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©Nalco Company • All Rights Reserved
Paper Services Division
March 19, 2004
Seminario Tissue
Control de Stickies
2
Definición de Stickies
Tipo de stickies
Problemas causados por stickies
Control de Stickies Nalco
Casos historicos
Otros programas disponibles
Agenda
3
Resinas
Sinteticos Naturales
Pitch Binders Stickies Tintas
Contaminantes
Pitch Blanco
Stickies
Latex
SBR
PVAc
Acrilato de Vinilo
Hot Melt
Adhesivos
Ceras
Agentes Encolantes
Acidos Grasos
Acidos Resinicos
Acidos Estéricos
Alcoholes Grasos
Ceras
4
Clasificación de Stickies
MACRO >100 microns
MICRO <100 microns
SUBVISABLE 5 - 50 microns
Colloidal < 5 microns
PRIMARY/SECONDARY Insoluble/Dispersible
POTENTIAL Soluble
STICKIES
Washing / Retention Washing /
Floatation Screening /
Cleaning
Detactification / Dispersion / Barrier
Fixative
Change in
physico-
chemical
environment
5
Primario (conocido como “macro”)
Partículas de stickies mayores a (>10 mm) esto resulta del rompimiento en el pulper de tintas, binders, coatings y resinas
Secundario (tambien “micro”)
Son coloidales y se convierten en contaminantes solubles (<10 mm) ellos pueden ser inestables y se aglomeran formando depositos
Visibles
Mayores que 50 mm
Clasificación de Stickies
6
Qué es Pitch
Extractivos de la madera
Bajas concentraciones en fibras recicladas
Depende del proceso de pulpeo
Suspensión coloidal de resinas de la madera
Hidrofóbicos
Carga Negativa
Emulsificable en aceite o agua bajo ciertas condiciones
0,2 – 2,0 mm de particulas esféricas
Aglomerados pegajosos de color oscuro
7
Stickie Coloidal de fibras Kraft
8
Aglomerados de Stickie
9
Componentes del Pitch
Saponificables No Saponificables
Acidos grasos
Acidos resinicos
Esteres grasos
Ceras
Alcoholes Grasos
Estetes
Alcoholes de terpenos
Saponificación
Formación de sales de sodio
Facilita la disolución
Mejora el proceso de lavado
10
Wood Resin Fatty Fatty
Species Acids Acids Esters Unsaponifiables
Jack Pine 33-39 8-11 38-47 12-13
Slash Pine 25-31 3-22 43-58 7-12
Longleaf Pine 30-41 3-8 40-60 7-11
Black Spruce 31 0 42 21
Norwegian Spruce 24 8 41 20
Douglas Fir 48 28 6 18
Balsam Fir 3 37 31 32
Eastern Larch 0 0 53 47
White Birch 3 9 52 33
Silver Birch 0 3-12 58-87 10-32
Trembling Aspen 0 35 50 14
* Percent composition based on ether-soluble extract
Composición de diferentes maderas
11
Problemas Causados por Pitch
Broke revestido
Formación de white Pitch
En la sección de prensas
Rodillos en contacto con el lado papel
Regletas cajas de vacío
Defectos en el papel y desempeño de aditivos
Ayudantes de retención (concentración de pigmentos)
Aditivos para resistencia (material hidrofóbico)
Tamaño de las partículas (basura anionica)
12
Estratégias para control de Stickies
Sistemas Abiertos
Dispersion
Lavado en procesos de engrosadores
Adsorción
Sistemas Cerrados
Dispersión en el sistema de água
Retención sobre las fibras
13
White Pitch de Broke revestido
14
White Pitch de Broke revestido
15
Componentes del Coating
Pigmentos (85-90%)
Clay, CaCO3, TiO2, pigmentos plásticos
Lavado en procesos de engrosadores
Permite una estructura porosa de alta area superficial
Adhesivos o Binders (10-15%)
Natural: Almidón
Sintetico: SBR, PVAC, acrilatos
Reforzar las propiedades de las hojas, unen los otros aditivos
Insolubizantes (<2%)
Formaldehido, glyoxal : Hace el coating menos sensible al agua
Plastificantes, cera : Mejoran la flexibilidad del coating
