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| Abb.1: FlowCytometrie Gerät |
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| Abb.2: Messung aller Teilchen |
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| Abb.3: Messung der hydrophoben Teilchen |
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| Abb. 4: Typische Resultate einer Stickiemessung |
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| 02.01.2012 - Ausgabe: Papier + Technik 6/2011 |
Moderne Stickiekontrolle in Papiermaschinen
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Autoren: Dipl.Ing. Bernhard Nellessen, Nopco Paper Technology GmbH, Düsseldorf
Dr. Jari-PetteriTolvanen, Chemret Oy, Valkeakoski, Finnland
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Abstrakt
Die Problematik von Stickieablagerungen in Papiermaschinenkreisläufen und auch im fertigen Papier ist für den Papiermacher immer noch von großer Bedeutung. Diese Probleme verursachen Produktionsstörungen, beeinträchtigen die Qualität der Fertigprodukte und sind somit signifikante Kostenfaktoren. Nopco hat durch die Entwicklung neuer polymerer Systeme und dem Einsatz moderner Messmethoden einen entscheidenden Schritt getan, um klebrige Störstoffe, Stickies, zu bekämpfen. Mit der FlowCytometrie stellt Nopco eine Messmethode zur Verfügung, mit der man vor Ort das Ablagerungspotential durch Stickies in einer Maschine bestimmen kann. Außerdem erlaubt diese Messmethode die Wirksamkeit chemischer Additive zur Stickiekontrolle im Labor zu testen.
1. Einleitung
Bei der Herstellung von Papier und Karton aus Altpapier bzw. deinktem Stoff werden sehr viele verschiedene wasserlösliche und kolloidal gelöste Stoffe anorganischer und organischer Natur in das Kreislaufsystem eingetragen.
Von besonderer Bedeutung sind die organischen, hydrophoben Substanzen, die in der Lage sind, klebrige Ablagerungen zu bilden. Enorme analytische Aufwendungen wurden betrieben, um die chemische Zusammensetzung dieser klebrigen Stoffe zu ermitteln und auch die verschiedenen Mechanismen der Ablagerungsbildung zu beschreiben.
Um Stickieprobleme zu bekämpfen wurden v.a. Talkum, Bentonit, anionische und kationische Polymere vorgeschlagen. In den letzten Jahren wurden dann auch so genannte „Dual-Systeme“ vorgestellt. Zwei verschiedene Polymere, ein so genannter „Detackifier“ (meist auf Basis Polyvinylalkohol) und ein kationisches Fixiermittel (z.B. auf Basis mod. Polyethylenimine, Polyvinylamin, p-dadmac usw.) sollten die klebrigen Substanzen erst „entkleben“ und dann an die Faser binden und somit „unschädlich“ machen.
Eine große Schwierigkeit bestand jedoch immer, die Wirksamkeit solche Additive im Labor zu testen und letztendlich den Einsatz eines Produktes in der Praxis zu verfolgen. Dieses Problem konnte mit dem Einsatz der FlowCytometrie gelöst werden. Mit dieser Methode ist es möglich, hydrophobe Partikel zu zählen, deren Größe zu bestimmen und letztendlich im Labor die Wirksamkeit von Additiven zu testen.
Die Arbeiten mit diesem Gerät führten dann auch zu einer neuen Generation von Additiven zur Stickiekontrolle, die sowohl die Ablagerungsneigung der klebrigen Substanzen inhibieren und gleichzeitig in der Lage sind, diese Stickies an die Fasern zu fixieren und auf diesem Wege aus dem System auszuschleusen.
2. FlowCytometrie
Die FlowCytometrie (siehe Abb.1) arbeitet im Bereich der Mikropartikel. Man kann mit dieser Methode Teilchen in einem wässrigen System zählen, die Größenverteilung messen und den hydrophoben bzw. hydrophilen Charakter bestimmen. Letztendlich erlaubt die FlowCytometrie eine Aussage über das Stikckiepotential in einem System.
Das Messprinzip beruht auf der Ablenkung von Laserstrahlen durch die im System enthaltenen Teilchen, wobei jedes Teilchen gemessen wird. Hydrophobe Teilchen lenken den Laserstrahl ab und werden von einem entsprechenden Fluoreszensensor gemessen (Abb.3).
Der zweite Sensor, forward scatter, misst bzw. zählt die nicht hydrophoben Teilchen (Abb.2).
Typische Messergebnisse sind in Abb. 4 dargestellt.
Man erkennt die Größenverteilung im oberen Bild (blaue Kurve) und die Größe und Hydrophobie der Teilchen im unteren Bild (rote Kurve).
Außerdem kann man erkennen, dass durch die Behandlung mit Nopcosperse ENA 2025 deutlich weniger Teilchen im System vorhanden sind (durch Fixierung an die Faser) und außerdem der hydrophobe Charakter der Teilchen wesentlich verringert werden konnte (Inhibierung).
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