Kuidas ultraheli dispersioon parandab märgade otsade jõudlust ja vähendab kulusid

Paberimehaanikud teavad, et märg ots on see, kus head kavatsused lähevad füüsikaga võitlemiseks.
Saate osta parimaid retentsiooni abivahendeid, fikseerimisvahendeid, liimimisvahendeid, värvaineid, täiteaineid ja tugevusvaiku, mida raha eest saab osta. – kuid kui need ei haju laos kiiresti ja ühtlaselt, maksate selle eest allavoolu kehva moodustumise, suurema kemikaalivajaduse, pigi- ja kleepuvusega, ebastabiilse drenaažiga ja tarbetute purunemistega.
Nüüd on üha rohkem paberitehaseid hakanud kaaluma uuendust, mis kõlab peaaegu liiga lihtsalt: märgade lõppkemikaalide hajutamine ultraheli abil. Selle asemel, et tugineda ainult mehaanilisele nihkele või pikemale segamisajale, tekitab suure võimsusega ultraheli intensiivset mikrosegamist, mis lõhustab aglomeere ja jaotab toimeained ühtlasemalt. – väiksema energiakuluga kui tavalised segistid.
Uurige, miks see toimib ja miks see on eriti atraktiivne kaasaegsete paberimasinate jaoks.

Mis on märgade kemikaalide ultraheli dispersioon?

Ultraheli dispersioon kasutab kõrgsageduslikke mehaanilisi vibratsioone (ultraheli), mis edastatakse vedelikku sonotroodi (sondi) kaudu. Tööstussüsteemides on peamine mehhanism akustiline kavitatsioon. – mikroskoopiliste mullide kiire moodustumine ja kokkuvarisemine. See kokkuvarisemine tekitab lokaalseid nihkejõude ja mikrojugasid, mis võivad:

• Pulbrite ja mineraalsete setete deaglomeerimine
• Emulsioonide ja polümeerlahenduste homogeniseerimine
• Parandada niisutamist ja vähendada “Kala-silmad” raskesti segatavad kemikaalid
• Lisandite ühtlasem jaotamine suure tahkete ainete sisalduse korral

Niiskes lõpptingimustes tähendab see, et lisandid saavad teha tööd, mille eest te neile maksate - ilma et need jääksid klompidesse, oleksid halvasti niisutatud või ebaühtlaselt jaotunud.

Tööstuslikud ultrahelidispersioonid, nagu Hielscher UIP6000hdT, tagavad paberitootmises kemikaalide ühtlase dispergeerimise märja otsa, mille tulemusena paraneb protsessi tõhusus ning väheneb kemikaalide, vee ja energia tarbimine.

Miks on sonikatsioon kasulik märjale otsale?

Kui on üks tsoon, kus hajutuskvaliteet väljendub otseselt rahas, siis on see märg ots. Paberi valmistamine on võistlus keemia ja hüdrodünaamika vahel:

• Retentsiooni ja drenaažireaktsioonid toimuvad kiiresti
• Lõiketingimused on lisamiskoha järgi väga erinevad.
• Lisandid võivad üksteist mõjutada või neutraliseerida, kui doseerimist ei kontrollita.
• Väikestest segamisprobleemidest saavad suured masinaprobleemid

Ultraheli võib kasutada kontrollitud, in-line dispergatsiooni sammuna, mis töötleb lisaaine voogu, lahjendusvoogu või ringlusringi enne lisamispunkti. Eesmärk ei ole “rohkem segunemist kõikjal,” kuid parem segamine täpselt seal, kus see on oluline.

 
 
Praktilised eelised, millest veskid hoolivad:

1. Parem hajutamine tähendab paremat keemilist tõhusust
   Kui polümeerid, mineraalsed setteid või emulsioonid on paremini dispergeeritud, näete sageli:
   • Väiksem kemikaalide tarbimine sama jõudluse saavutamiseks
   • Stabiilsem kinnipidamine/väljavoolukäitumine
   • Parem moodustumine ja väiksem varieeruvus
   • Vähem hoiuseid, mis on seotud halvasti hajutatud kleepsude, lateksi või pigi-kontrolli programmidega

   Paljudel juhtudel ei doseeri tehased kemikaale liiga vähe - nad doseerivad neid liiga palju, et kompenseerida ebaühtlast hajutamist.

2. Kiirem märgumine, vähem “üllatuste segamine”
   Mõned märja otsa lisandid on tuntud geelipallide, kalade või mikroklumpide moodustamise poolest (eriti kõrgema kontsentratsiooni korral). Ultraheli kavitatsiooniga ajendatud mikrosurve võib oluliselt lühendada aega, mis on vajalik stabiilse, ühtlase seisundi saavutamiseks - see on kasulik:
   • Polümeerlahuste valmistamine
   • Dispergeerivad täiteained ja pigmendid
   • Emulsioonide ja vaha/ASAga seotud süsteemide stabiliseerimine (protsessist sõltuv)
   • Värvainete ja optiliste lisaainete jaotuse järjepidevuse parandamine
3. Vähendatud seisakuid põhjustavad tegurid (hoiused, katkestused, muutlikkus)
   Ühtlane hajutamine aitab vähendada lokaalset üleannustamist ja “kuumad kohad” mis aitavad kaasa ladestumisele, vildikoormusele ja kvaliteedimuutustele. Isegi tagasihoidlik stabiilsuse parandamine võib kaasa tuua vähem purunemisi ja vähem tootekvaliteedist kõrvalekaldeid.

Lineaarne skaleeritavus: Miks ultraheli ei ole ainult laboratooriumi jaoks.