Modificadores de viscosidad : CMC, viscosidad retención de agua
Dispersantes: Polifosfatos, lignofosfatos
Preservantes : Biocidas
Antiespumantes
16
Consideraciones sobre influencia de los
Recubrimientos en los stickies
Desarrollo de las propiedades como stickies
Depende de la temperatura
Principal indicador es el Tg : Temperatura de transición, donde
un material pasa de “pegajoso” para un polímero duro. Este
concepto es importante en donde se ha identificado un material
puro como principal contaminante
Normalmente hay mezclas de contaminantes
La temperatura de transición es una resultante de la proporción
de cada contaminante
No existe una diferencia de temperatura estándar, depende del
punto de la máquina y los procesos siguientes
17
Contaminantes de la Fibra Reciclada
Definición
Tipo de stickies
Problemas causados por
contaminantes
Control de Stickies Nalco
Casos historicos
18
Problemas causados por los
Contaminantes de la Fibra Reciclada
Afecta la calidad del Papel
Incrementa el conteo de pintas y baja la blancura
Agujeros en el papel (picking)
Reducción de la resistencia por interferencia de contaminantes
hidrofobicos con los enlaces H-H
Variaciones en la retención
Incremento de costos
Pobre runnability de la máquina – roturas de papel, picking
Escesiva perdida de tiempo por lavados
Costo excesivo por cambio de fieltro y malla
Aumento de costo por aumento de la necesidad de depuración
19
Tipos de Contamiantes y Fuentes
EVA Waxes
Polyamides Polyethylene
Modified Wood Resins
Polyisoprene Polyester
SBR
Vinyl Acrylates
Polybutadiene Natural Rubber
Polyvinyl Butyral Styrene Acrylate
PVAc
THERMOPLASTIC INKS
Hot melt
PRESSURE SENSITIVE ADHESIVE
20
Stickies primarios y secundarios
21
Aglomerados de stickies
22
Mecanísmos de deposición de stickies
Efectos Físicos
Diferencias de Temperatura
Agitación hidrodinámica
Evaporación
Prensado y secado
Aire disuelto
Efectos Químicos
Dureza del água
Aglomeración
pH de la fibra
23
Aire Disuelto
24
Aglomerado de stickies
secundarios
25
Check List para solución del Problema
Busque Choques o cambios bruscos
pH, Dureza o temperatura
En sistemas de aditivos, duchas y sistemas de limpiezas
Control de Espuma
Retención, Drenaje y Formación
Debe ser optimizada y no maximizada
Mejorar distribución de materiales en la dirección Z
Maximizar el drenaje
Mantener buenas prácticas de limpieza de la máquina
Wet End
• Analizar el sistema de aditivos químicos
• Encontrar y optimizar el “riñón”de la máquina
26
Soluciones Globales
Control de Slime
Control de contenido de aire – control de espuma
Control de retención y drenaje
Control de scale - depósitos
Control de aditivos para resistencia
Control de procedimientos de limpieza
Chequeo de choques en el sistema
Chequao de los aditivos y puntos de dosificación
Ir para programas Globales
27
Procedimiento Nalco para solución del Problema
Máquina
Survey
Selecc. Programa
Monitoreo
1
2
3
4
Identificación
Problema
Paso de descubrimiento
Involucra bastante gente
Que, Donde, Cuando, Por qué
Diseñar y entender los flowsheets
Check Choques, Cleaness,
Espuma, determinar origen
problema
Conocer las buenas
practicas, seleccionar
programas
Correr una prueba en planta, hacer
acuerdo de monitoreo
28
1 Identificar
Problema
Ver puntos de vista de laboratorio/producción
Donde se observan los depositos ?
Cuando pasa el problema, cuando comienza ?
Cuales son las consecuencias ?
Que ha sido probado ?
Que ha cambiado en el proceso ?
