अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण वेट एंड का प्रदर्शन कैसे बेहतर करता है और लागत कैसे घटाता है

कागज़ निर्माता जानते हैं कि वेट एंड वह जगह है जहाँ अच्छे इरादों को भौतिकी से जूझना पड़ता है।
आप पैसे से खरीदे जा सकने वाले सर्वोत्तम रिटेंशन सहायक, स्थिरीकरण एजेंट, साइज़िंग एजेंट, रंजक, भराव और मज़बूती बढ़ाने वाले रेज़िन खरीद सकते हैं – लेकिन यदि वे कागज़ के गूदे के निलंबन में तेज़ी से और समान रूप से परिक्षेपित नहीं होते, तो आगे की प्रक्रिया में आपको इसकी कीमत खराब शीट निर्माण, रसायनों की अधिक आवश्यकता, पिच और चिपचिपे संदूषकों से जुड़ी परेशानियों, अस्थिर जल निकासी और कागज़ की पट्टी के अनावश्यक रूप से टूटने के रूप में चुकानी पड़ती है।
अब अधिकाधिक कागज़ मिलें एक ऐसे सुधार पर विचार कर रही हैं जो सुनने में लगभग बहुत ही सरल लगता है: वेट एंड रसायनों का अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण। केवल यांत्रिक अपरूपण या लंबे मिश्रण समय पर निर्भर रहने के बजाय, उच्च-शक्ति वाला अल्ट्रासाउंड तीव्र सूक्ष्म मिश्रण उत्पन्न करता है, जो कण-समुच्चयों को तोड़ता है और सक्रिय घटकों को अधिक समान रूप से वितरित करता है – पारंपरिक मिक्सरों की तुलना में कम ऊर्जा के साथ।
जानें कि यह क्यों कारगर है और आधुनिक कागज़ मशीनों के लिए यह विशेष रूप से आकर्षक क्यों है।

वेट एंड रसायनों का अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण क्या है?

अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण में उच्च-आवृत्ति वाले यांत्रिक कंपनों (अल्ट्रासाउंड) का उपयोग होता है, जिन्हें सोनोट्रोड (प्रोब) के माध्यम से द्रव में संचारित किया जाता है। औद्योगिक प्रणालियों में मुख्य क्रियाविधि ध्वनिक कैविटेशन है – सूक्ष्म बुलबुलों का तेज़ी से बनना और ध्वस्त होना। इनके ध्वस्त होने से स्थानीय अपरूपण बल और सूक्ष्म जेट उत्पन्न होते हैं, जो निम्नलिखित कार्य कर सकते हैं:

• पाउडरों और खनिज स्लरियों में कण-समुच्चयों को तोड़ना
• इमल्शनों और बहुलक विलयनों को समांगी बनाना
• मिश्रण में कठिनाई पैदा करने वाले रसायनों में गीला होने की प्रक्रिया बेहतर करना और “फिश-आइज़” कम करना
• उच्च ठोस अंश पर योजकों को अधिक समान रूप से वितरित करना

वेट एंड के संदर्भ में इसका मतलब है कि योजक वह काम कर सकते हैं जिसके लिए आप भुगतान कर रहे हैं – गुच्छों में फँसे रहने, पर्याप्त रूप से गीले न होने या असमान रूप से वितरित होने की समस्याओं के बिना।

Hielscher UIP6000hdT जैसे औद्योगिक अल्ट्रासोनिक डिस्पर्सर कागज़ निर्माण में वेट एंड रसायनों का एकसमान परिक्षेपण सुनिश्चित करते हैं, जिससे प्रक्रिया की दक्षता बेहतर होती है और रसायनों, पानी तथा ऊर्जा की खपत कम होती है।

सोनिकेशन से वेट एंड को लाभ क्यों होता है

यदि कोई ऐसा क्षेत्र है जहाँ परिक्षेपण की गुणवत्ता सीधे आर्थिक परिणामों में बदलती है, तो वह वेट एंड है। कागज़ निर्माण रसायन विज्ञान और द्रवगतिकी के बीच एक दौड़ है:

