiolgico- Espuma.

Residuales qumicos de procesos de: Pulpeo, blanqueo, destintado- Residuales en aguas

blancas y circuito corto.

Tissue: Control del yankee-Control del crepado .


EFECTOS RESIDUALES

OLORES Y PERFUMES.

ADICIN DE QUMICOS : HUMECTANTES SUAVIZANTES, ALCOHOLES JABONES.

SANITIZANTES.


QUMICA DE WET END.

CONSIDERACIONES FISICAS Y

QUMICAS.

En la bsqueda de soluciones hay

que medir.Si

no mides cmo

controlas? cmo

mejoras?

PROPIEDADES IMPORTANTES DE

LA MATERIA.

NATURALEZA ELCTRICA.


PROPIEDADES DE LA CARGA.

. LA DEMANDA DE CARGA - CARGA COLOIDAL: PREDICE LA CANTIDAD DE ADITIVO CATINICO ANINICO REQUERIDO PARA MANTENER UN SISTEMA

ESTABLE , SIN FLUCTUACIONES : SE PUEDE DEFINIR COMO LA CANTIDAD EN

KGRS DE ADITIVO / TON. DE FURNISH. CARGA: ALGO QUE REQUIERE UNA

TITULACIN ?. LA DEMANDA DE CARGA SE PUEDE EXPRESAR EN

MILIEQUIVALENTES /GRAMO. LAS MEDICIONES SE HACEN POR TITULACION-

MUTEC.

POTENCIAL Z: POTENCIAL ELECTRICO MUY CERCA DE LA SUPERFICIE DE UNA

PARTICULA EN SOLUCIN.

NO REQUIERE: TITULACIN - NO DEPENDE DEL TAMAO DE LA MUESTRA NOS PUEDE AYUDAR A PREDECIR QUE TAN RPIDO COAGULA , SE AGRUPAN LOS

ELEMENTOS DE UNA SUSPENSIN.

MIDE REPULSIN ENTRE PARTCULAS EN UNA SOLUCION.

.


Positivo

+

+

+

- -

-

+ + +

+

+

+

+

+

+

-

- +

+

+

+ +

- -

-

-

-

-

- -

- -

-

-

-

-

-

-+

-

-

-

-

-

- -

- -

-

-

- -

-

-

-

- -

+ +

+ -

Negativo

CAMBIOS QUE SE DAN COMO CONSECUENCIA DE LA CARGA

EN SOLUCION:

FUENTE: TAPPI


Densidad de carga de aditivos- expresada como millequilivantes / gramo (meq/gr.)

H

| +

R - N - R |

R

R

| +

R - N - R |

R

Carga aninica se debe usualmente a grupos carboxylo, sulfonatos

fosfatos. O | |

R - C - O -

O | |

R - S - O -

| |

O

O | |

R - O - P - O -

|

OH

Tipo de carga.

Carga catinica se debe a compuestos nitrogenados

terciarios cuaternarios.

Entrenamiento en papel.wet-end.

PROPIEDADES DE LA CARGA

PRODUCTOS CON CARGA ANIONICA:

FIBRAS: CELULOSA - HEMICELULOSA-LIGNOSULFONATOS-RESID. PULPEO-BLANQUEO.PIGMENTOS: CAOLINES , RELLENOS: GCC-TIO2-

MICROPARTICULAS-COLORANTES DIRECTOS-DISPERSANTES-

ALMIDONES-LATEX- ALGUNOS AGENTES DE RESISTENCIA EN

HUMEDO-ALGUNOS AGENTES DE RETENCIN.

PRODUCTOS CON CARGA CATIONICA:

ALUMBRE-PCC-COLOFONIAS CATIONICAS-ALMIDONES CATIONICOS-FIJADORES DE COLORANTES-ALGUNAS AYUDAS DE RETENCION Y

DRENAJE AGENTES DE RESISTENCIA EN HUMEDO-ENCOLANTES SINTETICOS.


Enlace de hidrgeno

Polmero de

Celulosa.

C E L L U L O S E F I B E R

O O

H H H H

O O

C E L L U L O S E F I B E R

Lo mas bello de la quimica!..


Propiedades importantes de la

carga.

H2C

CH

O

SO

OO-

N+

H3C CH3

ADITIVOS DE CONTROL DE CARGA:

CATINICO :POLI DAGMAC ANINICO: PVSK


RECTIFICADOR Y SENSOR

ELECTRNICO.

