Archiv Papiertechnik

Moderne Stickiekontrolle

Mit der Messmethode FlowCytometrie von Nopco kann man vor Ort das Ablagerungspotential durch Stickies in einer Maschine bestimmen. Außerdem erlaubt sie die Wirksamkeit chemischer Additive zur Stickiekontrolle im Labor zu testen.

Dipl.Ing. Bernhard Nellessen, Nopco Paper Technology GmbH, Dr. Jari-Petteri Tolvanen, Chemret Oy

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 klebrige Ablagerungen (Stickies) bilden können. 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.

Eine große Schwierigkeit bestand jedoch immer, die Wirksamkeit solcher 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, ihre 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 verhindern und gleichzeitig in der Lage sind, diese Stickies an die Fasern zu fixieren und auf diesem Wege aus dem System auszuschleusen.

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 (wasserabweisenden) bzw. hydrophilen (wasseranziehenden) 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 Fluoreszenssensor gemessen. Der zweite Sensor, forward scatter, misst bzw. zählt die nicht hydrophoben Teilchen

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). Beide Ergebnisse werden dann mit Hilfe eines Rechenprogramms in eine Graphik überführt und, wie in Abb.5 gezeigt, dargestellt. Hier kann man dann die Verschiebung der hydrophoben Partikel in den nicht hydrophoben Teil sehr gut erkennen. Diese neue Methode wird von Nopco verwendet, um in Papierfabriken das Stickiepotential zu bestimmen und die Wirksamkeit von Additiven zu testen.

Einsatz eines neuen Additivs

Die in den letzten Jahren vorgeschlagenen Behandlungsprogramme für Stickies beruhen im Wesentlichen auf dem Einsatz sogenannter „Entkleber“ oder „Detackifier“, die die Partikel weniger klebrig machen. Zusätzlich wird dann ein kationisches Polymer als Fixiermittel dosiert, das die „entklebten“ Partikel auf die Fasern fixieren soll. Solche „Dual-Systeme“ erfordern jedoch eine aufwendige Dosiertechnik mit verschiedenen Dosierstellen und Zugabemengen.

Mit Hilfe des neuen Testgerätes, das relativ schnelle Ergebnisse liefert, wurden umfangreiche Versuche durchgeführt, um mit einem einzigen Additiv die gleiche Wirkung zu erzielen. Es wurde ein Additiv gefunden, das diese Forderungen erfüllt. Nopcosperse ENA 2025 vereinigt zwei Wirkungsmechanismen in einem Produkt. Einmal wird die Teilchenoberfläche so modifiziert, dass die Stickies weniger hydrophob sind. Dies verhindert die Ablagerungstendenz solcher Stickies. Zum Zweiten werden die so verhinderten Stickies über den kationischen Teil des Polymers an die Faser gebunden und somit aus dem System ausgetragen. Der Einsatz von zwei verschiedenen Produkten ist daher nicht mehr notwendig.

Praktischer Einsatz

In verschiedenen Papierfabriken, beziehungsweise bei der Herstellung verschiedener Papiersorten, ist dieses neue System bereits erfolgreich im Einsatz. An drei ausgewählten Sorten soll die Wirkung von Nopcosperse ENA 2025 beschrieben werden.

Fallbeispiel Verpackungspapier

In einer Papierfabrik, die aus 100 % Sekundärfasern Verpackungspapiere herstellt, traten klebrige, schwarze Ablagerungen an den Schabern auf. Das Fertigprodukt war mit Stickies derart kontaminiert, dass bei der anschließenden Verarbeitung Produktionsstörungen auftraten. Dies führte zu erhöhten Kundenreklamationen. Die Ablagerungen wurden mechanisch (Reinigung) von den Schabern entfernt. Dafür wurde pro Tag circa eine Stunde aufgewendet.

Nopcosperse ENA 2025 wurde mit 1,5 kg/t Stoff über einen Statikmischer in den Zulauf zur Stapelbütte dosiert. Dabei wurde ENA 2025 mit Frischwasser 1:50 vorverdünnt, um eine gleichmäßige Verteilung im Stoff zu gewährleisten.

Die Ablagerungsmenge konnte um fast 80 % drastisch reduziert werden. Außerdem waren die immer noch als Reste vorhandenen Ablagerungen im Vergleich zu Ablagerungen ohne Behandlung weniger klebrig und spröde, so dass sie sehr einfach entfernt werden konnten. Die Reinigungszeiten konnten um 50 % verkürzt werden, was zu einer Stunde Mehrproduktion pro Tag führte. Die Kontamination mit Stickies im Fertigprodukt wurde eliminiert. Es gab keine Reklamationen mehr wegen Stickies.

Fallbeispiel Zeitungsdruckpapier

Aus 50 % DIP und 50 % TMP produziert eine Papierfabrik circa 250 000 t Zeitungsdruckpapier pro Jahr. Stickieablagerungen führten zu schwarzen Flecken und Löchern im Papier. Nopcosperse ENA 2025 wurde mit 1,5 kg/t DIP in den Einlauf des DIP Stapelturms dosiert. Auch in diesem Falle wurde ENA 2025 mit Frischwasser 1:50 vor der Dosierung vorverdünnt. Als Resultat wurde festgestellt:

· Reduktion der Löcher um 60 %

· Reduktion der schwarzen Flecken um 30 %

· Kostenreduzierung durch Eliminierung des Fixiermittels im DIP

· Retentionsmittelverbrauch konnte um 30 % gesenkt werden

· Verbesserte Sauberkeit der Maschine

Fallbeispiel Tissue

Eine Tissuefabrik produziert aus 100 % DIP circa 40 000 t pro Jahr. Stickies führten zu Qualitätseinbußen durch Löcher im Fertigprodukt und zu häufigen Abrissen. Die Stickieablagerungen verschmutzten das Sieb und die Filze, die dann unplanmäßig gereinigt werden mussten.

Nopcosperse ENA 2025 wurde mit 1,0 kg/t DIP in den Zulauf des DIP Stapelturmes dosiert (Vorverdünnung mit Frischwasser 1:25).

Auch in dieser Anwendung führte Nopcosperse ENA 2025 zu einer drastischen Verbesserung der Gesamtsituation. Die Anzahl der Löcher und Flecken konnte signifikant verringert werden. Die Reinigungszeiten für Siebe und Filze wurden um 50 % verkürzt. Als zusätzlichen positiven Nebeneffekt wurde eine Verbesserung der Retention und des Kroftas erzielt.

Der Einsatz von Nopcosperse ENA 2025 als Ablagerungsinhibitor und Fixiermittel zur Stickiebekämpfung hat sich bei unterschiedlichen Papiersorten bewährt.

Der duale Wirkungsmechanismus zeigt eine sehr gute Wirksamkeit bei der Reduzierung der Ablagerungsmenge und der Reduzierung der klebrigen Bestandteile im System. Qualitätssteigerungen und Produktionserhöhungen konnten in jedem Falle erzielt werden.

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