અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણ વેટ એન્ડની કાર્યક્ષમતા કેવી રીતે સુધારે છે અને ખર્ચ ઘટાડે છે

કાગળ ઉત્પાદકો જાણે છે કે વેટ એન્ડ એ એવી જગ્યા છે જ્યાં સારા ઇરાદાઓને ભૌતિકશાસ્ત્ર સામે લડવું પડે છે.
તમે પૈસાથી ખરીદી શકાય તેવા શ્રેષ્ઠ રિટેન્શન સહાયકો, સ્થિરીકરણ એજન્ટો, સાઇઝિંગ એજન્ટો, રંગો, પૂરકો અને મજબૂતી આપતા રેઝિન ખરીદી શકો છો – પરંતુ જો તેઓ કાગળના માવાના સસ્પેન્શનમાં ઝડપથી અને સમાન રીતે વિખેરાતા ન હોય, તો આગળની પ્રક્રિયામાં શીટની નબળી રચના, રસાયણોની વધુ જરૂરિયાત, પિચ અને ચીકણા દૂષકોની સમસ્યાઓ, અસ્થિર જળનિકાસ અને શીટના બિનજરૂરી તૂટવાના સ્વરૂપે તેની કિંમત ચૂકવવી પડે છે.
હવે વધુ ને વધુ કાગળ મિલો એવા સુધારા તરફ ધ્યાન આપી રહી છે જે સાંભળવામાં લગભગ અતિશય સરળ લાગે છે: વેટ એન્ડનાં રસાયણોનું અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણ. માત્ર યાંત્રિક કર્તન અથવા લાંબા મિશ્રણ સમય પર આધાર રાખવાને બદલે, ઉચ્ચ શક્તિવાળું અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તીવ્ર સૂક્ષ્મ મિશ્રણ પેદા કરે છે, જે કણોના સમૂહોને તોડી નાખે છે અને સક્રિય ઘટકોને વધુ સમાન રીતે વિતરિત કરે છે – અને તે પણ પરંપરાગત મિક્સરો કરતાં ઓછી ઊર્જા વડે.
તે શા માટે અસરકારક છે અને આધુનિક કાગળ મશીનો માટે ખાસ આકર્ષક શા માટે છે, તે જાણો.

વેટ એન્ડનાં રસાયણોનું અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણ શું છે?

અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણમાં સોનોટ્રોડ (પ્રોબ) દ્વારા પ્રવાહીમાં પ્રસારિત થતાં ઉચ્ચ આવૃત્તિનાં યાંત્રિક કંપનો (અલ્ટ્રાસાઉન્ડ)નો ઉપયોગ થાય છે. ઔદ્યોગિક પ્રણાલીઓમાં મુખ્ય કાર્યવિધિ ધ્વનિક કેવિટેશન છે – સૂક્ષ્મ પરપોટાનું ઝડપથી બનવું અને ધસી પડવું. પરપોટાના આ ધસી પડવાથી સ્થાનિક કર્તન બળો અને સૂક્ષ્મ જેટ પ્રવાહો ઉત્પન્ન થાય છે, જે નીચે મુજબનાં કાર્યો કરી શકે છે:

• પાઉડર અને ખનિજ સ્લરીમાં કણોના સમૂહોને છૂટા પાડવા
• ઇમલ્શન અને પોલિમર દ્રાવણોને સમાનરૂપ બનાવવા
• મિશ્રણ કરવું મુશ્કેલ હોય તેવાં રસાયણોમાં ભીનાશ સુધારવા અને “ફિશ-આઇ” ગાંઠો ઘટાડવા
• ઘન પદાર્થોનું પ્રમાણ ઊંચું હોય ત્યારે ઉમેરણોને વધુ સમાન રીતે વિતરિત કરવા

વેટ એન્ડના સંદર્ભમાં તેનો અર્થ એ છે કે ઉમેરણો તમે જે કામ માટે તેમની કિંમત ચૂકવો છો તે કામ કરી શકે છે – ગાંઠોમાં ફસાયા વિના, અપૂરતાં ભીનાં રહ્યા વિના કે અસમાન રીતે વિતરિત થયા વિના.