Encontrar cosas en común PM#1 vs PM#2
Checar los libros de producción
Analizar los depósitos y defectos
Paso de descubrimiento
Involucra bastante gente
Que, Donde, Cuando, Por qué
29
Survey Máquina 2
• Hacer diagramas de flujo actuales con todos los aditivos utilizados incluyendo los puntos de dosificación
Sistema de pulpa y
Sistema de agua
• Hacer un survey de la máquina para encontrar choques
Muestras: HB, WW, antes/después screens, caja nivel, Tanques de la máquina, pulpas (broke y recuperado), Antes y despues de los aditivos
Herramientas: Demanda Cationica, turbidez, pH, T°C, conteos de pitch, dureza, Alcalinidad, ORP
• Determinar el problema (Control de Hipotesis): Resinas/Stickies, Adición de químicos, tamaño de particulas (<50µ fijación >150 pasivación)
Diseñar y entender los flowsheets
Check Choques, Cleaness, Espuma,
determinar origen problema
30
Ejemplo: Método Hemacitómetro
31
32
33
Hemacitómetro
• Contar 5 cuadrados predeterminados
• Calcular A ( Numero promedio de particulas/Cuadrado)
• Concentración de Stickies (PPC= AxC/V)
C=Factor de corrección de profundidade = 1.1
V= Volumen del líquido sobre cada cuadrado de 50x50 Micron= 2.5 x 10 (-7)
• PPC = A x 1.1/2.5 x 10 (-7) Que es igual: A x 4.4 x 10(6) Pitch Particles/ML
34
Tissue Mill "A" - Colloidal Contaminant Mapping
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
DNT Washer
Inlet
DNT Washer
Accepts
Clarified
Machine
Water
Bleach Tower
Inlet
Bleach Tower
Outlet
#1 Post-
Refiner
#1 Machine
Chest
#1 Headbox #1 Tray #2 Post-
Refiner
#2 Machine
Chest
#2 Headbox #2 Tray
Tu
rbid
ity
Survey Global
35
Tissue Mill "A" - Hydrophobic Micro Contaminant Size Mapping
0
2
4
6
8
10
12
14
DNT Washer
Inlet
DNT Washer
Accepts
Clarified
Machine
Water
Bleach Tower
Inlet
Bleach Tower
Outlet
#1 Post-
Refiner
#1 Machine
Chest
#1 Headbox #1 Tray #2 Post-
Refiner
#2 Machine
Chest
#2 Headbox #2 Tray
Av
g.
Ag
glo
me
rate
No
./v
iew
ing
fie
ld
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
Av
g.
Ag
glo
me
rate
Siz
e (
mic
ron
s)
Avg. Agglomerate Number Avg. Size (microns)
50 50 70200 50 110 30 110 60 70 40Largest Size Agglomerate Observed in Sample
200250
Survey Global
36
Mill Stickies Profile - Stickies Particle Size vs. Turbidity
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Pu
lpe
r
Fin
e S
cre
en
Ac
c
Flo
at
Ce
ll In
Flo
at
Ce
ll A
cc
Gy
ro C
lea
ne
r
Ac
c
Do
ub
le W
ire
Pre
ss
HD
Sto
rag
e
Ma
ch
ine
Ch
es
t O
utl
et
PM
He
ad
Bo
x
PM
ww
Location
Pa
rtic
le S
ize
(m
ax
imu
m;
mic
ron
s)
0
200
400
600
800
1000
Tu
rbid
ity
(F
TU
)
Max Size
Turbidity
37
MANISTIQUE PAPERS: Large Particle Count (>10 microns) vs. Turbidity
0
200
400
600
800
1000
1200
Pu
lpe
r
Fin
e S
cre
en
Ac
c
Flo
at
Ce
ll In
Flo
at
Ce
ll A
cc
Gy
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Ac
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utl
et
PM
He
ad
Bo
x
PM
ww
Cla
r w
w
Location
Tu
rbid
ity
(F
TU
)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
La
re S
tic
kie
s P
art
icle
Co
un
t
Turbidity
Large Part Count
38
Program Design 3
• Correr pruebas de laboratorio para seleccionar el mejor programa
Muestras
Broke, pulpa de los tanques, fibras contaminadas
Herramientas
Pruebas de carga: Demanda cationica o potencial Z, Turbidez
(sube o baja) Microscopia, Pruebas de repulpeo
• Seleccionar la quimica adecuada
Resultados de laboratorio
Experiencia – casos historicos