ELECTRODO

ELECTRODO

PISTON GIRATORIO

DIAGRAMA DE TITULADOR MUTEC

CELDA DE TEFLN

SOL.TITULACION

MUESTRA


EL CICLO DEL FURNISH.

FURNISH IN FURNISH OUT

PERDIDAS EN

AGUAS

RESIDUALES

FS

PERDIDAS

EN

FILTRACION

SAVE ALL

FSA

CIRCUITO CORTO DE LA MAQUINA

BAJA CONSISTENCIA.

AGUAS BLANCAS.

FC IN=FC OUT +FS+FSA

HOJA HMEDA

A FIELTROS,

SECADORES Y

ENROLLADORA.

STOCK

LLEGANDO DE

CIRCUITO DE

ALTA

CONSISTENCIA


NECESIDADES Y ATRIBUTOS DEL PRODUCTO.


NECESIDADES Y ATRIBUTOS DEL PRODUCTO.

Encolantes.

Agentes de resistencia en seco.

Agentes de resistencia en hmedo.

Otros.


ENCOLADO:

PORQU SE HACE ?

ENCOLADO INTERNO.

ENCOLADO SUPERFICIAL.

DIVERSOS AGENTES DE ENCOLADO.


Resinas de encolado. Usadas en produccin de liner y corrugado- proceso cido

Abietatos de colofonia Gmas.

Para su actividad sobre la fibra , se debe precipitar con Sulfato de Aluminio el rango ptimo de pH de aplicacin

est entre 4.5 -5.5.

Aplicacin en tanque de mquina, primero la resina y luego el sulfato para precipitar el abietato sobre la fibra a baja

consistencia.

Acidos resnicos Vs resinatos.

NECESIDADES Y ATRIBUTIOS DEL PRODUCTO.

Entrenamiento en papel.Wet.end.

RESINAS DE RESISTENCIA EN HMEDO ACTUALES EN PAPELES DE ESCRITURA Y CARTN :

USADAS EN PH NEUTRO ALCALINO.

ASA: ANHIDRIDO ALQUENIL SUCCINICO (C16-18 mas)

Resina de curado instantaneo: Se debe proteger del agua antes de aplicarse. Se usa en emulsin con almidn catinico

( Relacin: 4-1).Tamao de partculas.

Polmeros de retencin y drenaje ( sistemas duales ) para tener una retencin en primer paso adecuada (80%min.).

Balance del sistema : (+)Retencin.(-) drenaje (-) velocidad?. Manejo de finos-Refinacin. Pigmentos: (GCC-PCC)

Depsitos .

Resinas de resistencia en hmedo actuales en papeles

de escritura y cartn :

Usadas en pH neutro alcalino.

ASA: ANHIDRIDO ALQUENIL SUCCINICO

Resina de curado instantaneo la cual debe ser

protegida del agua antes de aplicarse . Se usa

almidn cocido y actualmente polmeros de

recubrimiento.

AKD: Dmero del Alkil Keteno : Resina de

termocurado lento.


AKD: Dmero del Alkil Keteno : Resina de termo-curado lento. En emulsin con almidones catinicos y tenso-activos para mejorar la adherencia a la fibra. 14-19% sol.

Estabilidad en la aplicacin.

Termo-reactividad: 160F mnimo en secadores..

Curado en el tiempo

Diversos tipos de emulsiones. Cationicidad del almidn.

NECESIDADES Y ATRIBUTOS DEL PRODUCTO


87,7%

88,3%

89,2%

87,1%

88,8%

89,6%

88,1%

89,9%

90,3%

86,6% 86,6% 86,6%

84,0%

85,0%

86,0%

87,0%

88,0%

89,0%

90,0%

91,0%

8 10 12

EF

ICIE

NC

IA E

NC

OL

AD

O (

%)

DOSIS AKD (KG/TON)

EFICIENCIA ENCOLADO AKD SIZE

Efectos de la cationicidad

del almidn de soporte

sobre la absorcin de AKD.

AKD alta cationicidad

AKD media cationicidad

AKD baja cationicidad

AKD muy baja cationicidad.

ENCOLADO AKD- CATIONICIDAD DEL ALMIDON

Eficiencia :Se toman los datos de Cobb de muestras comparados con hojas sin AKD ( Cobb 216 para el

ensayo). Temp. curado: 152C - Hojas de 125 grs/Mt2. -pH.7.5 - Fibra secundaria-reciclo. Barredor carga


Cargas inorgnicas .

Carbonato de Calcio GCC-PCC.

Talcos .