Hielscher UIP6000hdT જેવા ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરકો કાગળ ઉત્પાદનમાં વેટ એન્ડનાં રસાયણોનું સમાન વિખેરણ સુનિશ્ચિત કરે છે, જેના પરિણામે પ્રક્રિયાની કાર્યક્ષમતા સુધરે છે અને રસાયણો, પાણી તથા ઊર્જાનો વપરાશ ઘટે છે.

સોનિકેશનથી વેટ એન્ડને લાભ શા માટે થાય છે

જો કોઈ એક વિભાગ એવો હોય જ્યાં વિખેરણની ગુણવત્તા સીધી નાણાકીય પરિણામોમાં ફેરવાય છે, તો તે વેટ એન્ડ છે. કાગળ ઉત્પાદન એ રસાયણશાસ્ત્ર અને પ્રવાહી ગતિશાસ્ત્ર વચ્ચેની હરીફાઈ છે:

• રિટેન્શન અને જળનિકાસની પ્રતિક્રિયાઓ ઝડપથી થાય છે
• ઉમેરણના સ્થાન અનુસાર કર્તનની પરિસ્થિતિઓમાં ભારે ફેરફાર થાય છે
• જો માત્રા આપવાની પ્રક્રિયા નિયંત્રિત ન હોય, તો ઉમેરણો એકબીજા સાથે ક્રિયા કરી શકે છે અથવા એકબીજાને નિષ્ક્રિય કરી શકે છે
• મિશ્રણની નાની સમસ્યાઓ મશીનની મોટી સમસ્યાઓ બની જાય છે

અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ નિયંત્રિત, ઇનલાઇન વિખેરણ પગલા તરીકે કરી શકાય છે – ઉમેરણના સ્થાન પહેલાં ઉમેરણના પ્રવાહ, પાતળું કરવા માટેના પ્રવાહ અથવા પુનઃપરિભ્રમણ લૂપની સારવાર કરવા માટે. હેતુ “દરેક જગ્યાએ વધુ મિશ્રણ” કરવાનો નથી, પરંતુ જ્યાં તેનું મહત્ત્વ હોય ત્યાં જ વધુ સારું મિશ્રણ કરવાનો છે.

 
 
મિલો માટે મહત્ત્વ ધરાવતા વ્યવહારુ લાભો:

1. વધુ સારા વિખેરણનો અર્થ છે રસાયણોની વધુ સારી કાર્યક્ષમતા
   જ્યારે પોલિમર, ખનિજ સ્લરી અથવા ઇમલ્શનનું વધુ સારું વિખેરણ થાય છે, ત્યારે ઘણી વાર નીચે મુજબનાં પરિણામો જોવા મળે છે:
   • સમાન કાર્યક્ષમતા મેળવવા માટે રસાયણોનો ઓછો વપરાશ
   • રિટેન્શન/જળનિકાસનું વધુ સ્થિર વર્તન
   • શીટની રચનામાં સુધારો અને પરિવર્તનશીલતામાં ઘટાડો
   • અપૂરતી રીતે વિખેરાયેલા ચીકણા દૂષકો, લેટેક્સ અથવા પિચ નિયંત્રણ કાર્યક્રમો સાથે સંકળાયેલા જમાવમાં ઘટાડો

   ઘણા કિસ્સાઓમાં મિલો રસાયણોની અપૂરતી માત્રા આપતી હોતી નથી – અસાતત્યપૂર્ણ વિખેરણની ભરપાઈ કરવા માટે તેઓ વધુ પડતી માત્રા આપતી હોય છે.