Proponer un programa con base en los tres elementos
Conocer las buenas
practicas, seleccionar
programas
39
Approach Nalco
Tradicional
Dispersar
Fijar/Eliminar en el papel
Recientes – Tres elementos
Dispersión
Pasivación
Fijación
40
DISPERSION FIXATION
1 2
PASSIVATION RETENTION
WIRE
PASSIVATION
CENTER ROLL
RELEASE
Reduce
tendency for
agglomeration
Retain them in the
sheet
-avoid recirculation-
3
Barrier chemistry:
“On the spot”
treatment of the
problem
Control Quimico
41
Scandinavian OCC
European OCC
American OCC
Recovered
Paper for
DIP
Chemical
Pulp
Mechanical
Pulp
Office
Waste
Mixed Waste
+
+
Fixation Dispersion / Passivation +
Fixation Passivation of surfaces
Estrategias de Control
42
Estratégias para control de Pitch
Fragmentation
Dispersion Agitación + Dispersantes
+ Coagulante
+ Ayudantes de retención
pasivación
Fijación en la fibra
Detackifier
Coagulante
Mal
43
Concepto de los tres elementos
Estratégia para control total de pitch
Aprovechar sistemas de limpieza
Eliminar contaminantes cuando son suficiente grandes
Saber el tamaño de los contaminantes
Dispersar y detaktificar en disperger o refinador
Usar energia para mejorar la dispersión
Usar química para estabilizar y pasivar los stickies
Fijación en el papel – Retención
Pasivar superficies para evitar deposición
Mantener superfícies limpias
Buenas prácticas de condicionamiento
44
Screens Finos (0.004-0.008” slots)
Remoción con base en el tamaño de la partícula
La remoción mecánica es mas eficiente para particulas consideradas macrostickies (primarios > 150 mm)
stickies se pueden deformar y pasar a través de los screens
Cleaners centrifugos
Remoción con base en la diferencia de densidad
Pobre remoción de contaminantes con gravedad específica
Cerca a 1.0
Remoción Mecánica
45
Remoción Mecánica
Lavado
Remoción con base en el tamaño
Remoción de microstickies (primarios < 20 mm)
Flotación
Remoción con base en la hidrofobicidad
Se hace que se peguen a las burbujas
Tamaño promedio de remoción 40-80 mm
DAF para limpiar el agua del sistema
Remueve los sólidos de todos los tamaños
Duchas de alta presión - PM
Mantienen el fieltro y la malla limpios tambien los rodillos
46
Concepto de los tres elementos
Estratégia para control total de stickies
Aprovechar sistemas de limpieza
Optimizar el funcionamiento de screens y depuradores
Promover los tamaños adecuados para cada etapa
Promover la salida de contaminantes
47
Mechanical Removal
• Fine Screens (0.004-0.006” slots)
Most efficient mechanical removal
Macro stickies (primarily > 150 mm)
Stickies can deform to pass through slots
Agglomeration can occur downstream
48
Mechanical Removal
• Centrifugal cleaners
Based on density difference
Poor stickies removal efficiency
Specific gravity close to 1.0
Not as efficient for small contaminants
49
• Washing
Microstickies removal (primarily < 20 mm)
Fiber loss a problem
Gravity Decker Double Nip Thickener
Mechanical Removal
50
Mechanical Removal
• DAF to clean process water
from reverse cleaners, washing, flotation
removes solids of all sizes
colloidal contaminants difficult and expensive to remove
Mechanical Removal
51
High Pressure Shower Rotation
Felt Direction
Incorrect jet direction for all speeds
Felt Direction
Correct jet direction for speed < 800 m/min
Felt Direction
Correct jet direction for speed > 800 m/min
52
Why Positive Impingement ?