TiO2.

Antideslizantes en liner.

Propsito de su incorporacin a la hoja: Ahorro $$$$.

Blancura .Opacidad. Printabilidad . Absorcin- fijacin de tinta. Otras propiedades.

NECESIDADES Y ATRIBUTOS DEL PRODUCTO

Entrenamiento en papel.Wet-end. Atributos del producto - Resistencia en hmedo

Permanentes

PAE Poliamidas-poliaminas-epicloridrina

UF Urea formaldeido MF Melamine formaldehido

Poliacrilamidas- Polietileniminas PEI

Temporales Almidones dialdehidos DAS

modificados-

Poliacrilamidas glioxal PAMG


Atributos del producto- resistencia en hmedo

Permanentes PAE Poliamida-

poliamina-epicloridrina

UF Urea formaldehido

MF Melamina formaldehido

Temporales Almidones

dialdehido

Glioxal

H H O O H H H O

|+ | || || | |+ | || -NH(CH2)2N(CH2)2N-C(CH2)4C-N(CH2)2N(CH2)2N-C(CH2)4C- | |

HCH HCH | |

HCO-H HC | | O ( + HCl) HC - Cl HC | |

H H CROSS LINKING SITES

FUENTE : TAPPI


Atributos del producto - Resistencia en seco

Clases

Almidones catinicos .(maiz, maiz waxi, papa, yuca)

Carboxymetil Cellulose (CMC)

Poliacrilamidas ( bajo PM )

Gomas guar- Abietatos de colofonia.

Enzimas : En pulpeo- ( pulpeo en medio neutro-amilasas ) En control de stickies ( estearazas )-En refinacin ( Celulasas).

El producto , encolante recubre la superficie de la fibra.

Reforzando el enlace de H- generando ms area de contacto. A esto tambin ayuda la fibrilacin en el refinado

Productos usados como compensadores del refinado en produccin de T&T.

Entrenamiento en papel.Wet-end. Atributos del producto - Absorcin de agua.

Al bajar la tensin superficial del agua, se pueden

debilitar los enlaces H- , incrementndose el bulk de la fibra,

dando finalmente mas absorcin de agua.

Agentes humectantes (surfactantes) dan ms afinidad por el agua

Incrementan la absorcin de agua por la fibra.

Qu sucede???

Se incrementa la afinidad por el agua en areas hidrofbicas

como aquellos sitios de entrecruzamiento de la resina, lignina

residual entre fibras.


Atributos del producto- suavizantes.

Clases

Imidazolinas cuaternarias, diamido alcoxilados amonio- cuaternarios Compuesto de dialkil dimetil amonio cuaternarios

Humectantes como los glicoles.

Que sucede??

El cuat.catinico se enlaza a la fibra en sus sitios (-), su larga cadena -R alquilica, aparta las fibras proveyendo una sensacin de deslice de suavidad.

CH3 R

| | + N - CH2 R - N - CH3

|

R - C + CH3

N - CH2 |

CH2

CH2 R = C14 - C18 NH Alkyl Group

C = O

R

Entrenamiento en papel.Wet-end. Atributos del producto-Colorantes.

CLASES DE COLORANTES USADOS PARA COLOREAR FIBRA DESTINTADA Y BLANQUEADA EN PRODUCTOS T&T.

COLORANTES DIRECTOS ANIONICOS:

REQUIEREN PROMOTORES

CATINICOS,COAGULANTES- FIJADORES PARA SER

LIGADOS A LA FIBRA.

COLORANTES DIRECTOS CATINICOS.

MATIZANTES-:AGENTES PARA AYUDAR A LA

BLANCURA Y OPACIDAD DE LA HOJA


Atributos del producto.colorantes.

FUENTE.TAPPI


Aditivos qumicos.

Necesidades del proceso.


Retencin y drenaje. Dos cosas opuestas que deben ser balanceadas

en la formacin de la hoja.

1-Retener sobre la mesa de formacin, sobre la malla

mallas en MP crescent la cantidad formulada, adecuada de fibra, finos y componentes del furnish

2- Adecuado tiempo de desgote de la hoja formada y salir con una humedad programada a fieltros.


Ayudas de retencin y drenaje para componentes del furnish.

Porqu debemos tener una buena retencin en primer paso?

Se reacomodan los aditivos que

acompaan el furnish.

Menos cambios y cantidad de

depsitos en la mquina. Pero.. Una alta retencin de primer paso puede

ocasionar menos suavidad en la hoja por alto contenido de

finos. Y de la velocidad qu? Formacin?

