Ինչպես է ուլտրաձայնային դիսպերսումը բարելավում թաց հատվածի աշխատանքը և կրճատում ծախսերը
, Kathrin Hielscher, հրապարակված է Hielscher-ի նորությունները բաժնում
Թուղթ արտադրողները գիտեն, որ թաց հատվածն այն տեղն է, որտեղ բարի մտադրությունները բախվում են ֆիզիկայի օրենքներին։
Դուք կարող եք գնել շուկայում առկա լավագույն պահումն օժանդակող նյութերը, ֆիքսատորները, սոսնձապատման նյութերը, ներկանյութերը, լցանյութերը և ամրացնող խեժերը, բայց եթե դրանք թղթազանգվածում արագ և հավասարաչափ չեն դիսպերսվում, հետագա փուլերում դրա գինը վճարում եք թղթաթերթի վատ ձևավորմամբ, քիմիական նյութերի ավելի մեծ պահանջարկով, խեժային նստվածքների ու կպչուն աղտոտիչների հետ կապված խնդիրներով, անկայուն ջրահեռացմամբ և անհարկի խզումներով։
Այժմ ավելի ու ավելի շատ թղթի գործարաններ են դիտարկում մի արդիականացում, որը գրեթե չափազանց պարզ է թվում՝ թաց հատվածի քիմիական նյութերի ուլտրաձայնային դիսպերսումը։ Միայն մեխանիկական սահքի կամ խառնման երկարատև ընթացքի վրա հենվելու փոխարեն՝ բարձր հզորության ուլտրաձայնն առաջացնում է ինտենսիվ միկրոխառնում, որը քայքայում է ագլոմերատները և ավելի հավասարաչափ բաշխում ակտիվ բաղադրիչները՝ սովորական խառնիչների համեմատ ավելի քիչ էներգիայով։
Բացահայտեք, թե ինչու է այն գործում և ինչու է հատկապես գրավիչ ժամանակակից թղթամեքենաների համար։
Ի՞նչ է թաց հատվածի քիմիական նյութերի ուլտրաձայնային դիսպերսումը
Ուլտրաձայնային դիսպերսման ժամանակ օգտագործվում են բարձր հաճախականության մեխանիկական տատանումներ (ուլտրաձայն), որոնք հեղուկին են փոխանցվում սոնոտրոդի (զոնդի) միջոցով։ Արդյունաբերական համակարգերում հիմնական մեխանիզմն ակուստիկ կավիտացիան է՝ մանրադիտակային պղպջակների արագ առաջացումն ու փլուզումը։ Այդ փլուզումն առաջացնում է տեղային սահքային ուժեր և միկրոշիթեր, որոնք կարող են՝
- Քայքայել փոշիների և հանքային կախույթների ագլոմերատները
- Հոմոգենացնել էմուլսիաներն ու պոլիմերային լուծույթները
- Բարելավել թրջումը և նվազեցնել «ձկան աչքեր» կոչվող գոյացությունները դժվար խառնվող քիմիական նյութերում
- Ավելի հավասարաչափ բաշխել հավելումները պինդ նյութերի բարձր պարունակության դեպքում
Թաց հատվածի համար դա նշանակում է, որ հավելումները կարող են կատարել այն աշխատանքը, որի համար վճարում եք՝ առանց գնդիկներում կուտակված, վատ թրջված կամ անհավասարաչափ բաշխված մնալու։
Արդյունաբերական ուլտրաձայնային դիսպերսիչները, ինչպիսին է Hielscher UIP6000hdT սարքը, թղթի արտադրությունում ապահովում են թաց հատվածի քիմիական նյութերի հավասարաչափ դիսպերսումը՝ բարելավելով գործընթացի արդյունավետությունը և նվազեցնելով քիմիական նյութերի, ջրի ու էներգիայի սպառումը։
Ուլտրաձայնային սարք UIP6000hdT թաց հատվածի քիմիական նյութերի հոսքային դիսպերսման համար
Ինչու է ուլտրաձայնային մշակումը նպաստում թաց հատվածի աշխատանքին
Եթե կա մի հատված, որտեղ դիսպերսման որակն անմիջականորեն վերածվում է դրամական արդյունքի, ապա դա թաց հատվածն է։ Թղթի արտադրությունը մրցավազք է քիմիայի և հիդրոդինամիկայի միջև՝
- Պահման և ջրահեռացման ռեակցիաներն արագ են ընթանում
- Սահքի պայմանները կտրուկ տարբերվում են՝ կախված ավելացման կետից
