چگونه پراکندگی اولتراسونیک عملکرد انتهای مرطوب را بهبود می بخشد و هزینه ها را کاهش می دهد

کاغذسازان می دانند که انتهای خیس جایی است که نیت های خوب برای مبارزه با فیزیک به کار می روند.
شما می توانید بهترین کمک های نگهدارنده، تثبیت کننده ها، عوامل سایز، رنگ ها، پرکننده ها و رزین های مقاومی را که پول می تواند بخرد خریداری کنید – اما اگر آن ها به سرعت و یکنواخت در انبار پراکنده نشوند، هزینه آن را در پایین دست با تشکیل ضعیف، تقاضای شیمیایی بالاتر، دردسرهای قیر و چسبناک، زهکشی ناپایدار و شکستگی های غیرضروری پرداخت می کنید.
اکنون تعداد فزاینده ای از کارخانه های کاغذسازی به دنبال ارتقایی هستند که تقریبا بیش از حد ساده به نظر می رسد: پراکندگی اولتراسونیک مواد شیمیایی مرطوب. به جای تکیه صرف بر برش مکانیکی یا زمان میکس طولانی تر، اولتراسوند با قدرت بالا میکرومیکس شدیدی ایجاد می کند که آگلومراها را تجزیه کرده و مواد فعال را یکنواخت تر توزیع می کند – با انرژی کمتر نسبت به میکسرهای معمولی.
بررسی کنید چرا این روش کار می کند و چرا برای ماشین های کاغذی مدرن جذاب است.

پراکندگی اولتراسونیک مواد شیمیایی مرطوب چیست؟

پراکندگی اولتراسونیک از ارتعاشات مکانیکی با فرکانس بالا (اولتراسوند) استفاده می کند که از طریق سونوترود (پروب) به مایع منتقل می شود. در سیستم های صنعتی، مکانیزم کلیدی کاویتاسیون صوتی است – تشکیل و فروپاشی سریع حباب های میکروسکوپی. این فروپاشی نیروهای برشی موضعی و ریزجت هایی ایجاد می کند که می توانند:

• پودرهای جداکننده و دوغاب های معدنی
• همگن سازی امولسیون ها و محلول های پلیمری
• بهبود خیس شدن و کاهش “چشم ماهی” در مواد شیمیایی که به سختی مخلوط می شوند
• توزیع افزودنی ها در جامدات بالا به طور یکنواخت تر

در اصطلاح تر، این یعنی افزودنی ها می توانند کاری را که شما بابتش به آن ها پول می دهید انجام دهند – بدون اینکه در توده ها گیر بیفتند، به خوبی خیس نشده باشند یا توزیع نامنظم داشته باشند.

پراکنده کننده های اولتراسونیک صنعتی مانند Hielscher UIP6000hdT پراکندگی یکنواخت مواد شیمیایی در تولید کاغذ را تضمین می کنند که منجر به بهبود کارایی فرآیند و کاهش مصرف مواد شیمیایی، آب و انرژی می شود.

چرا انتهای خیس از سونیکاسیون بهره مند می شود؟

اگر یک منطقه وجود داشته باشد که کیفیت پراکندگی مستقیما به پول منجر شود، آن بخش مرطوب است. کاغذسازی مسابقه ای بین شیمی و هیدرودینامیک است:

• واکنش های احتباس و تخلیه به سرعت رخ می دهند
• شرایط برشی بسته به نقطه جمع بسیار متفاوت است
• افزودنی ها می توانند با هم تعامل یا خنثی کنند اگر دوز کنترل نشود
• مشکلات کوچک مخلوط کردن به مشکلات بزرگ ماشین تبدیل می شوند

اولتراسوند می تواند به عنوان یک مرحله پراکندگی کنترل شده و خطی به کار رود—یعنی یک جریان افزایشی، جریان رقیق سازی یا حلقه گردش مجدد قبل از نقطه افزایش. هدف این نیست “مخلوط شدن بیشتر در همه جا،” اما بهتر است دقیقا همان جایی که مهم است میکس کند.