Felt
Sheet Side
Opening/Fluffing Felt
Felt Direction
Felt Direction
Felt
Sheet Side
Closing the Felt
Positive
Impingement
Negative Impingement
53
Jet Efficiency versus Felt Distance
10 - 15 cm 15 - 20 cm 20 - 25 cm > 25 cm
Continuous Stream (ideal droplet distribution)
Beginning of breakdown (1/3 of the stream is intact)
Fully developed water drops (discontinuous stream)
Low energy mist
55
High Pressure Shower Incorrect Rotation
56
High Pressure Shower Too Close
57
Uhle-Box Lube Shower Position
AIR Correct
Lube water properly applied will
optimise vacuum efficiency,
dewatering rates and lubrication of the
felt and uhle-box
Spray 2.5 - 5 cm in
front of the uhle-box
Low AIR
Lube water will not reach the felt.
This reduces vacuum efficiency,
dewatering and lubrication of the
felt and uhle-box.
Early
Lube water will absorb into the felt.
This reduces vacuum efficiency,
dewatering and lubrication of the
felt and uhle-box
AIR
58
Lube Shower Too Close
59
Lube Shower Correct Position
60
Non-Optimal Shower Water Distribution
61
Uhle-Box Lube Shower Position
AIR Correct
Lube water properly applied will
optimise vacuum efficiency,
dewatering rates and lubrication of the
felt and uhle-box
Spray 2.5 - 5 cm in
front of the uhle-box
Low AIR
Lube water will not reach the felt.
This reduces vacuum efficiency,
dewatering and lubrication of the
felt and uhle-box.
Early
Lube water will absorb into the felt.
This reduces vacuum efficiency,
dewatering and lubrication of the
felt and uhle-box
AIR
62
Lube Shower Too Close
63
Lube Shower Correct Position
64
Non-Optimal Shower Water Distribution
65
Concepto de los tres elementos
Estratégia para control total de stickies
Dispersión y Pasivación
Hacer los stickies mas hidrofóbicos
Reducir la capacidad de depositarse
Reducir las particulas para mejorar la estabilidad coloidal
Fijar los contaminantes en la fibra
Importante el control de carga
Uso de programas de retención
66
Concepto de los tres elementos
Estratégia para control total de stickies
Barrier Chemistry
Estratégias de condicionamiento de fieltro y malla
MOC sistemas mecánicos y operacionales
Determinar donde existen factores que hacen depositar
stickies
Seleccionar la estratégia de limpieza
Monitorar procedimientos operativos
Establecer procedimientos en paradas y cambio de grado
67
Químicas Disponibles
Medium Charge /
Medium Molecular Weight
Polymer
FLOCCULANTS
CO
AG
UL
AN
TS
HYBRIDS
68
SOLUBLE EN ACIDO
Y SOLVENTE
• ASA hidrolizado
SOLUBLE EN ACIDO
• carbonato de calcio
• ácido abietico
• sales de ácidos grasosas
• RH - UF/MF
SOLUBLE EN ALCALINO
Y SOLVENTE
• brea
• emulsión de ASA
• AKD hidrolizado
• pitch
• RH - poliamida
SOLUBLE EN ALCALINO
• pitch (ácidos grasosas)
• babazas microbiológicas
• RS
• lignino
• almidón
SOLUBLE EN ACIDO
Y ALCALINO
• hidroxido de aluminio
SOLUBLE EN SOLVENTE
• stickies
• EBS
• latex
• grasas y aceites
• asfalto
• ceras
• amidas INSOLUBLES
• dioxido de titanio
• celulosa
• caolin
• silice
• talco
• carbonato de calcio
(marmolizado)
Solubilidad de los Contaminantes
69
SOLUBLE EN ALCALINO
Y SOLVENTE
• 1702
• 7581
SOLUBLE EN ACIDO
Y SOLVENTE
• 2613
• 2609
• 2666
SOLUBLE EN ACIDO
• 2622
• 4210
• 2616
• 2624
• 2623
• 854
• 8933
SOLUBLE EN ALCALINO
• 2633
• 2660
• 1719
• 7577
• 7680
• 2602
• 12
• 2640
• 1570
• 2679
SOLUBLE EN ACIDO
Y ALCALINO
• 1570
• 7680
• 12
• 2609
• 2623
• 2624
SOLUBLE EN SOLVENTE
• 8602
• 2626
• 1551