- Հավելումները կարող են փոխազդել կամ չեզոքացնել միմյանց, եթե դոզավորումը չի վերահսկվում
- Խառնման փոքր խնդիրները վերածվում են մեքենայի աշխատանքի մեծ խնդիրների
Ուլտրաձայնը կարող է կիրառվել որպես հոսքային դիսպերսման վերահսկվող փուլ՝ մինչև ավելացման կետը մշակելով հավելման հոսքը, նոսրացման հոսքը կամ վերաշրջանառության օղակը։ Նպատակը «ամենուր ավելի շատ խառնելը» չէ, այլ ավելի լավ խառնելը հենց այնտեղ, որտեղ դա կարևոր է։
Գործարանների համար կարևոր գործնական առավելությունները՝
- Ավելի լավ դիսպերսումը նշանակում է քիմիական նյութերի ավելի արդյունավետ աշխատանք
Երբ պոլիմերները, հանքային կախույթները կամ էմուլսիաներն ավելի լավ են դիսպերսված, հաճախ նկատվում են՝- Քիմիական նյութերի ավելի քիչ սպառում՝ նույն աշխատանքային արդյունքին հասնելու համար
- Պահման և ջրահեռացման ավելի կայուն ընթացք
- Թղթաթերթի բարելավված ձևավորում և տատանումների նվազում
- Վատ դիսպերսված կպչուն աղտոտիչների, լատեքսի կամ խեժային նստվածքների վերահսկման ծրագրերի հետ կապված նստվածքների նվազում
Շատ դեպքերում գործարանները քիմիական նյութերը թերդոզավորելու փոխարեն գերդոզավորում են՝ փոխհատուցելու դիսպերսման անհամաչափությունը։
- Ավելի արագ թրջում, ավելի քիչ «խառնման անակնկալներ»
Թաց հատվածի որոշ հավելումներ հայտնի են գելային գնդիկներ, «ձկան աչքեր» կամ միկրոգնդիկներ առաջացնելու հատկությամբ (հատկապես ավելի բարձր կոնցենտրացիաների դեպքում)։ Ուլտրաձայնի կավիտացիայով պայմանավորված միկրոսահքը կարող է կտրուկ կրճատել կայուն, համասեռ վիճակի հասնելու համար անհրաժեշտ ժամանակը, ինչը օգտակար է հետևյալի համար՝- Պոլիմերային լուծույթների պատրաստում
- Լցանյութերի և գունանյութերի դիսպերսում
- Էմուլսիաների և մոմի/ASA-ի հետ կապված համակարգերի կայունացում (կախված գործընթացից)
- Ներկանյութերի և օպտիկական հավելումների բաշխման համաչափության բարելավում
- Պարապուրդ առաջացնող գործոնների նվազում (նստվածքներ, խզումներ, տատանումներ)
Հավասարաչափ դիսպերսումն օգնում է նվազեցնել տեղային գերդոզավորումը և բարձր կոնցենտրացիայով տեղամասերը, որոնք նպաստում են նստվածքների առաջացմանը, մահուդի խցանմանը և որակի տատանումներին։ Կայունության նույնիսկ չափավոր բարելավումը կարող է հանգեցնել ավելի քիչ խզումների և պահանջներին չհամապատասխանող արտադրանքի քանակի նվազման։
Մասշտաբի գծային մեծացման հնարավորություն․ ինչու է ուլտրաձայնը կիրառելի ոչ միայն լաբորատորիայում
Խառնման նոր տեխնոլոգիաների առնչությամբ տարածված մտահոգությունը մասշտաբի մեծացումն է. «Այն աշխատում է լաբորատոր բաժակում… բայց կարո՞ղ է աշխատել թղթարտադրական մեքենայի վրա»։
Արդյունաբերական ուլտրաձայնային համակարգերը կարող են նախագծվել մասշտաբի գծային մեծացման համար, քանի որ արտադրողականությունն ավելացվում է մոդուլային եղանակով հզորությունն ու հոսքային ռեակտորի ծավալը մեծացնելով։ Գործնականում սա նշանակում է՝
Կարող եք սկսել մեկ հավելանյութի հոսքում տեղադրված մեկ ուլտրաձայնային սարքից։
Մեծացնել արտադրողականությունը՝ ավելացնելով լրացուցիչ սոնոտրոդներ/հոսքային բջիջներ և գեներատորի հզորություն։
Պահպանել գործընթացի համադրելի ինտենսիվությունը՝ նախագծման ժամանակ ապահովելով միավոր ծավալի հաշվով ներմուծվող էներգիայի և պահման ժամանակի կայունությունը։