• रिटेंशन और जल निकासी की अभिक्रियाएँ तेज़ी से होती हैं
• रसायन मिलाने के स्थान के अनुसार अपरूपण की स्थितियाँ बहुत अधिक बदलती हैं
• यदि खुराक नियंत्रित न हो, तो योजक आपस में अंतःक्रिया कर सकते हैं या एक-दूसरे को उदासीन कर सकते हैं
• मिश्रण की छोटी समस्याएँ मशीन की बड़ी समस्याएँ बन जाती हैं

अल्ट्रासाउंड को एक नियंत्रित इनलाइन परिक्षेपण चरण के रूप में लागू किया जा सकता है – रसायन मिलाने के स्थान से पहले योजक की धारा, तनुकरण की धारा या पुनर्परिसंचरण लूप का उपचार करके। लक्ष्य “हर जगह अधिक मिश्रण” करना नहीं, बल्कि ठीक वहीं बेहतर मिश्रण करना है जहाँ यह मायने रखता है।

 
 
वे व्यावहारिक लाभ जो मिलों के लिए मायने रखते हैं:

1. बेहतर परिक्षेपण का मतलब रसायनों की बेहतर कार्यक्षमता है
   जब बहुलक, खनिज स्लरियाँ या इमल्शन बेहतर ढंग से परिक्षेपित होते हैं, तो अक्सर ये परिणाम दिखाई देते हैं:
   • समान प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए रसायनों की कम खपत
   • रिटेंशन/जल निकासी का अधिक स्थिर व्यवहार
   • बेहतर शीट निर्माण और कम परिवर्तनशीलता
   • खराब ढंग से परिक्षेपित चिपचिपे संदूषकों, लेटेक्स या पिच-नियंत्रण कार्यक्रमों से जुड़े जमाव में कमी

   कई मामलों में मिलें रसायनों की कम खुराक नहीं दे रही होतीं – वे असंगत परिक्षेपण की भरपाई के लिए ज़रूरत से अधिक खुराक दे रही होती हैं।

2. तेज़ी से गीला होना, “मिश्रण में अप्रत्याशित समस्याएँ” कम होना
   कुछ वेट एंड योजक जेल की गोलियाँ, फिश-आइज़ या सूक्ष्म गुच्छे बनाने के लिए कुख्यात हैं (विशेष रूप से अधिक सांद्रता पर)। अल्ट्रासाउंड के कैविटेशन से उत्पन्न सूक्ष्म अपरूपण से एक स्थिर, एकसमान अवस्था तक पहुँचने के लिए आवश्यक समय में बहुत बड़ी कमी आ सकती है – यह निम्नलिखित के लिए उपयोगी है:
   • बहुलक विलयन तैयार करना
   • भरावों और वर्णकों का परिक्षेपण
   • इमल्शनों और मोम/ASA से संबंधित प्रणालियों का स्थिरीकरण (प्रक्रिया पर निर्भर)
   • रंजकों और प्रकाशीय योजकों के वितरण की एकरूपता में सुधार
3. मशीन के बंद रहने के कारणों में कमी (जमाव, कागज़ की पट्टी का टूटना, परिवर्तनशीलता)
   एकसमान परिक्षेपण स्थानीय रूप से अत्यधिक खुराक और उच्च सांद्रता वाले “हॉट स्पॉट” कम करने में मदद करता है, जो जमाव, फेल्ट के अवरुद्ध होने और गुणवत्ता में उतार-चढ़ाव का कारण बनते हैं। स्थिरता में मामूली सुधार भी कागज़ की पट्टी के टूटने की घटनाओं और निर्धारित विनिर्देशों से बाहर के उत्पादन को कम कर सकते हैं।