Uute segamistehnoloogiate puhul on levinud probleemiks mastaapsus: “See töötab keeduklaasis... aga kas see võib töötada paberimasinas?”
Tööstuslik ultraheli saab projekteerida lineaarseks skaleeritavuseks, sest võimsust laiendatakse võimsuse ja läbivoolureaktori mahu modulaarselt lisamisega. Praktikas tähendab see järgmist:
Võite alustada üheainsa in-line ultraheliüksusega ühes lisaainevoos.
Võimsuse suurendamine täiendavate sonotroodide/voolukambrite ja generaatori võimsuse lisamisega
Protsessi võrreldava intensiivsuse säilitamine, projekteerides ühtlase energiakulu mahu ja viibimisaja kohta.
See on eriti atraktiivne tehastele, mis soovivad madala riskiga teed: katsetada ühte keemilist tsüklit, valideerida KPI-d ja seejärel laiendada.

Energiatõhusus ja tugev mõju

Ultraheli hajutamine on sageli energiatõhusam, kui inimesed eeldavad, sest te ei püüa kogu rinda raskemini liigutada. – rakendate energiat just seal, kus toimub hajumine.
Selle asemel, et suurendada segamiskoormust suures mahutis (ja loota, et lõikumine jõuab igasse mikrokogumikku), annab ultraheli suure intensiivsusega mikrosurvet sonotroodil ja kavitatsioonitsoonis, tavaliselt kompaktses in-line protsessisammus.
Energiateadlike tehaste jaoks on loogika lihtne:

• Hajutamisprobleemi lahendamine lisandite voos.
• Vähendage ringlusse laskmist, segamisaega ja järeltöötlust.
• Parandada kemikaalide tõhusust (mis võib vähendada kemikaalide koguenergiat ja kulusid).

Hielscher Ultrasonics'i tööstusklassi valikud

Paberivalmistamise keskkonnas ei ole seadmete valikul küsimus selles, et “võib see hajuda,” kuid “kas see töötab usaldusväärselt tööstuslikes töötsüklites, tootmisliinis ja töötlemistehases.”
Hielscher Ultrasonics pakub tööstuslikke sonikaatoriplatvorme, mis on mõeldud pidevaks tööks ja suurendamiseks, sealhulgas:

• Katse- ja pilootsüsteemid teostatavuse testimiseks ja parameetrite arendamiseks
• Tööstuslikud protsessorid, mis sobivad tootmisvooluhulgaga in-line hajutamiseks
• Läbivoolureaktori konfiguratsioonid, mis on integreeritavad märgade kemikaalide ettevalmistamise ja doseerimise seadeldistesse.
• Modulaarne võimsuse skaleerimine võimsuse suurendamiseks ilma protsessi uuesti leiutamata

Teisisõnu: te saate hinnata ultraheli dispersiooni väikeses mastaabis, seejärel viia see täieliku tootmiseni, kasutades tehase tingimusteks mõeldud tööstuslikku riistvara. – mitte ümbertöödeldud laboratoorsed tööriistad.

Kus paberivabrikud tavaliselt rakendavad ultraheli dispersiooni

Iga veski märg ots on ainulaadne, kuid ultraheli dispersiooni hinnatakse tavaliselt:

• Täiteaine ja pigmentide dispersioonid (nt deaglomeerumise ja jaotuse parandamine)
• Polümeeri lahuse valmistamine ja aktiveerimine (geelide vähendamine, konsistentsi parandamine)
• Pinnakatte või pinna keemilise ettevalmistuse tsüklid (kui dispersiooni kvaliteet piirab jõudlust)
• Keerulised emulsioonid või suure tahkete ainete sisaldusega setteid, mille puhul tavapärane segamine on raskendatud.

Parimad kandidaadid on tavaliselt voolud, kus hajumise kvaliteet piirab jõudlust ja kuhu saab paigaldada liinis oleva seadme, ilma et see häiriks üldist märja otsa tasakaalu.

Paremad tulemused ja märkimisväärne kokkuhoid tänu ultraheli dispersioonile

Hielscheri ultraheli sonikaatorid võimaldavad paberivabrikutel oluliselt vähendada – või isegi kõrvaldada – vajadus värske vee või puhta filtraadi järele märgade lõpplisandite lahjendamisel, mis annab vee kokkuhoiu ligikaudu 10-18% kogu tehase veetarbimisest. Tänu väga tõhusale ja ühtlasele hajutamisele tagavad need tööstusliku kvaliteediga ultrahelisüsteemid kemikaalide ja lisaainete palju tõhusama kasutamise, mis toob kaasa puhtama märgtöötlemisprotsessi, parema paberi kvaliteedi ja oluliselt väiksema kemikaalivajaduse. – tavaliselt 20-60% või rohkem.
Paberi tootmisel võivad väikesed muutused dispersiooni kvaliteedis parandada märkimisväärselt jooksevust, keemilist tõhusust ja kvaliteedi stabiilsust. Märgade lõppkemikaalide ultraheli-dispersioonile pööratakse üha enam tähelepanu, sest see on:

• Lineaarselt ja modulaarselt skaleeritav
• Energiasäästlik, sihitud mikro-šear, kus hajutamine tegelikult toimub.
• Tööstusvalmis, pidevaks töötlemiseks kavandatud sonikaatorisüsteemidega

Tehastele, kes on väsinud ebajärjekindla segamise kompenseerimisest suurema keemia abil, pakub ultraheli teistsugust filosoofiat: muuta keemia paremaks enne, kui see üldse laosse jõuab.