 
 
مزایای عملی که کارخانه ها به آن ها اهمیت می دهند:

1. پراکندگی بهتر به معنای بازده شیمیایی بهتر است
   وقتی پلیمرها، دوشادهای معدنی یا امولسیون ها بهتر پراکنده می شوند، اغلب موارد زیر را می بینید:
   • کاهش مصرف مواد شیمیایی برای رسیدن به همان عملکرد
   • رفتار نگهداری/تخلیه پایدارتر
   • آرایش بهبود یافته و کاهش تغییرپذیری
   • رسوبات کمتری که به برنامه های چسبناک با پراکندگی ضعیف، لاتکس یا برنامه های کنترل زیر و بمی متصل می شوند

   در بسیاری موارد، کارخانه ها مواد شیمیایی را کم دوز نمی کنند—بلکه برای جبران پراکندگی نامنظم مواد شیمیایی بیش از حد مصرف می کنند.

2. خیس شدن سریع تر، کمتر “شگفتی های میکس”
   برخی افزودنی های انتهای مرطوب به خاطر تشکیل گلوله های ژل، چشم ماهی یا میکروکلوخه ها (به ویژه در غلظت های بالاتر) شناخته شده اند. ریزبرش مبتنی بر کاویتاسیون سونوگرافی می تواند زمان لازم برای رسیدن به حالت پایدار و یکنواخت را به طور چشمگیری کوتاه کند – مفید برای:
   • ترکیب محلول های پلیمری
   • پرکننده ها و رنگدانه های پراکنده
   • امولسیون های تثبیت کننده و سیستم های مرتبط با موم/ASA (وابسته به فرآیند)
   • بهبود یکنواختی در توزیع رنگی و افزایشی نوری
3. کاهش محرک های زمان توقف (سپرده ها، وقفه ها، تغییرپذیری)
   پراکندگی یکنواخت به کاهش اوردوز موضعی کمک می کند و “نقاط داغ” که به رسوبات، بارگذاری نمدی و نوسانات کیفیت کمک می کند. حتی بهبودهای جزئی در پایداری می تواند به کاهش ترمزها و تولید کمتر خارج از استاندارد منجر شود.

مقیاس پذیری خطی: چرا فراصوت فقط برای آزمایشگاه نیست

یکی از نگرانی های رایج در مورد فناوری های نوین میکس، مقیاس پذیری است: “در بشر کار می کند... اما آیا روی دستگاه کاغذی هم کار می کند؟”
اولتراسونیک صنعتی را می توان برای مقیاس پذیری خطی مهندسی کرد، زیرا ظرفیت با افزودن توان و حجم راکتور جریان به صورت ماژولار افزایش می یابد. در عمل، این بدان معناست که:
می توانید با یک واحد اولتراسونیک خطی روی یک جریان افزایشی شروع کنید
ظرفیت را با افزودن سونوترودها/سلول های جریان و توان ژنراتور افزایش دهید
با طراحی برای ورودی انرژی یکنواخت به ازای حجم و زمان ماندن، شدت فرآیند قابل مقایسه را حفظ کنید
این موضوع به ویژه برای کارخانه هایی که مسیر کم ریسک می خواهند، جذاب است: پایلوت روی یک حلقه شیمیایی، اعتبارسنجی شاخص های کلیدی عملکرد و سپس مقیاس پذیری.

بهره وری انرژی و اثرات قوی

پراکندگی اولتراسونیک اغلب از آنچه مردم تصور می کنند بهینه تر از نظر انرژی است، چون شما سعی نمی کنید کل قفسه سینه را محکم تر حرکت دهید – شما انرژی را دقیقا در جایی اعمال می کنید که پراکندگی رخ می دهد.
به جای افزایش بار همزن در یک مخزن بزرگ (و رسیدن به هر میکروکلوته امیدوارانه)، اولتراسوند میکروبرشی با شدت بالا را در سونوترود و منطقه کاویتاسیون ارائه می دهد که معمولا در یک مرحله فرآیندی فشرده و خطی انجام می شود.
برای آسیاب های آگاه به انرژی، منطق ساده است:

• مسئله پراکندگی را در جریان جمعی هدف قرار دهید
• کاهش گردش مجدد، زمان مخلوط کردن و بازسازی
• افزایش اثربخشی شیمیایی (که می تواند انرژی و هزینه کل مواد شیمیایی را کاهش دهد)