रैखिक क्षमता-विस्तार: अल्ट्रासोनिक्स केवल प्रयोगशाला के लिए क्यों नहीं है

नई मिश्रण तकनीकों को लेकर एक आम चिंता पैमाना बढ़ाने की होती है: “यह बीकर में काम करती है… लेकिन क्या यह पेपर मशीन पर भी काम कर सकती है?”
औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रणालियों को इस तरह डिज़ाइन किया जा सकता है कि उनका पैमाना रैखिक रूप से बढ़ाया जा सके, क्योंकि मॉड्यूलर तरीके से शक्ति और प्रवाह वाले रिएक्टर का आयतन बढ़ाकर क्षमता का विस्तार किया जाता है। व्यवहार में, इसका अर्थ है:
आप एक योजक धारा पर एक ही इनलाइन अल्ट्रासोनिक इकाई से शुरुआत कर सकते हैं
अतिरिक्त सोनोट्रोड/प्रवाह सेल और जनरेटर की शक्ति जोड़कर क्षमता बढ़ा सकते हैं
प्रति इकाई आयतन ऊर्जा निवेश और निवास समय को सुसंगत रखने के लिए डिज़ाइन करके प्रक्रिया की तुलनीय तीव्रता बनाए रख सकते हैं
यह उन मिलों के लिए विशेष रूप से आकर्षक है जो कम जोखिम वाला रास्ता चाहती हैं: पहले एक रासायनिक परिसंचरण लूप पर पायलट परीक्षण करें, प्रमुख प्रदर्शन संकेतकों (KPIs) की पुष्टि करें, फिर अतिरिक्त इकाइयाँ जोड़कर क्षमता बढ़ाएँ।

ऊर्जा दक्षता और प्रबल प्रभाव

अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण अक्सर लोगों की अपेक्षा से अधिक ऊर्जा दक्ष होता है, क्योंकि इसमें पूरे स्टॉक टैंक की सामग्री को अधिक ज़ोर से चलाने का प्रयास नहीं किया जाता है – ऊर्जा ठीक वहीं लगाई जाती है जहाँ परिक्षेपण होता है।
किसी बड़े टैंक में विलोडक पर भार बढ़ाने (और यह आशा करने कि अपरूपण हर सूक्ष्म गुच्छे तक पहुँचेगा) के बजाय, अल्ट्रासाउंड सोनोट्रोड पर और कैविटेशन क्षेत्र में उच्च तीव्रता वाला सूक्ष्म अपरूपण उत्पन्न करता है, आमतौर पर एक कॉम्पैक्ट इनलाइन प्रक्रिया चरण में।
ऊर्जा के उपयोग के प्रति सजग मिलों के लिए तर्क सीधा है:

• योजक धारा में ही परिक्षेपण की समस्या का समाधान करें
• पुनःपरिसंचरण, मिश्रण में लगने वाला समय और दोबारा प्रसंस्करण कम करें
• रसायनों की प्रभावशीलता बढ़ाएँ (जिससे रसायनों के उत्पादन आदि में निहित कुल ऊर्जा और लागत कम हो सकती है)

Hielscher Ultrasonics के औद्योगिक स्तर के विकल्प

कागज़ निर्माण के परिवेश में उपकरण का चयन केवल इस प्रश्न पर निर्भर नहीं करता कि “क्या यह परिक्षेपण कर सकता है,” बल्कि इस पर निर्भर करता है कि “क्या यह औद्योगिक कार्य चक्रों में, इनलाइन और प्रक्रिया संयंत्र में विश्वसनीय रूप से चल सकता है।”
Hielscher Ultrasonics निरंतर संचालन और पैमाना बढ़ाने के लिए डिज़ाइन किए गए औद्योगिक सोनिकेटर प्लेटफ़ॉर्म प्रदान करता है, जिनमें शामिल हैं:

• व्यवहार्यता परीक्षण और प्राचलों के निर्धारण के लिए बेंच और पायलट प्रणालियाँ
• उत्पादन की प्रवाह दरों पर इनलाइन परिक्षेपण के लिए उपयुक्त औद्योगिक प्रोसेसर
• वेट एंड रसायनों की तैयारी और डोज़िंग स्किड में एकीकृत करने के लिए प्रवाह वाले रिएक्टर के विन्यास
• प्रक्रिया को नए सिरे से विकसित किए बिना क्षमता बढ़ाने के लिए शक्ति का मॉड्यूलर विस्तार

