Πώς η διασπορά υπερήχων βελτιώνει την απόδοση του υγρού άκρου και μειώνει το κόστος

Οι κατασκευαστές χαρτιού γνωρίζουν ότι το υγρό άκρο είναι το σημείο όπου οι καλές προθέσεις καταπολεμούν τη φυσική.
Μπορείτε να αγοράσετε τα καλύτερα βοηθήματα συγκράτησης, στερεωτικά, παράγοντες διαστασιολόγησης, βαφές, πληρωτικά και ρητίνες αντοχής που μπορεί να αγοράσει κανείς. – αλλά αν δεν διασκορπίζονται γρήγορα και ομοιόμορφα στο απόθεμα, το πληρώνετε κατάντη με κακό σχηματισμό, υψηλότερη χημική ζήτηση, πονοκεφάλους από πίσσα και κολλήματα, ασταθή αποστράγγιση και περιττά διαλείμματα.
Τώρα ένας αυξανόμενος αριθμός χαρτοβιομηχανιών εξετάζει μια αναβάθμιση που ακούγεται σχεδόν πολύ απλή: διασπορά με υπερήχους των χημικών ουσιών υγρού τελικού προϊόντος. Αντί να βασίζονται αποκλειστικά στη μηχανική διάτμηση ή στον παρατεταμένο χρόνο ανάμιξης, οι υπέρηχοι υψηλής ισχύος δημιουργούν έντονη μικροανάμιξη που διασπά τα συσσωματώματα και διανέμει τα ενεργά συστατικά πιο ομοιόμορφα. – με λιγότερη ενέργεια από τους συμβατικούς αναδευτήρες.
Εξερευνήστε, γιατί λειτουργεί και γιατί είναι ιδιαίτερα ελκυστικό για τις σύγχρονες μηχανές χαρτιού.

Τι είναι η διασπορά με υπερήχους των χημικών ουσιών υγρού άκρου;

Η διασπορά με υπερήχους χρησιμοποιεί μηχανικές δονήσεις υψηλής συχνότητας (υπέρηχοι) που μεταδίδονται σε ένα υγρό μέσω ενός ηχοβολέα (καθετήρα). Στα βιομηχανικά συστήματα, ο βασικός μηχανισμός είναι η ακουστική σπηλαίωση – τον ταχύ σχηματισμό και την κατάρρευση μικροσκοπικών φυσαλίδων. Αυτή η κατάρρευση δημιουργεί τοπικές διατμητικές δυνάμεις και μικρο-πίδακες που μπορούν:

• Αποσυσσωμάτωση σκονών και ορυκτών πολτών
• Ομογενοποίηση γαλακτωμάτων και διαλυμάτων πολυμερών
• Βελτίωση της διαβροχής και μείωση “Ψάρια-Μάτια” σε δύσκολα αναμίξιμα χημικά
• Διανέμει τα πρόσθετα πιο ομοιόμορφα σε υψηλά στερεά

Σε όρους υγρού τέλους, αυτό σημαίνει ότι τα πρόσθετα μπορούν να κάνουν τη δουλειά για την οποία τα πληρώνετε, χωρίς να παγιδεύονται σε σβώλους, να διαβρέχονται ανεπαρκώς ή να κατανέμονται ανομοιόμορφα.

Οι βιομηχανικοί διασκορπιστές υπερήχων, όπως ο Hielscher UIP6000hdT, εξασφαλίζουν ομοιόμορφη διασπορά χημικών ουσιών στο υγρό άκρο της χαρτοποιίας, με αποτέλεσμα τη βελτίωση της απόδοσης της διαδικασίας και τη μείωση της κατανάλωσης χημικών, νερού και ενέργειας.