Սա հատկապես գրավիչ է այն գործարանների համար, որոնք ցանկանում են ցածր ռիսկով ուղի ընտրել՝ փորձնական կիրառություն մեկ քիմիական շրջանառու օղակում, արդյունավետության հիմնական ցուցանիշների ստուգում, ապա՝ արտադրական մասշտաբի մեծացում։
MultiSonoReactor MSR-4 մոդելը արդյունաբերական հոսքային հոմոգենիզատոր է՝ 16 000 վատտ հզորությամբ ուլտրաձայնային սարքերով, նախատեսված բարձր պահանջներ ներկայացնող կիրառությունների համար, օրինակ՝ թղթի արտադրության թաց հատվածում քիմիական հավելանյութերի դիսպերգացման
Էներգաարդյունավետություն և ուժեղ ազդեցություններ
Ուլտրաձայնային դիսպերգացումը հաճախ ավելի էներգաարդյունավետ է, քան ենթադրում են, քանի որ դուք չեք փորձում ամբողջ զանգվածային ավազանի պարունակությունն ավելի ուժգին շարժել – էներգիան կիրառում եք հենց այնտեղ, որտեղ տեղի է ունենում դիսպերգացումը։
Մեծ բաքում խառնիչի բեռնվածությունը մեծացնելու փոխարեն (հուսալով, որ սահքային ազդեցությունը կհասնի յուրաքանչյուր միկրոկուտակման) ուլտրաձայնն ապահովում է բարձր ինտենսիվության միկրոսահքային ազդեցություն սոնոտրոդի մոտ և կավիտացիայի գոտում՝ սովորաբար կոմպակտ հոսքային մշակման փուլի ընթացքում։
Էներգիայի սպառմանը ուշադրություն դարձնող գործարանների համար տրամաբանությունը պարզ է.
- Լուծել դիսպերգացման խնդիրը հավելանյութի հոսքում
- Նվազեցնել վերաշրջանառությունը, խառնման ժամանակը և կրկնակի մշակումը
- Բարձրացնել քիմիական նյութերի արդյունավետությունը (ինչը կարող է նվազեցնել քիմիական նյութերի արտադրության մեջ ներդրված ընդհանուր էներգիան և ծախսերը)
Արդյունաբերական կիրառության լուծումներ Hielscher Ultrasonics ընկերությունից
Թղթի արտադրության պայմաններում սարքավորումների ընտրության հարցը ոչ թե «կարո՞ղ է այն դիսպերգացնել»-ն է, այլ՝ «կարո՞ղ է այն հուսալիորեն աշխատել արդյունաբերական աշխատանքային ցիկլերով, հոսքային ռեժիմով և արտադրական գործարանում»։
Hielscher Ultrasonics ընկերությունն առաջարկում է շարունակական աշխատանքի և մասշտաբի մեծացման համար նախագծված արդյունաբերական ուլտրաձայնային սարքերի հարթակներ, այդ թվում՝
- Լաբորատոր սեղանի և փորձնական համակարգեր՝ իրագործելիությունը փորձարկելու և պարամետրերը մշակելու համար
- Արդյունաբերական մշակման սարքեր, որոնք հարմար են արտադրական հոսքի ծավալային արագությունների պայմաններում հոսքային դիսպերգացման համար
- Հոսքային ռեակտորների կառուցվածքային տարբերակներ՝ թաց հատվածի քիմիական նյութերի պատրաստման և դոզավորման շրջանակային կայանքներում ինտեգրելու համար
- Հզորության մոդուլային մեծացում՝ արտադրողականությունն ավելացնելու համար՝ առանց գործընթացը նորից մշակելու
Այլ կերպ ասած՝ կարող եք գնահատել ուլտրաձայնային դիսպերգացումը փոքր մասշտաբով, ապա մեծացնել մասշտաբը մինչև ամբողջական արտադրություն՝ օգտագործելով գործարանային պայմանների համար նախատեսված արդյունաբերական սարքավորումներ, այլ ոչ թե այլ նպատակով վերահարմարեցված լաբորատոր գործիքներ։
Որտեղ են թղթի գործարանները սովորաբար կիրառում ուլտրաձայնային դիսպերգացումը
Յուրաքանչյուր գործարանի թաց հատվածն ունի իր առանձնահատկությունները, սակայն ուլտրաձայնային դիսպերգացումը սովորաբար գնահատվում է հետևյալ կիրառությունների համար.
