硅溶胶助留助滤直观的效果,就是留着率大幅飙升。在四川某全竹浆文化纸厂的实际生产中,使用硅溶胶微粒三元体系后,首程留着率从原先的约60%一举提升到95%以上,提升幅度高达35.6个百分点。而在卷烟纸等高填料纸种中,硅溶胶搭配阳离子淀粉的体系,能让成纸灰分达到12.6%,比商用二元助留体系的10%提高了26%;搭配瓜尔胶时,灰分更是比商用体系提高了39%至48%。
换句话说,同样的碳酸钙加填量,用了硅溶胶,你能"留住"的填料多了将近一半。这对于填料用量高达20%甚至30%的现代纸种来说,意味着巨大的成本节约。
留着率高只是一方面,硅溶胶更厉害的地方在于滤水性能的飞跃。传统CPAM形成的絮团大而松散,水分子穿透阻力大,滤水速度有限。而硅溶胶与阳离子聚合物形成的三元微粒体系,生成的絮团细小而致密,呈现出一种网状结构,水分子可以快速通过,而纤维和填料被牢牢锁在网中。
实测数据显示,在pH约为8的条件下,硅溶胶三元体系的滤水速率比传统CS-CPAM二元体系提高了约25%。这直接带来的结果是:网部脱水更快、湿纸页干度更高,脱水能耗降低20%至30%。对于高速纸机来说,这意味着你可以在不增加干燥部负荷的情况下提速,或者在同样车速下大幅降低蒸汽消耗。
助留助滤领域头疼的问题之一,就是剪切破碎。纸机网部、流送系统中存在大量高剪切区域,传统CPAM絮团在高剪切下"一打就散",留着率骤然下降。很多纸厂在提速后发现留着率反而变差,根源就在这里。
硅溶胶体系在这方面展现出了碾压级的优势。它形成的微粒絮团细小而结实,在700至1200rpm的搅拌剪切下,留着率下降非常缓慢,直到1500rpm以上才开始明显降低。这意味着即使在1500m/min以上的高速纸机上,硅溶胶依然能稳定发挥助留作用。相比之下,传统体系在800rpm以上就已经"扛不住"了。
更难得的是,硅溶胶絮团在受到剪切破碎后,还能在下游重新絮聚恢复,这是传统絮团完全做不到的。
现代造纸工艺越来越多地采用中性或弱碱性条件(如AKD施胶),而传统CS-CPAM二元体系的有效pH范围很窄,对pH变化非常敏感,一波动留着率就跟着晃。
硅溶胶三元体系的有效pH范围宽达6.5至9.5,在这个区间内留着率都能稳定维持在95%左右。这让它成为中性造纸工艺下可靠的助留方案,几乎不受系统pH波动的影响,大大降低了操作难度。
硅溶胶的另一个让人惊叹的特点是:用量极少,效果极强。对绝干浆而言,硅溶胶的用量仅需0.1%至0.3%,阳离子聚合物的用量也只需0.04%至0.06%。如此微量的添加,就能实现留着率提升50%以上、滤水提速25%的效果,堪称"四两拨千斤"。
从经济性角度看,四川某厂的实际数据显示,使用硅溶胶体系后,吨纸水耗下降约30%,废水COD减少约25%,综合生产成本降低了10%至15%。这还没算上因留着率提高而节约的纤维和填料成本。
一、数据说话:助留率可提升50%以上
二、滤水提速约25%,脱水能耗降低20%至30%
三、抗剪切能力极强,高速纸机也"扛得住"
四、pH适应范围极宽,中性造纸的"搭档"
五、用量极少,却能"四两拨千斤"
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