Γιατί το υγρό άκρο επωφελείται από το Sonication

Αν υπάρχει μια ζώνη όπου η ποιότητα της διασποράς μεταφράζεται άμεσα σε χρήματα, αυτή είναι το υγρό άκρο. Η παραγωγή χαρτιού είναι ένας αγώνας μεταξύ χημείας και υδροδυναμικής:

• Οι αντιδράσεις κατακράτησης και αποστράγγισης συμβαίνουν γρήγορα
• Οι συνθήκες διάτμησης ποικίλλουν έντονα ανάλογα με το σημείο προσθήκης
• Τα πρόσθετα μπορούν να αλληλεπιδράσουν ή να εξουδετερώσουν το ένα το άλλο εάν η δοσολογία δεν είναι ελεγχόμενη.
• Τα μικρά προβλήματα ανάμειξης γίνονται μεγάλα προβλήματα μηχανής

Οι υπέρηχοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ελεγχόμενο, εν σειρά βήμα διασποράς - επεξεργασία ενός ρεύματος πρόσθετου, ενός ρεύματος αραίωσης ή ενός βρόχου ανακυκλοφορίας πριν από το σημείο προσθήκης. Ο στόχος δεν είναι “περισσότερη ανάμειξη παντού,” αλλά καλύτερη ανάμειξη ακριβώς εκεί που έχει σημασία.

 
 
Τα πρακτικά πλεονεκτήματα που ενδιαφέρουν τους μύλους:

1. Καλύτερη διασπορά σημαίνει καλύτερη απόδοση της χημείας
   Όταν τα πολυμερή, τα ορυκτά αιωρήματα ή τα γαλακτώματα διασπείρονται καλύτερα, συχνά παρατηρείται:
   • Χαμηλότερη κατανάλωση χημικών για την επίτευξη της ίδιας απόδοσης
   • Πιο σταθερή συμπεριφορά κατακράτησης/αποχέτευσης
   • Βελτιωμένος σχηματισμός και μειωμένη μεταβλητότητα
   • Λιγότερες καταθέσεις που συνδέονται με κακώς διασκορπισμένα stickies, latex ή προγράμματα ελέγχου pitch

   Σε πολλές περιπτώσεις, τα ελαιοτριβεία δεν υποδοσολογούν χημικές ουσίες - υπερδοσολογούν για να αντισταθμίσουν την ασυνεπή διασπορά.

2. Ταχύτερη διαβροχή, λιγότερα “ανάμειξη εκπλήξεων”
   Ορισμένα πρόσθετα υγρού άκρου είναι διαβόητα για το σχηματισμό μπάλων γέλης, ψαριών ή μικρο-σβόλων (ειδικά σε υψηλότερες συγκεντρώσεις). Η μικρο-διάτμηση λόγω σπηλαίωσης των υπερήχων μπορεί να μειώσει δραματικά το χρόνο που απαιτείται για να επιτευχθεί μια σταθερή, ομοιόμορφη κατάσταση - χρήσιμη για:
   • Κατασκευή διαλυμάτων πολυμερών
   • Συμπληρώματα και χρωστικές ουσίες διασποράς
   • Σταθεροποιητικά γαλακτώματα και συστήματα που σχετίζονται με κερί/ASA (ανάλογα με τη διαδικασία)
   • Βελτίωση της συνοχής στη διανομή χρωστικών και οπτικών προσθέτων
3. Μειωμένοι οδηγοί διακοπών (καταθέσεις, διαλείμματα, μεταβλητότητα)
   Η ομοιόμορφη διασπορά συμβάλλει στη μείωση της τοπικής υπερδοσολογίας και “Καυτά σημεία” που συμβάλλουν στις αποθέσεις, στη φόρτιση της τσόχας και στις διακυμάνσεις της ποιότητας. Ακόμη και οι μέτριες βελτιώσεις στη σταθερότητα μπορούν να μεταφραστούν σε λιγότερα σπασίματα και λιγότερη παραγωγή εκτός προδιαγραφών.