Se disminuyen los aditivos que van con

los finos.

Entonces les comento:


FOURDRINIER FIELTROS SE CA DO RES A SIZE PRESS -

ENROLLADO

6-7% H2O 45% H2O 65%

H2O

99.5

%

H2O

FP

PERDIDA DE AGUA A TRAVES DEL PROCESO

F.P.R . 70-

75%

SOLIDOS ---

$$$$SSSSSSSSSS$$$$$$$$$$$$$$$$$ COSTO DE SACAR AGUA EN EL PROCESO

AGUAS

BLANCAS


Un buen balance entre retencin y drenaje?.

Entrenamiento en papelWet-end.

Ayudas de retencin y drenaje para componentes del furnish.

Partculas en el furnish con carga elctrica reducida

neutralizada pueden :

Agruparse para formar pequeos agregados flculos.

Son sensibles a fuerzas de rasgado.

Pueden reagruparse nuevamente al cesar, cambiar estas

fuerzas.

Usualmente se aplican al furnish polmeros de bajo peso

molecular y alta densidad de carga catinica para

neutralizacin de finos y basura aninica.

Coagulacion: Neutralizacin de carga.


Floculacin: Implica mecanismos de neutralizacin final de carga, para formar agregados, flc, usando

polmeros de mediano y alto peso molecular que

pueden ser aninicos catinicos.

Estos agregados floc no son resistentes a fuerzas de rasgado, porque su cohesin se debe a fuerzas, enlaces de

tipo intermolecular dbiles.

Por tanto, al desagregarse, no se vuelven a reagrupar

nuevamente al cesar la perturbacin.


Gotas de emulsin tienen un diametro de 1-2 micrones y

contienen muchas molculas de polmero

Emulsin

POLIMERO EN EMULSION PREPARACIN DE SOLUCIONES. EL AGUA EQUIPOS.


+

+

CARACTERISTICAS DEL FLOC. Grande y denso: Excelente para sedimentar.

Pequeo y esfrico :Excelente para filtrar.

Grande y poroso: Excelente para flotar.

Extructura en 2D (Elongados): Frgiles.

Heterodisperso : Separacin errtica.

Agregados frgiles: Poca resistencia mecnica


Efectos del agua de disolucin en la eficiencia de polmeros

Alta conductividad TDS no son deseables.

Na+

K+

Ca2+

Fe+

Zn2+

Ba2+ K

+

Mg2+

Al3+

Hg+

K+ Al3+

Fe2+

Pb2+

K+

NH4+

Sr2+

Cu2+

_ _

_ _

_ _

_

Floculante Anionico

+

+

+ + + + +

Floculante Cationico

Los iones disueltos inactivan los sitios de carga del polmero


Ayudas de retencin y drenaje.

clase Tipo de producto Funcin Polmero simple. Catinico aninico,

alto peso molecular.

Puede ser una

poliacrilamida (PAM).

Floculacin. Formacin de

puentes intermolec. y algo de

coagulacin.

Polmero dual. Polmero de bajo Peso

Mol. catinico +

Poliacrilamida alto

peso mol.

aninica(PAM).

Floculacin.Formacin de

puentes intermolec. y algo de

coagulacin.

Micropolmeros . MP.

AlFeMgSi-SiO2-

LiMgSi-Al2O3. ORGNICOS:DMDAC-PAAG-

POLIAMINA

MP puede ser:

bentonita , silica,

micropartculas organ.

+ Pol. Alto peso Mol. y

/ almidn catinico.

Coagulacin.


CMO ADICIONAR LOS QUMICOS.


DIAGRAMA GENERAL CIRCUITO DE BAJA CONSISTENCIA

ADICION DE QUIMICOS : ENCOLANTES- AG.RETENCION Y

DRENAJE.

FAN PUMP

MP-PAM

SCREEN-C.CLEANERS

MP-PAM HEAD-BOX

COAGULANTE

M.Chest

S.B

ox

SILO ENCOLANTES: ASA -AKD


Control de pH del sistema. Importancia del control.

Eficiente dosificacin de qumicos de proceso. Control de encolado.

Eficiente dosificacin de productos de recubrimiento del yankee.

Afectacin de la suavidad del producto. Qumicos de balance: H2SO4-Alumbre ?? CO2-

sodas.


Control microbiolgico y de depsitos .

Tipos de depsitos:

Anlisis microbiolgico

Orgnicos

Inorgnicos

Biolgicos

Combinados

Entrenamiento en papel. Wet-end.