2. વધુ ઝડપથી ભીનાં થવું, “મિશ્રણની અણધારી સમસ્યાઓ” ઓછી થવી
   કેટલાંક વેટ એન્ડ ઉમેરણો જેલના ગોળા, ફિશ-આઇ ગાંઠો અથવા સૂક્ષ્મ ગાંઠો બનાવવા માટે કુખ્યાત છે (ખાસ કરીને ઊંચી સાંદ્રતા પર). અલ્ટ્રાસાઉન્ડના કેવિટેશનથી ઉત્પન્ન થતું સૂક્ષ્મ કર્તન સ્થિર, સમાન અવસ્થા સુધી પહોંચવા માટે જરૂરી સમયને નાટકીય રીતે ઘટાડી શકે છે – જે નીચે મુજબનાં કાર્યો માટે ઉપયોગી છે:
   • પોલિમર દ્રાવણો તૈયાર કરવા
   • પૂરકો અને વર્ણકોનું વિખેરણ કરવા
   • ઇમલ્શન અને મીણ/ASA સંબંધિત પ્રણાલીઓને સ્થિર કરવા (પ્રક્રિયા પર આધારિત)
   • રંગો અને પ્રકાશીય ઉમેરણોના વિતરણમાં સાતત્ય સુધારવા
3. કામગીરી બંધ રહેવાના સમય માટે જવાબદાર પરિબળોમાં ઘટાડો (જમાવ, શીટ તૂટવી, પરિવર્તનશીલતા)
   સમાન વિખેરણ સ્થાનિક રીતે અપાતી વધુ પડતી માત્રા અને ઉચ્ચ સાંદ્રતાવાળા “હોટ સ્પોટ્સ” ઘટાડવામાં મદદ કરે છે, જે જમાવ, ફેલ્ટમાં અવરોધ અને ગુણવત્તાની વધઘટમાં ફાળો આપે છે. સ્થિરતામાં સાધારણ સુધારા પણ શીટ તૂટવાની ઘટનાઓ અને નિર્ધારિત ગુણવત્તાની બહારના ઉત્પાદનમાં ઘટાડો કરી શકે છે.

રેખીય ક્ષમતાવૃદ્ધિ: અલ્ટ્રાસોનિક્સ માત્ર પ્રયોગશાળા માટે જ શા માટે નથી

નવી મિશ્રણ તકનીકો અંગે એક સામાન્ય ચિંતા ઉત્પાદનનું પ્રમાણ વધારવાની હોય છે: “તે બીકરમાં કામ કરે છે… પરંતુ શું તે કાગળ બનાવવાના મશીન પર કામ કરી શકે?”
ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિક પ્રણાલીઓને રેખીય રીતે ક્ષમતા વધારી શકાય તે રીતે ડિઝાઇન કરી શકાય છે, કારણ કે મોડ્યુલર રીતે શક્તિ અને પ્રવાહ પસાર થતો હોય તેવા રિએક્ટરનું આયતન ઉમેરીને ક્ષમતા વધારવામાં આવે છે. વ્યવહારમાં, તેનો અર્થ આ થાય છે:
તમે એક ઉમેરક પ્રવાહ પર એક જ ઇન-લાઇન અલ્ટ્રાસોનિક એકમથી શરૂઆત કરી શકો છો
વધારાના સોનોટ્રોડ્સ/ફ્લો સેલ્સ અને જનરેટરની શક્તિ ઉમેરીને ક્ષમતા વધારી શકો છો
એકમ આયતનદીઠ સુસંગત ઊર્જા ઇનપુટ અને નિવાસ સમય જળવાય તેવી ડિઝાઇન કરીને પ્રક્રિયાની તુલનાત્મક તીવ્રતા જાળવી શકો છો
ઓછા જોખમવાળો માર્ગ ઇચ્છતી મિલો માટે આ ખાસ આકર્ષક છે: એક રાસાયણિક પરિભ્રમણ લૂપ પર પાઇલટ પરીક્ષણ કરો, KPIs ચકાસો, પછી વધુ એકમો ઉમેરીને ક્ષમતા વિસ્તારો.