Γραμμική επεκτασιμότητα: Υπερήχων δεν είναι μόνο για το εργαστήριο

Μια κοινή ανησυχία με τις νέες τεχνολογίες ανάμειξης είναι η κλιμάκωση: “Λειτουργεί σε ένα ποτήρι ζέσεως... αλλά μπορεί να λειτουργήσει σε μια μηχανή χαρτιού;”
Οι βιομηχανικοί υπέρηχοι μπορούν να σχεδιαστούν για γραμμική επεκτασιμότητα, επειδή η χωρητικότητα επεκτείνεται με την προσθήκη ισχύος και όγκου αντιδραστήρα ροής με αρθρωτό τρόπο. Στην πράξη, αυτό σημαίνει:
Μπορείτε να ξεκινήσετε με μία μόνο μονάδα υπερήχων in-line σε μία ροή πρόσθετων υλών.
Επέκταση της χωρητικότητας με την προσθήκη πρόσθετων ηχοβολιστρών/κυψελών ροής και ισχύος γεννήτριας
Διατήρηση συγκρίσιμης έντασης διεργασίας με σχεδιασμό για σταθερή εισροή ενέργειας ανά όγκο και χρόνο παραμονής
Αυτό είναι ιδιαίτερα ελκυστικό για τα εργοστάσια που επιθυμούν μια διαδρομή χαμηλού κινδύνου: πιλοτική εφαρμογή σε έναν χημικό βρόχο, επικύρωση των KPIs και στη συνέχεια επέκταση της κλίμακας.

Ενεργειακή απόδοση και ισχυρές επιπτώσεις

Η διασπορά με υπερήχους είναι συχνά πιο αποδοτική ενεργειακά από ό,τι υποθέτουν οι άνθρωποι, επειδή δεν προσπαθείτε να μετακινήσετε ολόκληρο το στήθος πιο σκληρά. – εφαρμόζετε ενέργεια ακριβώς εκεί που συμβαίνει η διασπορά.
Αντί να αυξάνεται το φορτίο του αναδευτήρα σε μια μεγάλη δεξαμενή (και να ελπίζουμε ότι η διάτμηση φτάνει σε κάθε μικροσβόλο), οι υπέρηχοι παρέχουν μικροδιάτμηση υψηλής έντασης στο ηχοτρόδιο και στη ζώνη σπηλαίωσης, συνήθως σε ένα συμπαγές βήμα διεργασίας σε σειρά.
Για τα εργοστάσια που έχουν ενεργειακή συνείδηση, η λογική είναι απλή:

• Στοχεύστε το πρόβλημα διασποράς στο ρεύμα προσθέτων
• Μειώστε την ανακυκλοφορία, το χρόνο ανάμιξης και την επανεπεξεργασία
• Βελτίωση της αποτελεσματικότητας των χημικών ουσιών (που μπορεί να μειώσει τη συνολική ενσωματωμένη ενέργεια και το κόστος των χημικών ουσιών)

Επιλογές βιομηχανικής ποιότητας από την Hielscher Ultrasonics

Για τα περιβάλλοντα παραγωγής χαρτιού, η επιλογή εξοπλισμού δεν αφορά “μπορεί να διασκορπιστεί,” αλλά “μπορεί να λειτουργήσει αξιόπιστα σε βιομηχανικούς κύκλους λειτουργίας, εντός γραμμής και σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας.”
Η Hielscher Ultrasonics προσφέρει βιομηχανικές πλατφόρμες ηχοβολέων σχεδιασμένες για συνεχή λειτουργία και κλιμάκωση, όπως:

• Συστήματα πάγκου και πιλοτικά συστήματα για δοκιμές σκοπιμότητας και ανάπτυξη παραμέτρων
• Βιομηχανικοί επεξεργαστές κατάλληλοι για in-line διασπορά σε ρυθμούς ροής παραγωγής
• Διαμορφώσεις αντιδραστήρων ροής για την ενσωμάτωση σε πέλματα προετοιμασίας και δοσομέτρησης χημικών ουσιών υγρού άκρου
• Αρθρωτή κλιμάκωση ισχύος για επέκταση της χωρητικότητας χωρίς επανεφεύρεση της διαδικασίας

Με άλλα λόγια: μπορείτε να αξιολογήσετε τη διασπορά με υπερήχους σε μικρή κλίμακα και στη συνέχεια να επεκτείνετε την κλίμακα σε πλήρη παραγωγή χρησιμοποιώντας βιομηχανικό υλικό που προορίζεται για εργοστασιακές συνθήκες. – όχι επαναχρησιμοποιημένα εργαστηριακά εργαλεία.

