Hogyan javítja az ultrahangos diszperzió a nedves végteljesítményt és csökkenti a költségeket?

A papírgyártók tudják, hogy a nedves végén a jó szándék a fizika elleni harcra megy.
Megvásárolhatja a legjobb visszatartási segédanyagokat, fixálószereket, méretezőanyagokat, színezékeket, töltőanyagokat és szilárdsági gyantákat, amiket csak pénzért lehet kapni. – de ha nem oszlanak el gyorsan és egyenletesen a raktárban, akkor a folyásirányban rossz képződéssel, nagyobb vegyszerigénnyel, szurok és ragadós fejfájással, instabil vízelvezetéssel és felesleges törésekkel fizetsz érte.
Most egyre több papírgyár foglalkozik egy olyan fejlesztéssel, amely szinte túl egyszerűen hangzik: a nedves végkémiai anyagok ultrahangos diszpergálásával. Ahelyett, hogy kizárólag mechanikus nyírásra vagy hosszabb keverési időre támaszkodnának, a nagy teljesítményű ultrahang intenzív mikrokeverést hoz létre, amely felbontja az agglomerátumokat és egyenletesebben osztja el a hatóanyagokat. – kevesebb energiával, mint a hagyományos keverők.
Fedezze fel, miért működik, és miért különösen vonzó a modern papírgépek számára.

Mi a nedves végű vegyi anyagok ultrahangos diszpergálása?

Az ultrahangos diszperzió nagyfrekvenciás mechanikai rezgéseket (ultrahangot) használ, amelyeket egy szonotródán (szondán) keresztül továbbítanak a folyadékba. Az ipari rendszerekben a legfontosabb mechanizmus az akusztikus kavitáció. – a mikroszkopikus buborékok gyors kialakulása és összeomlása. Ez az összeomlás helyi nyíróerőket és mikro-sugarakat hoz létre, amelyek:

• Porok és ásványi iszapok deagglomerálása
• Emulziók és polimeroldatok homogenizálása
• Javítja a nedvesedést és csökkenti “Hal-szem” nehezen keverhető vegyi anyagok
• Adalékanyagok egyenletesebb eloszlása magas szilárdanyag-tartalomnál

Nedves végkifejletben ez azt jelenti, hogy az adalékanyagok el tudják végezni azt a munkát, amiért Ön fizet nekik - anélkül, hogy csomókban rekednének, rosszul nedvesednének vagy egyenetlenül oszlanának el.

Az olyan ipari ultrahangos diszpergálók, mint a Hielscher UIP6000hdT, egyenletes nedves végű vegyszerdiszpergálást biztosítanak a papírgyártás során, ami a folyamat hatékonyságának javulását, valamint a vegyszer-, víz- és energiafogyasztás csökkenését eredményezi.

Miért részesül a nedves vég a szonikáció előnyeiből?

Ha van olyan zóna, ahol a szórás minősége közvetlenül pénzbe kerül, akkor az a vizes rész. A papírgyártás a kémia és a hidrodinamika versenye:

• A visszatartási és vízelvezetési reakciók gyorsan lezajlanak
• A nyírási feltételek a hozzáadási pontonként nagyon eltérőek.
• Az adalékanyagok kölcsönhatásba léphetnek vagy semlegesíthetik egymást, ha az adagolás nem szabályozott.
• A kis keverési problémákból nagy gépi problémák lesznek

Az ultrahang bevethető ellenőrzött, in-line diszpergálási lépésként, amely egy adalékanyag-áramot, egy hígítási áramot vagy egy recirkulációs hurkot kezel az adalékolási pont előtt. A cél nem a “több keveredés mindenhol,” de jobb keverés pontosan ott, ahol ez számít.

 
 
A gyakorlati előnyök, amelyekkel a malmok törődnek:

1. A jobb diszperzió jobb kémiai hatékonyságot jelent
   Amikor a polimerek, ásványi iszapok vagy emulziók jobban diszpergálódnak, gyakran látni:
   • Alacsonyabb vegyszerfogyasztás azonos teljesítmény eléréséhez
   • Stabilabb visszatartási/elvezetési viselkedés
   • Jobb kialakítás és csökkentett változékonyság
   • Kevesebb, rosszul eloszlatott ragasztóanyaghoz, latexhez vagy szurokellenőrző programokhoz kötődő lerakódás

   Sok esetben a gyárak nem aluladagolják a vegyszereket - túladagolják, hogy kompenzálják a következetlen diszpergálást.

2. Gyorsabb nedvesedés, kevesebb “keverési meglepetések”
   Néhány nedves végű adalékanyag hírhedt arról, hogy (különösen nagyobb koncentrációban) gélgolyókat, halszemeket vagy mikrocsomókat képez. Az ultrahang kavitáció által vezérelt mikronyírás drámaian lerövidítheti a stabil, egyenletes állapot eléréséhez szükséges időt, ami hasznos:
   • Polimeroldatok előállítása
   • Diszpergáló töltőanyagok és pigmentek
   • Stabilizáló emulziók és viaszhoz/ASA-hoz kapcsolódó rendszerek (folyamatfüggő)
   • A festék és az optikai adalékanyagok elosztásának következetességének javítása
3. Csökkentett állásidőt okozó tényezők (betétek, szünetek, változékonyság)
   Az egyenletes eloszlás segít csökkenteni a helyi túladagolást és a “forró pontok” amelyek hozzájárulnak a lerakódásokhoz, a nemezterheléshez és a minőségi ingadozásokhoz. Még a stabilitás szerény javulása is kevesebb törést és kevesebb, a specifikáción kívüli termelést eredményezhet.

Lineáris skálázhatóság: Miért nem csak a laboratóriumban alkalmazható az ultrahangtechnika?