• 1620
• 1624
• 2607
Productos Específicos
70
Material Effects of Chemicals
Acid Alkali Organic Solvent
Polyester Resistant,Disintegrated by 96%sulfuric acid
Little effect if cold,Disintegrated by hotstrong alkali
Unaffected exceptfor some phenolic-based compounds
Nylon Resistant to weakacidsDecomposed by strongmineral acids
Little effect Resistant
Aromatic Nylon(Nomex/Kevlar)
More resistant tomineral acids thannylon
Little effect Very resistant
Fiberglass ResistantAttacked by strongphosphoric acid
Destroyed by strongalkali and weak hotalkali
Negligible
Acrylics Resistant Resistant to weakalkaliDestroyed by strongalkali
Negligible
Depende del Material del Fieltro
71
Algunas otras herramientas de laboratorio
Metodos
Filtración = Turbidez
Medición de carga. Titulación, Zeta, Mutek
Microscópio = Hemacitometro
Platos calientes = adhesividad de los stickies
Survey Nalco
Filtración = Turbidez, Coloidal
Hemacitometro – Cantidad de stickies
Análisis Microscópico – Tipos de stickies/pitch
72
Dispersión (dispersantes, surfactantes, agentes rehumectantes)
Reducir el tamaño de la particula
Reducir el potencial de deposición
Energía mecánica es necesaria para la dipsersión
disperser, refinador, or pulper
retención/ se necesitan purgas – stickies y pitch se pueden acumular en el sistema y salir de emulsión
Productos
8683
01PO062
7667
64040 - “Wax Dispersant”
PP10-3074, PP10-3148
Programas Químicos
73
Pasivación
Adsorción en la superfície del stickie
Altera sus propiedades superficiales – “acaba” con adherencia
Estabiliza después de diluciones sucesivas
Menor potencial de aglomerarse
Mayores limitaciones de los stickies
Deformación expone nuevas superfícies
Contaminantes aumentan en sistemas cerrados
Productos
SURROUND Plus (saponite) – pasivador mineral
02PO146 – polimero específico para pasivación
SURROUND 1017 – Donde existen mayores problemas en
conversión
650P
Soluciones Químicas
74
Nalco Contaminant Control
• Fijación
Coagulantes fijan particulas pequeñas a las fibras
Usados en conjunto con programas de retención pueden fijar
los finos a las fibras
Polimeros hibridos pueden hacer coagular/flocular
Sensitivos a la agitación
• Productos
Coagulants - 2020, 2030, 62010, 7607, 7655
Hybrids - 7527, 5200
Soluciones Químicas
75
Nalco Contaminant Control
• Programas de barrera (surfactantes/coagulantes)
Tratar los sintomas
Inhibir la deposición en mallas fieltros y rodillos
Los coagulantes forman complejos con las sustancias
anionicas y evitan la deposicióm
Existen mezclas de productos surfactantes/coagulantes
para sistemas que no son tan anionicos
• Productos
Nalcoat 2610
Nalcoat 02PK147
Nalcoat 2682 (coagulant only)
Nalcoat LB629
Soluciones Químicas
76
Mayor Porcentaje de
Material Inorgánico
Y organico soluble en
Ácido o alcali
Directamente
Carbonato
Resinas
Stickies
Casi 70% de los
No-solubles son
Inorganicos
Mayor parte Soluble en álcali:
Almidon, lignina, resistencia seco, pitch
Acido: Resinas UF MF Carbonato
La mitad de los Inorganicos
Que no es carbonato tiene presencia
De calcio tambien
Mayor Porcentaje de
Material Inorgánico
Y organico soluble en
Ácido o alcali
Directamente
Carbonato
Resinas
Stickies
Casi 70% de los
No-solubles son
Inorganicos
Mayor parte Soluble en álcali:
Almidon, lignina, resistencia seco, pitch
Acido: Resinas UF MF Carbonato
La mitad de los Inorganicos
Que no es carbonato tiene presencia
De calcio tambien
77
78
79