Πού εφαρμόζουν συνήθως οι χαρτοβιομηχανίες τη διασπορά υπερήχων

Το υγρό άκρο κάθε μύλου είναι μοναδικό, αλλά η διασπορά με υπερήχους αξιολογείται συνήθως για:

• Διασπορές πληρωτικών και χρωστικών ουσιών (π.χ. βελτίωση της αποσυγκόλλησης και της κατανομής)
• Παραγωγή και ενεργοποίηση διαλύματος πολυμερούς (μείωση πηκτωμάτων, βελτίωση της συνοχής)
• Βρόχοι προετοιμασίας επικάλυψης ή επιφανειακής χημείας (όταν η ποιότητα της διασποράς περιορίζει την απόδοση)
• Δύσκολα γαλακτώματα ή πολτοί με υψηλή περιεκτικότητα σε στερεά, όπου η συμβατική ανάμιξη δυσκολεύεται

Οι καλύτεροι υποψήφιοι είναι συνήθως τα ρεύματα όπου η ποιότητα της διασποράς περιορίζει την απόδοση και όπου μπορεί να εγκατασταθεί μια εν σειρά μονάδα χωρίς να διαταραχθεί η συνολική ισορροπία του υγρού άκρου.

Καλύτερα αποτελέσματα και σημαντική εξοικονόμηση με τη διασπορά υπερήχων

Οι ηχοβολείς υπερήχων της Hielscher επιτρέπουν στα χαρτοποιεία να μειώσουν σημαντικά – ή ακόμη και να εξαλείψει – την ανάγκη για φρέσκο νερό ή καθαρό διήθημα κατά τη μετα-αραίωση των υγρών τελικών προσθέτων, επιτυγχάνοντας εξοικονόμηση νερού περίπου 10-18% της συνολικής κατανάλωσης του ελαιοτριβείου. Επιτυγχάνοντας εξαιρετικά αποτελεσματική και ομοιόμορφη διασπορά, αυτά τα συστήματα υπερήχων βιομηχανικής ποιότητας διασφαλίζουν ότι τα χημικά και τα πρόσθετα χρησιμοποιούνται πολύ πιο αποτελεσματικά, οδηγώντας σε μια καθαρότερη διαδικασία υγρής επεξεργασίας, βελτιωμένη ποιότητα χαρτιού και σημαντικά χαμηλότερη ζήτηση χημικών ουσιών. – συνήθως μειώνονται κατά 20-60% ή περισσότερο.
Στην παραγωγή χαρτιού, οι μικρές αλλαγές στην ποιότητα της διασποράς μπορούν να δημιουργήσουν μεγάλες βελτιώσεις στην ικανότητα εκκίνησης, τη χημική απόδοση και τη σταθερότητα της ποιότητας. Η διασπορά με υπερήχους των χημικών ουσιών υγρής τελικής επεξεργασίας κερδίζει την προσοχή επειδή είναι:

• Επεκτάσιμη με γραμμικό, αρθρωτό τρόπο
• Ενεργειακά έξυπνο, στοχεύοντας στη μικρο-διάτμηση εκεί που πραγματικά συμβαίνει η διασπορά
• Βιομηχανική ετοιμότητα, με συστήματα ηχοβολέων σχεδιασμένα για συνεχή επεξεργασία

Για τα εργοστάσια που έχουν κουραστεί να αντισταθμίζουν την ασυνεπή ανάμιξη με περισσότερη χημεία, οι υπέρηχοι προσφέρουν μια διαφορετική φιλοσοφία: κάντε τη χημεία να λειτουργεί καλύτερα πριν καν φτάσει στο απόθεμα.