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.
.
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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.
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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 .
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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.
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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 .
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EFECTOS RESIDUALES
OLORES Y PERFUMES.
ADICIN DE QUMICOS : HUMECTANTES SUAVIZANTES, ALCOHOLES JABONES.
SANITIZANTES.
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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.
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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.
.
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Positivo
+
+
+
- -
-
+ + +
+
+
+
+
+
+
-
- +
+
+
+ +
- -
-
-
-
-
- -
- -
-
-
-
-
-
-+
-
-
-
-
-
- -
- -
-
-
- -
-
-
-
- -
+ +
+ -
Negativo
CAMBIOS QUE SE DAN COMO CONSECUENCIA DE LA CARGA
EN SOLUCION:
FUENTE: TAPPI
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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.
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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.
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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!..
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Propiedades importantes de la
carga.
H2C
CH
O
SO
OO-
N+
H3C CH3
ADITIVOS DE CONTROL DE CARGA:
CATINICO :POLI DAGMAC ANINICO: PVSK
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RECTIFICADOR Y SENSOR
ELECTRNICO.
ELECTRODO
ELECTRODO
PISTON GIRATORIO
DIAGRAMA DE TITULADOR MUTEC
CELDA DE TEFLN
SOL.TITULACION
MUESTRA
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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
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NECESIDADES Y ATRIBUTOS DEL PRODUCTO.
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NECESIDADES Y ATRIBUTOS DEL PRODUCTO.
Encolantes.
Agentes de resistencia en seco.
Agentes de resistencia en hmedo.
Otros.
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ENCOLADO:
PORQU SE HACE ?
ENCOLADO INTERNO.
ENCOLADO SUPERFICIAL.
DIVERSOS AGENTES DE ENCOLADO.
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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.
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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.
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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Atributos del producto.colorantes.
FUENTE.TAPPI
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Aditivos qumicos.
Necesidades del proceso.
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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.
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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:
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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
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Un buen balance entre retencin y drenaje?.
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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.
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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.
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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.
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+
+
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
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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
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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.
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CMO ADICIONAR LOS QUMICOS.
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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
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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.
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Control microbiolgico y de depsitos .
Tipos de depsitos:
Anlisis microbiolgico
Orgnicos
Inorgnicos
Biolgicos
Combinados
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Control microbiolgico y de depsitos .
Microbicidas
Bactericidas
Fungicidas
Seleccin de ellos para el proceso:
Naturaleza y condiciones del proceso
Experiencia
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Hongos filam..Tinc. Azul algodn Levaduras Bact Sulfato Red- vibrios. Bact. Filament. Crist. Viol.
MICROFLORA EN EL WET-END.
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Pitch-Fuentes
Clases de madera. Conferas- Tropicales
Procesos de pulpeo: Kraft- TMP.
Urban pitch stickies.
Reciclo- Fuentes.
DKL-OCC- MOW - Peridico. Archivo.
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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!.
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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.
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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.
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H u m b e r t o M o n d r a g n 2 0 0 9
Donde nace la suavidad
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MAQUINA DE TISSUE CRESCENT FORMER. VALMET
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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!
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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
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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.
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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 .
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