ઊર્જા કાર્યક્ષમતા અને પ્રબળ અસરો

અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણ ઘણી વાર લોકો ધારે છે તેના કરતાં વધુ ઊર્જા કાર્યક્ષમ હોય છે, કારણ કે તમે સમગ્ર પલ્પ સંગ્રહ ટાંકીને વધુ જોરથી હલાવવાનો પ્રયાસ કરતા નથી – તમે ચોક્કસ જ્યાં વિખેરણ થાય છે ત્યાં ઊર્જા લાગુ કરો છો.
મોટી ટાંકીમાં એજિટેટરનો ભાર વધારવાને બદલે (અને કતરણ દરેક સૂક્ષ્મ ગઠ્ઠા સુધી પહોંચે તેવી આશા રાખવાને બદલે), અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સોનોટ્રોડ પર અને કેવિટેશન ક્ષેત્રમાં ઉચ્ચ તીવ્રતાનું સૂક્ષ્મ કતરણ પૂરું પાડે છે, સામાન્ય રીતે એક સુઘડ ઇન-લાઇન પ્રક્રિયા તબક્કામાં.
ઊર્જા વપરાશ પ્રત્યે સજાગ મિલો માટે તર્ક સીધો છે:

• ઉમેરક પ્રવાહમાં જ વિખેરણની સમસ્યાને લક્ષ્ય બનાવો
• પુનઃપરિભ્રમણ, મિશ્રણનો સમય અને ફરીથી પ્રક્રિયા કરવાની જરૂરિયાત ઘટાડો
• રસાયણોની અસરકારકતા સુધારો (જેનાથી રસાયણોના ઉત્પાદનમાં વપરાયેલી કુલ ઊર્જા અને ખર્ચ ઘટી શકે છે)

Hielscher Ultrasonics તરફથી ઔદ્યોગિક સ્તરના વિકલ્પો

કાગળ બનાવવાના વાતાવરણમાં ઉપકરણની પસંદગીનો સવાલ “શું તે વિખેરણ કરી શકે છે” એ નથી, પરંતુ “શું તે ઔદ્યોગિક કાર્યચક્રો હેઠળ, ઇન-લાઇન અને પ્રક્રિયા પ્લાન્ટમાં વિશ્વસનીય રીતે ચાલી શકે છે” એ છે.
Hielscher Ultrasonics સતત સંચાલન અને ઉત્પાદનનું પ્રમાણ વધારવા માટે ડિઝાઇન કરેલા ઔદ્યોગિક સોનિકેટર પ્લેટફોર્મ પૂરા પાડે છે, જેમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

• વ્યવહાર્યતા પરીક્ષણ અને પ્રક્રિયા પરિમાણોના વિકાસ માટે બેન્ચ અને પાઇલટ પ્રણાલીઓ
• ઉત્પાદનના પ્રવાહ દરે ઇન-લાઇન વિખેરણ માટે યોગ્ય ઔદ્યોગિક પ્રોસેસર્સ
• વેટ એન્ડના રસાયણોની તૈયારી અને ડોઝિંગ સ્કિડમાં સંકલિત કરવા માટેના ફ્લો-થ્રૂ રિએક્ટર વિન્યાસો
• પ્રક્રિયાને નવેસરથી વિકસાવ્યા વિના ક્ષમતા વધારવા માટે મોડ્યુલર રીતે શક્તિમાં વધારો

બીજા શબ્દોમાં: તમે નાના પાયે અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણનું મૂલ્યાંકન કરી શકો છો, પછી પ્લાન્ટની પરિસ્થિતિઓ માટે બનાવેલા ઔદ્યોગિક હાર્ડવેરનો ઉપયોગ કરીને સંપૂર્ણ ઉત્પાદન સુધી પ્રમાણ વધારી શકો છો – અન્ય ઉપયોગ માટે અનુકૂલિત કરેલા પ્રયોગશાળાના સાધનોનો ઉપયોગ કરીને નહીં.