- Լցանյութերի և գունանյութերի դիսպերսիաներ (օրինակ՝ ագլոմերատների քայքայման և բաշխման բարելավում)
- Պոլիմերային լուծույթների պատրաստում և ակտիվացում (գելերի նվազեցում, միատարրության բարելավում)
- Ծածկույթի կամ մակերևույթի մշակման քիմիական բաղադրությունների պատրաստման շրջանառու օղակներ (երբ դիսպերգացման որակը սահմանափակում է արդյունավետությունը)
- Դժվար մշակվող էմուլսիաներ կամ պինդ նյութերի բարձր պարունակությամբ կախույթներ, որոնց դեպքում սովորական խառնումը դժվարություններ է առաջացնում
Լավագույն թեկնածուները սովորաբար այն հոսքերն են, որոնցում դիսպերգացման որակը սահմանափակում է արդյունավետությունը, և որտեղ հնարավոր է տեղադրել հոսքային սարք՝ առանց թաց հատվածի ընդհանուր հավասարակշռությունը խախտելու։
Ավելի լավ արդյունքներ և զգալի խնայողություն՝ ուլտրաձայնային դիսպերգացմամբ
Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը թղթի գործարաններին հնարավորություն են տալիս զգալիորեն նվազեցնել – կամ նույնիսկ վերացնել – թաց հատվածի հավելանյութերի հետագա նոսրացման համար թարմ ջրի կամ պարզ ֆիլտրատի անհրաժեշտությունը՝ ապահովելով ջրի խնայողություն գործարանի ընդհանուր սպառման մոտավորապես 10–18%-ի չափով։ Ապահովելով բարձր արդյունավետությամբ և համաչափ դիսպերգացում՝ արդյունաբերական կիրառության այս ուլտրաձայնային համակարգերը երաշխավորում են քիմիական նյութերի և հավելանյութերի շատ ավելի արդյունավետ օգտագործումը, ինչը հանգեցնում է թաց հատվածում ավելի մաքուր գործընթացի, թղթի որակի բարելավման և քիմիական նյութերի պահանջարկի էական նվազման՝ սովորաբար 20–60%-ով կամ ավելի։
Թղթի արտադրության մեջ դիսպերգացման որակի փոքր փոփոխությունները կարող են անհամաչափ մեծ բարելավումներ ապահովել մեքենայի անխափան աշխատանքի, քիմիական նյութերի օգտագործման արդյունավետության և որակի կայունության առումով։ Թաց հատվածի քիմիական նյութերի ուլտրաձայնային դիսպերգացումը գնալով ավելի մեծ ուշադրություն է գրավում, քանի որ այն՝
- Թույլ է տալիս մեծացնել մասշտաբը գծային, մոդուլային եղանակով
- Էներգաարդյունավետ՝ միկրոսահքն ուղղելով այնտեղ, որտեղ իրականում տեղի է ունենում դիսպերսումը
- Պատրաստ արդյունաբերական կիրառման՝ շարունակական մշակման համար նախագծված ուլտրաձայնային մշակման համակարգերով
Այն գործարանների համար, որոնք հոգնել են անհավասարաչափ խառնումը ավելի շատ քիմիական նյութերով փոխհատուցելուց, ուլտրաձայնն առաջարկում է այլ մոտեցում՝ ապահովել քիմիական նյութերի ավելի արդյունավետ աշխատանքը դեռևս մինչև դրանց մուտքը թղթազանգված։
Hielscher Ultrasonics ընկերությունն արտադրում է բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր, փորձնական և արդյունաբերական մասշտաբներով խառնման, դիսպերսման, էմուլգացման և էքստրակցիայի համար։
Գրականություն / Հղումներ
- Thompson, R. and Manning, A. (2005): A review of ultrasound and its applications in papermaking. Progress in Paper Recycling 14, 2005. 26-42.