Control microbiolgico y de depsitos .

Microbicidas

Bactericidas

Fungicidas

Seleccin de ellos para el proceso:

Naturaleza y condiciones del proceso

Experiencia

Entrenamiento en papel. Wet-end.

Hongos filam..Tinc. Azul algodn Levaduras Bact Sulfato Red- vibrios. Bact. Filament. Crist. Viol.

MICROFLORA EN EL WET-END.


Pitch-Fuentes

Clases de madera. Conferas- Tropicales

Procesos de pulpeo: Kraft- TMP.

Urban pitch stickies.

Reciclo- Fuentes.

DKL-OCC- MOW - Peridico. Archivo.


Neutralizacin del pitch. En la fuente : Buena operacin en lavadoras.

Dispersantes Talcos. Mecanismos de accin.

Reciclo : Urban pitch. Componentes.

Control: Buenos sistemas de separacin de contaminantes. Cationizacin de malla formadora.

Buen manejo de las aguas del proceso: Gerenciamiento del W-E

Biodispersantes: Dispersin Fijacin polimrica Donde? -Cmo?

Talco- Enzimas.. Y finalmente :

Lo que ya separaste, por favor no lo alimentes nuevamente al proceso!.


Espuma-Causas de formacin.

Lavado de la fibra.

Anionicidad- Cationicidad del sistema.

Cambio del pH en la mquina.

Cambios en la condicin del furnish.

Cambios en la materia prima .

Manejo del broque interno.

Sobredosificacin de qumicos en el lado hmedo.

Causas mecnicas.


Espuma .Problemas que ocasiona: Afectacin del drenaje

Por tanto afectacin de la retencin..

Por tanto afectacin de la formacin de la hoja.

Es importante acertar en el diagnstico del problema y donde se est presentando, antes de formular productos adecuados de control, antiespumantes desaireadores que no afecten procesos adelante como el crepado y la

formacin.


H u m b e r t o M o n d r a g n 2 0 0 9

Donde nace la suavidad


MAQUINA DE TISSUE CRESCENT FORMER. VALMET


TISSUE: OBTENCION DE SUAVIDAD EN ELPROCESO.

Crepado : Rompimiento controlado de enlaces fibra-fibra por impacto con una cuchilla.

Adecuado balance formular de qumicos de coating y release. Buena seleccin de fibra

Control severo de las condiciones de proceso y del yankee. Finalmente producen una hoja con una suavidad y resistencia

previamente diseada Esto es lo que finalmente vendemos!


LOS PRODUCTOS DE COATING Y RELEASE.

Coating: Transferir hoja del fieltro al yankee.

Condicin apropiada de TG al llegar al nip.

Sostener la hoja hasta el golpe con la cuchilla.

Dejar salir , liberar la hoja apropiadamente

Release: Base aceite Base agua modificados.

Lubricar , suavizar la interfase cuchilla Superficie yankee.

Suaviza el coating.

Agresivo o no agresivo al yankee.

Reducen polvo y esttica.

Dosif.tipicas: F. Virgen: 1 parte Release 3 partes Adhesivo.

100% F.secun.:3 partes release -1 parte adhesivo.

TISSUE :AGENTES DE COATING Y RELEASE. APLICACIN EN YANKEE.

SECADOR YANKEE


GERENCIANDO EL WET-END.

CERRAMIENTO DEL SISTEMA:

NUTRIENTES. SOLIDOS SUSPENDIDOS-

DISUELTOS.

PH- CONDUCTIVIDAD.

CONTROL MICROBIOLGICO.

TEMPERATURA. CAMBIOS.

NIVELES DE OXIGENO. CAMBIOS .

PROGRAMAS EFICIENTES DE CONTROL.


GERENCIANDO EL WET-END.

FINALMENTE QU QUIERE EL PAPELERO?

QUE SU MAQUINA CORRA EFICIENTEMENTE RUNNABILITY.

CALIDAD REPRODUCIBLE Y SIN CAMBIOS EN EL PRODUCTO Y EL PROCESO: ALTA BLANCURA-

OPACIDAD-ALTA RETENCION DE FINOS Y

RELLENOS-OPTIMOS ENCOLADOS-BUENAS

PROPIEDADES DE RESISTENCIA Y PESO

BSICO. OTRAS.

CONTROL: DE COSTOS Y DEL PROCESO.

MUCHAS GRACIAS .

quimica del lado húmedo

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