કાગળની મિલો સામાન્ય રીતે ક્યાં અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણનો ઉપયોગ કરે છે

દરેક મિલનો વેટ એન્ડ વિશિષ્ટ હોય છે, પરંતુ અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણનું સામાન્ય રીતે નીચેના ઉપયોગો માટે મૂલ્યાંકન કરવામાં આવે છે:

• ફિલર અને રંગદ્રવ્યનાં વિખેરણો (દા.ત., કણોના સમૂહો છૂટા પાડવાની પ્રક્રિયા અને વિતરણમાં સુધારો કરવો)
• પોલિમર દ્રાવણની તૈયારી અને સક્રિયકરણ (જેલ ઘટાડવા, એકરૂપતા સુધારવી)
• કોટિંગ અથવા સપાટીની રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ માટેની તૈયારીના લૂપ્સ (જ્યારે વિખેરણની ગુણવત્તા કામગીરીને મર્યાદિત કરતી હોય)
• એવા મુશ્કેલ ઇમલ્શન્સ અથવા ઘન પદાર્થોનું ઊંચું પ્રમાણ ધરાવતી સ્લરીઓ, જેમાં પરંપરાગત મિશ્રણને મુશ્કેલી પડે છે

સૌથી યોગ્ય વિકલ્પો સામાન્ય રીતે એવા પ્રવાહો હોય છે જ્યાં વિખેરણની ગુણવત્તા કામગીરીને મર્યાદિત કરતી હોય અને જ્યાં વેટ એન્ડના એકંદર સંતુલનને ખલેલ પહોંચાડ્યા વિના ઇન-લાઇન એકમ સ્થાપિત કરી શકાય.

અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણથી વધુ સારા પરિણામો અને નોંધપાત્ર બચત

Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક સોનિકેટર્સ કાગળની મિલોને વેટ એન્ડના ઉમેરકોને પછીથી પાતળા કરવા માટે તાજા પાણી અથવા સ્વચ્છ ગાળિત પ્રવાહીની જરૂરિયાત નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડવા – અથવા સંપૂર્ણપણે દૂર કરવા પણ – સક્ષમ બનાવે છે, જેનાથી મિલના કુલ પાણી વપરાશના આશરે 10–18% જેટલી પાણીની બચત થાય છે. અત્યંત કાર્યક્ષમ અને એકસમાન વિખેરણ હાંસલ કરીને, આ ઔદ્યોગિક સ્તરની અલ્ટ્રાસોનિક પ્રણાલીઓ રસાયણો અને ઉમેરકોનો વધુ અસરકારક રીતે ઉપયોગ થાય તે સુનિશ્ચિત કરે છે, જેના પરિણામે વધુ સ્વચ્છ વેટ એન્ડ પ્રક્રિયા, કાગળની સુધરેલી ગુણવત્તા અને રસાયણોની માંગમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે – સામાન્ય રીતે 20–60% અથવા તેથી વધુ ઘટાડો થાય છે.
કાગળ બનાવવાની પ્રક્રિયામાં, વિખેરણની ગુણવત્તામાં નાના ફેરફારો મશીનની સુચારુ રીતે ચાલવાની ક્ષમતા, રાસાયણિક કાર્યક્ષમતા અને ગુણવત્તાની સ્થિરતામાં પ્રમાણમાં ઘણા મોટા સુધારા લાવી શકે છે. વેટ એન્ડના રસાયણોનું અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણ ધ્યાન આકર્ષી રહ્યું છે, કારણ કે તે:

• રેખીય, મોડ્યુલર રીતે ક્ષમતા વધારવા યોગ્ય છે
• ઊર્જાનો સમજદારીપૂર્વક ઉપયોગ કરે છે અને જ્યાં વાસ્તવમાં વિક્ષેપણ થાય છે ત્યાં સૂક્ષ્મ શિયર લાગુ કરે છે
• સતત પ્રક્રિયા માટે રચાયેલી સોનિકેટર પ્રણાલીઓ સાથે ઔદ્યોગિક ઉપયોગ માટે તૈયાર છે

અસંગત મિશ્રણની ભરપાઈ માટે વધુ રસાયણો વાપરીને કંટાળેલી પેપર મિલો માટે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એક અલગ અભિગમ રજૂ કરે છે: રસાયણો સ્ટોકમાં પહોંચે તે પહેલાં જ તેમની કાર્યક્ષમતા સુધારો.