- Manning A.; Fricker A.; Thompson R. (2009): The anomalous effect of high intensity ultrasound on paper fibre‐filler combinations. Pigment & Resin Technology, Vol. 38 No. 4; 2009. 218–229.
- Brodeur, P.; Gerhardstein, J.P. (1998): Overview of applications of ultrasonics in the pulp and paper industry. In Proceedings of the 1998 IEEE
- Hauptman, N., Klanjšek Gunde, M., Kunaver, M. et al. (2011): Influence of dispersing additives on the conductivity of carbon black pigment dispersion. Journal of Coatings Technology and Research 8, 2011. 553–561. https://doi.org/10.1007/s11998-011-9330-5
- Eva Marcuzzo, Donatella Peressini, Frédéric Debeaufort, Alessandro Sensidoni (2010): Effect of ultrasound treatment on properties of gluten-based film. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 11, Issue 3, 2010. 451-457.
Հաճախ տրվող հարցեր
Ի՞նչ են թաց մասի հավելանյութերը։
Թաց մասի հավելանյութերը ֆունկցիոնալ քիմիական նյութեր են, որոնք թղթի արտադրության վաղ փուլերում ավելացվում են մանրաթելային կախույթին՝ պահումը, ջրահեռացումը, թղթաթերթի ձևավորումը, սոսնձումը, ամրությունը, գույնը և նստվածքների կառավարումը վերահսկելու համար։ Դրանք նախատեսված են մանրաթելերի, մանր մասնիկների և լցանյութերի հետ փոխազդելու համար, երբ թղթազանգվածը դեռ հիմնականում ջրից է բաղկացած։
Ի՞նչ է թղթի գործարանի թաց մասը։
Թղթի գործարանի թաց մասը թղթի արտադրության գործընթացի այն հատվածն է, որտեղ մանրաթելերը, ջուրը և քիմիական հավելանյութերը խառնվում են, բերվում անհրաժեշտ վիճակի և մինչև թղթաթերթի ձևավորումը մատակարարվում ձևավորման հատված։ Այն ներառում է թղթազանգվածի պատրաստումը, դեպի ձևավորման հատված գնացող հոսքը և ճնշման արկղը, որտեղ թղթազանգվածի կախույթը պատրաստվում է վերահսկվող քիմիական և հիդրոդինամիկական պայմաններում։
Ի՞նչ քիմիական նյութեր են օգտագործվում թաց մասում։
Թաց մասում օգտագործվող քիմիական նյութերը ներառում են պահման և ջրահեռացման օժանդակ նյութեր, ամրացնող հավելանյութեր, սոսնձող նյութեր, լցանյութեր և գունանյութեր, ֆիքսատորներ, կենսասպան նյութեր, փրփրամարիչներ, ներկանյութեր, օպտիկական սպիտակեցնող նյութեր և նստվածքների վերահսկման նյութեր։ Այս քիմիական նյութերը կարգավորում են մանրաթելերի փոխազդեցությունները, ջրի հեռացումը, թղթաթերթի հատկությունները և մեքենայի անխափան աշխատանքը։
Ի՞նչ է թղթի արտադրության թաց մասի գործընթացը։
Թղթի արտադրության թաց մասի գործընթացը ներառում է մանրաթելերի դիսպերսումը ջրում, թաց մասի քիմիական նյութերի ավելացումն ու ակտիվացումը և թղթազանգվածը անհրաժեշտ վիճակի բերելը՝ մինչև ցանցի վրա թղթաթերթի ձևավորումն ապահովելու համար հավասարաչափ բաշխում։ Այս գործընթացը որոշում է, թե որքան արդյունավետ են պահվում մանրաթելերն ու հավելանյութերը, ինչպես է հեռացվում ջուրը, և ինչպես են ձևավորվում վերջնական թղթի կառուցվածքն ու որակը։
Hielscher Ultrasonics ընկերությունն արտադրում է բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ սկսած լաբորատոր չափերից մինչև արդյունաբերական չափերը։