दूसरे शब्दों में: आप छोटे पैमाने पर अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण का मूल्यांकन कर सकते हैं, फिर संयंत्र की परिस्थितियों के लिए बनाए गए औद्योगिक उपकरणों का उपयोग करके पूर्ण उत्पादन स्तर तक विस्तार कर सकते हैं – प्रयोगशाला के उपकरणों को नया उपयोग देकर नहीं।

पेपर मिलें आमतौर पर अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण का उपयोग कहाँ करती हैं

हर मिल का वेट एंड अलग होता है, लेकिन अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण का मूल्यांकन आमतौर पर इन कार्यों के लिए किया जाता है:

• भराव और वर्णक परिक्षेपण (जैसे, कणों के गुच्छों को तोड़ने और वितरण में सुधार करना)
• पॉलिमर विलयन तैयार करना और सक्रिय करना (जेल कम करना, एकरूपता में सुधार करना)
• कोटिंग या सतह उपचार के रसायनों की तैयारी के लूप (जब परिक्षेपण की गुणवत्ता प्रदर्शन को सीमित करती है)
• ऐसे कठिन इमल्शन या उच्च ठोस सामग्री वाले स्लरी जिन्हें पारंपरिक मिश्रण से संसाधित करना कठिन होता है

इसके लिए सबसे उपयुक्त आमतौर पर वे धाराएँ होती हैं जिनमें परिक्षेपण की गुणवत्ता प्रदर्शन को सीमित कर रही होती है और जहाँ वेट एंड के समग्र संतुलन को बिगाड़े बिना एक इनलाइन इकाई लगाई जा सकती है।

अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण से बेहतर परिणाम और उल्लेखनीय बचत

Hielscher अल्ट्रासोनिक सोनिकेटर पेपर मिलों को वेट एंड योजकों के बाद के तनुकरण में ताज़े पानी या स्वच्छ निस्यंद की आवश्यकता को काफी कम करने – या यहाँ तक कि समाप्त करने – में सक्षम बनाते हैं, जिससे मिल की कुल खपत के लगभग 10–18% के बराबर पानी की बचत होती है। अत्यधिक दक्ष और एकसमान परिक्षेपण प्राप्त करके, ये औद्योगिक स्तर की अल्ट्रासोनिक प्रणालियाँ सुनिश्चित करती हैं कि रसायनों और योजकों का कहीं अधिक प्रभावी ढंग से उपयोग हो, जिससे वेट एंड प्रक्रिया अधिक स्वच्छ होती है, कागज़ की गुणवत्ता सुधरती है और रसायनों की आवश्यकता काफी कम होती है – आमतौर पर इसमें 20–60% या उससे अधिक की कमी आती है।
कागज़ निर्माण में, परिक्षेपण की गुणवत्ता में छोटे बदलाव मशीन के सुचारु संचालन, रसायनों की उपयोग दक्षता और गुणवत्ता की स्थिरता में अनुपात से कहीं अधिक सुधार ला सकते हैं। वेट एंड रसायनों का अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण ध्यान आकर्षित कर रहा है क्योंकि यह:

• रैखिक, मॉड्यूलर तरीके से विस्तार योग्य है
• ऊर्जा का समझदारी से उपयोग करते हुए, सूक्ष्म अपरूपण को वहीं केंद्रित करता है जहाँ वास्तव में परिक्षेपण होता है
• औद्योगिक उपयोग के लिए तैयार, निरंतर प्रसंस्करण के लिए अभिकल्पित सोनिकेटर प्रणालियों के साथ

जो मिलें असंगत मिश्रण की भरपाई अधिक रसायनों से करते-करते थक चुकी हैं, उनके लिए अल्ट्रासाउंड एक अलग दृष्टिकोण प्रस्तुत करता है: रसायनों को स्टॉक में पहुँचने से पहले ही अधिक प्रभावी ढंग से काम करने योग्य बनाएँ।