گزینه های صنعتی از شرکت Hielscher Ultrasonics

در محیط های کاغذسازی، انتخاب تجهیزات به معنای آن نیست “آیا می تواند پراکنده شود،” ولی “آیا می تواند به طور قابل اعتماد در چرخه های کاری صنعتی، خطی و در کارخانه فرآیندی کار کند؟”
هیلشر اولتراسونیکس پلتفرم های سونیکاتور صنعتی را ارائه می دهد که برای عملکرد مداوم و مقیاس پذیری طراحی شده اند، از جمله:

• سیستم های آزمایشگاهی و آزمایشی برای آزمون امکان سنجی و توسعه پارامترها
• پردازنده های صنعتی مناسب برای پراکندگی خطی در نرخ های جریان تولید
• پیکربندی های راکتور جریان عبوری برای ادغام در اسکیدهای آماده سازی شیمیایی انتهای مرطوب و دوزدهی
• مقیاس بندی توان مدولار برای افزایش ظرفیت بدون بازآفرینی فرآیند

به عبارت دیگر: می توانید پراکندگی فراصوت را در مقیاس کوچک ارزیابی کنید و سپس با استفاده از سخت افزار صنعتی که برای شرایط کارخانه طراحی شده اند، به تولید کامل برسید – نه ابزارهای آزمایشگاهی بازاستفاده شده.

جایی که کارخانه های کاغذ معمولا پراکندگی اولتراسونیک را اعمال می کنند

انتهای مرطوب هر آسیاب منحصر به فرد است، اما پراکندگی اولتراسونیک معمولا برای موارد زیر ارزیابی می شود:

• پراکندگی پرکننده و رنگدانه ها (مثلا بهبود تجمع زدایی و پراکندگی)
• ساخت و فعال سازی محلول پلیمری (ژل های کاهنده و بهبود قوام)
• حلقه های آماده سازی پوشش یا شیمی سطح (زمانی که کیفیت پراکندگی عملکرد را محدود می کند)
• امولسیون های دشوار یا دوشادهای جامد بالا که در آن ها مخلوط کردن معمولی مشکل دارد

بهترین گزینه ها معمولا جویبارهایی هستند که کیفیت پراکندگی عملکرد را محدود می کند و می توان یک واحد خطی نصب کرد بدون اینکه تعادل کلی انتهای مرطوب را مختل کند.

نتایج بهتر و صرفه جویی قابل توجه با پراکندگی اولتراسونیک

سونیکاتورهای اولتراسونیک هیلشر به کارخانه های کاغذسازی امکان کاهش قابل توجه را می دهند – یا حتی حذف – نیاز به آب تازه یا تصفیه شفاف پس از رقیق سازی افزودنی های انتهایی مرطوب، صرفه جویی در آب حدود ۱۰ تا ۱۸ درصد از کل مصرف آسیاب را به همراه دارد. با دستیابی به پراکندگی بسیار کارآمد و یکنواخت، این سیستم های اولتراسونیک صنعتی تضمین می کنند که مواد شیمیایی و افزودنی ها بسیار مؤثرتر استفاده می شوند و این امر منجر به فرآیند تمیزتر تر، بهبود کیفیت کاغذ و کاهش قابل توجه تقاضای شیمیایی می شود – معمولا ۲۰ تا ۶۰ درصد یا بیشتر کاهش می یابد.
در تولید کاغذ، تغییرات کوچک در کیفیت پراکندگی می تواند بهبودهای چشمگیری در قابلیت جریان، کارایی شیمیایی و پایداری کیفیت ایجاد کند. پراکندگی اولتراسونیک مواد شیمیایی انتهای مرطوب مورد توجه قرار گرفته است زیرا:

• مقیاس پذیر به صورت خطی و ماژولار
• هوشمندانه از نظر انرژی، هدف گیری ریزبرشی که در آن پراکندگی واقعا رخ می دهد
• آماده صنعتی، با سیستم های سونیکاتور مهندسی شده برای پردازش پیوسته

برای کارخانه هایی که از جبران میکس نامنظم با شیمی بیشتر خسته شده اند، اولتراسوند فلسفه متفاوتی ارائه می دهد: بهتر کار کردن شیمی قبل از رسیدن به قنداق.