Az új keverési technológiák esetében gyakori probléma a méretnövelés: “Működik egy főzőpohárban... de működhet-e egy papírgépen?”
Az ipari ultrahangok lineárisan méretezhetőek, mivel a kapacitás teljesítmény és átfolyó reaktortérfogat moduláris módon történő növelésével bővíthető. A gyakorlatban ez a következőket jelenti:
Kezdheti egyetlen in-line ultrahangos egységgel egy adalékanyag-áramláson.
A kapacitás bővítése további szonotródák/áramlási cellák és generátor teljesítményének hozzáadásával
Összehasonlítható folyamatintenzitás fenntartása a térfogatra és tartózkodási időre vetített egyenletes energiafelhasználás tervezése révén.
Ez különösen vonzó azon üzemek számára, amelyek alacsony kockázatú utat szeretnének: kísérleti jelleggel egy kémiai cikluson, a KPI-k validálása, majd a skála kiterjesztése.

Energiahatékonyság és erős hatások

Az ultrahangos diszperzió gyakran energiatakarékosabb, mint azt az emberek feltételezik, mert nem próbáljuk az egész mellkast keményebben megmozgatni. – pontosan ott alkalmazod az energiát, ahol a szóródás történik.
Ahelyett, hogy egy nagy tartályban növelnénk a keverő terhelését (és remélnénk, hogy a nyírás minden mikrocsomót elér), az ultrahang nagy intenzitású mikronyírást biztosít a szonotródnál és a kavitációs zónában, jellemzően egy kompakt in-line folyamatlépésben.
Az energiatudatos malmok számára a logika egyszerű:

• A diszperziós probléma célzott kezelése az adalékanyag-áramban
• Csökkentse a recirkulációt, a keverési időt és az utómunkát.
• A vegyszerek hatékonyságának javítása (ami csökkentheti a teljes vegyszeres megtestesült energiát és költséget).

Ipari minőségű opciók a Hielscher Ultrasonics-tól

A papírgyártási környezetben a berendezések kiválasztása nem a következőkről szól “eloszlatható,” de “megbízhatóan működhet ipari üzemi ciklusok mellett, soron belül és feldolgozóüzemben.”
A Hielscher Ultrasonics folyamatos működésre és méretnövelésre tervezett ipari szonikátor platformokat kínál, többek között:

• Bench és pilot rendszerek megvalósíthatósági vizsgálatokhoz és paraméterek fejlesztéséhez
• Ipari processzorok, amelyek alkalmasak in-line diszpergálásra termelési áramlási sebességnél
• Áramlásos reaktor konfigurációk a nedves végű vegyszer-előkészítő és -adagoló csúszdákba való integráláshoz
• Moduláris teljesítményskálázás a kapacitás bővítéséhez a folyamat újbóli feltalálása nélkül

Más szóval: kis léptékben értékelheti az ultrahangos diszpergálást, majd teljes termelésre méretezheti az üzemi körülményekre szánt ipari hardverrel. – nem újrahasznosított laboratóriumi eszközök.

Ahol a papírgyárak jellemzően ultrahangos diszpergálást alkalmaznak

Minden malom nedves vége egyedi, de az ultrahangos diszperziót általában értékelik:

• Töltőanyag- és pigmentdiszperziók (pl. a deagglomeráció és az eloszlás javítása)
• Polimeroldat legyártása és aktiválása (gélek csökkentése, konzisztencia javítása)
• Bevonat vagy felületkémiai előkészítő ciklusok (ha a diszperzió minősége korlátozza a teljesítményt)
• Nehéz emulziók vagy nagy szilárdanyag-tartalmú iszapok, ahol a hagyományos keverés nehézségekbe ütközik.

A legjobb jelöltek általában azok az áramlatok, ahol a diszperzió minősége korlátozza a teljesítményt, és ahol egy sorba épített egység a teljes nedves végegyensúly megzavarása nélkül telepíthető.

Jobb eredmények és jelentős megtakarítás az ultrahangos diszperzióval

A Hielscher ultrahangos szonikátorok lehetővé teszik a papírgyárak számára, hogy jelentősen csökkentsék a – vagy akár meg is szüntetheti – friss víz vagy tiszta szűrlet szükségessége a nedves végtermék-adalékanyagok utólagos hígítása során, ami a malom teljes vízfogyasztásának körülbelül 10-18%-os megtakarítását eredményezi. A rendkívül hatékony és egyenletes diszpergálás elérésével ezek az ipari minőségű ultrahangos rendszerek biztosítják, hogy a vegyszerek és adalékanyagok sokkal hatékonyabban hasznosuljanak, ami tisztább nedves végfeldolgozási folyamatot, jobb papírminőséget és lényegesen alacsonyabb vegyszerigényt eredményez. – jellemzően 20-60%-kal vagy annál is nagyobb mértékben csökken.
A papírgyártásban a diszperzió minőségének kis változtatásai óriási javulást eredményezhetnek a kifuthatóság, a kémiai hatékonyság és a minőségi stabilitás terén. A nedves végkémiai anyagok ultrahangos diszpergálása egyre nagyobb figyelmet kap, mert:

• Lineárisan, modulárisan skálázható
• Energia-okos, célzott mikro-nyírás ott, ahol a diszperzió ténylegesen megtörténik
• Folyamatos feldolgozásra tervezett szonikátorrendszerekkel, ipari felhasználásra felkészülve

Azoknak a malmoknak, amelyek belefáradtak abba, hogy az inkonzisztens keverést több vegyszerrel kompenzálják, az ultrahang más filozófiát kínál: a vegyszer még azelőtt jobban működik, hogy egyáltalán a készletbe kerülne.